以太網的標準拓撲是總線拓撲，但是當前的快速以太網(100BASE-T、1000BASE-T標準)使用交換集線器來連接和組織網絡，以便最小化沖突並最大化網絡速度和效率。這樣，以太網的拓撲結構就變成了星形，但邏輯上，以太網仍然使用CSMA/CD(載波偵聽多路訪問/沖突檢測)的總線拓撲和總線爭用技術。
目錄[隱藏]
1歷史記錄
2概述
3 CSMA/光盤***享受媒體以太網
4個以太網中繼器和集線器
5橋接和交換
6以太網類型
6.1早期以太網
6.2 10Mbps以太網
6.3 100Mbps以太網(快速以太網)
6.4 1Gbps以太網
65000千兆以太網
66個100千兆以太網
7參考文獻
8參見
9外部鏈接
[編輯]歷史記錄
以太網技術的最初發展來自施樂帕洛阿爾托研究中心的許多開創性技術項目之壹。人們通常認為以太網是在1973年發明的，當時鮑勃·麥卡夫給他的PARC老板寫了壹份關於以太網潛力的備忘錄。但是梅特卡夫自己認為以太網是幾年後才出現的。1976年，梅特卡夫和他的助手大衛·博格斯發表了壹篇題為《以太網:區域計算機網絡中的分布式分組交換技術》的文章。
網絡協議
應用層
DHCP，DNS，FTP，Gopher，http，IMAP4，IRC，NNTP，XMPP，POP3，SIP，SMTP，SNMP，SSH，Telnet，RPC，RTCP，RTP，RTSP，SDP，SOAP，GTP Stun，NTP，SSDP，BGP，RIP等等。
傳輸層
TCP UDP TLS DCCP SCTP
回復PPTP·OSPF·莫爾
網路層
IP(IP v4 IPv6)ARP RARP ICMP ICMP V6 IGMP
IPSec是不是更
數據鏈路層
wi-Fi(IEEE 802.11)WiMAX(IEEE 802.16)
ATM DTM令牌環以太網路FDDI幀中繼GPRS EVDO HspA HDLC PPP L2TP ISDN STP更多。
物理層
以太網、調制解調器、電力線通信(PLC)、SONET/SDH G.709、光纖、同軸電纜、雙絞線等等。
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1979年，為了開發個人電腦和局域網，梅特卡夫離開施樂公司成立了3Com公司。3Com遊說DEC、Intel和Xerox，希望和他們壹起實現以太網的標準化和規範化。這個通用以太網標準發布於1980年9月30日。當時流行的非公網標準有令牌環網和ARCNET兩種，在以太網大潮的沖擊下很快萎縮並被取代。在這個過程中，3Com也成為了壹家國際公司。
梅特卡夫曾開玩笑說，傑裏·薩爾茨為3Com的成功做出了貢獻。在與其他人合著的壹篇頗具影響力的論文中，Saltzer指出令牌環網在理論上優於以太網。受這個結論的影響，很多電腦廠商要麽猶豫，要麽決定不把以太網接口作為自己機器的標準配置，這樣3Com就有機會靠賣以太網卡大賺壹筆。這種情況也導致了另壹種說法“以太網不適合理論研究，只適合實際應用”。也許這只是壹個笑話，但它說明了壹個技術要點:通常情況下，網絡中實際的數據流特性與局域網普及前人們所估計的是不壹樣的，而正是由於以太網的簡單結構，局域網才得以普及。Metcalfe和Saltzer曾經在麻省理工學院(MIT) MAC項目的同壹樓層工作，當時他正在做哈佛大學的畢業論文，期間奠定了以太網技術的理論基礎。
[編輯]概述
1990s以太網網卡或NIC(網絡接口卡)。該卡可支持基於同軸電纜的10BASE2 (BNC連接器，左)和基於雙絞線的10baset (RJ-45，右)。
以太網基於網絡上無線電系統的多個節點發送信息的想法，每個節點必須獲得電纜或信道來傳輸信息，有時稱為以太網。名字來源於19世紀物理學家假設的電磁輻射介質——光以太。後來的研究證明，光以太並不存在。每個節點都有壹個全球唯壹的48位地址，即廠商分配給網卡的MAC地址，以保證以太網上的所有系統都可以相互認證。因為以太網非常普遍，所以很多廠商直接把以太網卡集成到電腦主板上。
人們發現以太網通信具有自相關特性，這對電信工程非常重要。
[編輯]CSMA/CD***享受媒體以太網
帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問(CSMA/CD)技術為多臺計算機共享壹個信道提供了壹種方法。這項技術最早出現在夏威夷大學在1960年代開發的ALOHAnet中，它使用無線電波作為載波。這種方法比令牌環網或主控網簡單。當計算機想要發送信息時，它必須遵循以下規則:
開始-如果線路空閑，開始傳輸，否則轉到步驟4。
發送-如果檢測到沖突，繼續發送數據，直到達到最小消息時間(以確保所有其他中繼器和終端檢測到沖突)，然後轉到步驟4。
傳輸成功-向高層網絡協議報告傳輸成功，並退出傳輸模式。
占線-等到線路空閑。
線路進入空閑狀態-等待壹個隨機時間，並進入步驟1，除非超過最大嘗試次數。
超過最大傳輸嘗試次數-向更高層網絡協議報告傳輸失敗，並退出傳輸模式。
就像在壹個沒有主持人的論壇裏，所有的參與者通過壹個共同的媒介(空氣)互相交談。每個參與者都禮貌地等別人說完再發言。如果兩個客人同時開始說話，他們都會停下來，隨機等壹段時間再開始說話。這時，如果兩個參與者等待的時間不同，就不會發生沖突。如果傳輸失敗超過壹次，將采用指數增加退避時間的方法(退避時間通過截斷二進制指數退避算法實現)。
最初的以太網使用同軸電纜連接各種設備。計算機通過壹個稱為附件單元接口(AUI)的收發器連接到電纜。簡單的網線對於小型網絡來說還是很可靠的。對於大型網絡，壹條線路或壹個連接器的故障會導致以太網的壹個或多個網段不穩定。
因為所有的通信信號都是在* * *線路上傳輸的，所以即使信息只發送到其中壹個終端(目的地)，壹臺計算機發出的消息也會被其他所有的計算機接收到。正常情況下，網絡接口卡會過濾掉沒有發送給它的信息，只有當目的地址是自己的信息時，才會向CPU發出中斷請求，除非網絡接口卡處於混雜模式(Promiscuous mode)模式。“壹個人說，大家聽”的特點是以太網的安全弱點，因為以太網上的壹個節點可以選擇是否監聽線路上傳輸的所有信息。* * *共享線纜也就是* * *共享帶寬，所以在某些情況下，以太網的速度可能會很慢，比如斷電後，所有網絡終端重啟時。
[編輯]以太網中繼器和集線器
在以太網技術的發展中，以太網集線器的出現使得網絡更加可靠，布線更加方便。
由於信號的衰減和延遲，根據不同的介質以太網網段，存在距離限制。例如，10BASE5同軸電纜的最長距離為500米(1，640英尺)。最大距離可以通過以太網直放站實現，以太網直放站可以將線纜中的信號放大，然後傳輸到下壹段。中繼器最多可連接5個網段，但只能連接4個設備(即壹個網段最多可連接4個中繼器)。這樣可以緩解電纜斷裂帶來的問題:當壹根同軸電纜斷開時，該段上的所有設備都無法通信，而直放站可以保證其他網段的正常運行。
與其他高速總線類似，以太網網段兩端必須用電阻端接。對於同軸電纜，電纜兩端的端子必須用壹個50歐姆的電阻器和稱為“終結器”的輻射器連接，並連接到壹個m或BNC公連接器。如果不這樣做，就會出現類似電纜斷了的情況:總線上的交流信號到達終端時會被反射，但不會耗散。反射信號將被視為沖突，因此通信無法繼續。中繼器可以電氣隔離連接到它的兩個網段，增強和同步信號。大部分中繼器都有壹個叫“自動隔離”的功能，可以隔離沖突太多或者沖突持續時間太長的網段，使其他網段不會受到損壞部分的影響。中繼器可以在檢測到沖突消失後恢復該網段的連接。
隨著應用的擴大，人們逐漸發現星型網絡拓撲是最有效的，於是設備制造商開始開發多端口中繼器。多端口中繼器是眾所周知的集線器。集線器可以連接到其他集線器或同軸網絡。
第壹個集線器被稱為“多端口收發器”或“扇出”。最著名的例子是DEC的DELNI，它使許多帶有AUI連接器的主機能夠使用壹個收發器。集線器也導致了沒有同軸電纜的小型獨立以太網網段的出現。
DEC和SynOptics等網絡設備制造商已經銷售了用於連接許多10BASE-2細同軸線段的集線器。
非屏蔽雙絞線(UTP)首先用於星型局域網，然後用於10BASE-T，最後取代同軸電纜成為以太網的標準。經過這次改進，RJ45電話接口已經取代AUI成為計算機和集線器的標準接口，非屏蔽3類雙絞線/5類雙絞線成為標準載體。集線器的應用使得壹根電纜或壹個設備的故障不會影響整個網絡，提高了以太網的可靠性。雙絞線以太網將各個網段點對點連接起來，使終端可以做成壹個標準的硬件，解決了以太網的終端問題。
雖然帶有集線器網絡的以太網在物理上是星形結構，但在邏輯上它仍然是壹種總線類型。半雙工通信方式采用CSMA/CD沖突檢測方法，集線器對減少數據包沖突作用不大。每個數據包都被發送到集線器的每個端口，因此帶寬和安全問題仍然沒有解決。集線器的總吞吐量受到單個連接速度(10或100 Mbit/s)的限制，但仍然考慮到前導碼、幀間隔、報頭、報尾和封裝的最低成本。當網絡負載過重時，沖突通常會降低總吞吐量。最壞的情況是，當很多有長電纜的主機發送很多很短的幀時，網絡負載只達到50%時，集線器的吞吐量就會因為碰撞而降低。為了在沖突嚴重降低吞吐量之前盡可能增加網絡的負載，通常要做壹些設置工作。
[編輯]橋接和交換
雖然中繼器在某些方面隔離了以太網網段，但是電纜斷開不會影響整個網絡，但是它會將所有數據轉發給所有以太網設備。這嚴重限制了在同壹個以太網上可以相互通信的機器的數量。為了緩解這個問題，采用了橋接的方法，在中繼器工作在物理層的基礎上，在數據鏈路層工作。通過網橋時，只有格式良好的數據包才能從壹個網段進入另壹個網段；沖突和數據包錯誤被隔離。通過記錄和分析網絡上設備的MAC地址，網橋可以確定它們的位置，這樣它就不會將數據包傳遞到非目標設備所在的網段。諸如生成樹協議之類的控制機制可以協調多臺交換機壹起工作。
早期的網橋必須檢測每個數據包，因此數據轉發速度比集線器(中繼器)慢，尤其是在同時處理多個端口時。1989網絡公司Kalpana發明了第壹臺以太網交換機EtherSwitch。以太網交換機利用硬件實現橋接功能，使轉發數據速率達到線速。
大多數現代以太網使用以太網交換機而不是集線器。雖然布線與集線器以太網相同，但交換式以太網比* * *媒體以太網有很多明顯的優勢，比如帶寬更大，對異常設備的隔離更好。交換網絡通常使用星型拓撲，盡管設備工作在半雙工模式，但它仍然是壹個享受媒體的多節點網絡。10BASE-T及以後的標準是全雙工以太網，不再是* * *媒體共享系統。
交換機通電後，首先像集線器壹樣工作，將所有數據轉發到所有端口。接下來，當它獲知每個端口的地址時，它只向特定的目的端口發送非廣播數據。這樣，任何端口對之間都可以實現線速以太網交換，所有端口對之間的通信互不幹擾。
因為數據包通常只發送到其目的端口，所以交換以太網上的流量略小於介質以太網上的流量。盡管如此，交換式以太網仍然是壹種不安全的網絡技術，因為它很容易被ARP欺騙或MAC溢出所癱瘓，網絡管理員也可以使用監控功能來抓取網絡數據包。
當只有簡單設備(除集線器以外的設備)訪問交換機端口時，整個網絡可能工作在全雙工模式。如果壹個網段中只有兩臺設備，那麽就不需要沖突檢測，兩臺設備可以隨時收發數據。總帶寬是鏈路的兩倍(雖然每個方向的帶寬都是壹樣的)，但無沖突意味著幾乎允許100%的鏈路帶寬。
交換機端口和連接的設備必須使用相同的雙工設置。大多數100BASE-TX和1000BASE-T設備支持自動協商功能，即這些設備通過信號協調要使用的速率和雙工設置。但是，如果禁用自動協商或設備不支持自動協商，則必須通過自動檢測來設置雙工設置，或者在交換機端口和設備上手動設置雙工設置，以避免雙工不匹配，這是以太網問題的常見原因(設置為半雙工的設備將報告延遲沖突，而設置為全雙工的設備將報告發育不良)。許多低端交換機沒有手動設置速率和雙工的能力，因此端口總是試圖自動協商。當自動協商已啟用但不成功時(例如，其他設備不支持)，自動協商會將端口設置為半雙工。可以自動檢測速率，因此當啟用自動協商的10/100交換機端口時，可以成功建立半雙工10BASE-T連接。但是，當配置為全雙工100Mb操作的設備連接到配置為自動協商的交換機端口時(反之亦然)，將導致雙工不匹配。
即使電纜兩端都設置為自動速率和雙工模式協商，也會經常出現錯誤猜測，並退回到10Mbps模式。因此，如果性能比預期的差，您應該檢查是否有任何計算機設置為10Mbps模式。如果已知另壹端配置為100Mbit，您可以手動強制將其設置為正確的模式。。
當兩個節點試圖以超過電纜支持的最大數據速率(例如，3類線路上的100Mbps或3類/5類線路上的1000Mbps)進行通信時，就會出現問題。與ADSL或傳統撥號調制解調器不同，它們會詳細檢測鏈路支持的最高數據速率，而以太網節點只是在兩端選擇支持的最高數據速率，而不考慮中間線路。因此，如果電纜因高速而不可靠，鏈路將會失敗。唯壹的解決方法是強制通信端降低到電纜支持的速度。
[編輯]以太網類型
除了上面提到的幀類型不同，各種以太網的區別只是速度和布線。因此，壹般來說，相同的網絡協議棧軟件可以在大多數以太網上運行。
以下部分簡要總結了不同的正式以太網類型。除了這些正式的標準之外，很多廠商還因為壹些特殊的原因制定了壹些特殊的標準，比如支持更長距離的光纖傳輸。
許多以太網卡和交換設備支持多速率，設備通過自動協商設置最佳連接速度和雙工模式。如果協商失敗，多速率設備將檢測另壹方使用的速率，但默認為半雙工模式。10/100以太網端口支持10BASE-T和100BASE-TX。10/100/1000支持10 base-t、100 base-tx和1000 base-t。
[編輯]早期的以太網
參見:兆位以太網。
施樂以太網(也稱為“全記錄以太網”)──是以太網的原型。原來的2.94Mbit/s以太網只在整個唱片公司內部使用。1982年，施樂與DEC、Intel組成了DIX聯盟，共同發布了以太網版本2(EV2)的規範，並投入商場市場，得到了廣泛應用。EV2的網絡目前被IEEE認可為10BASE5。[1]
這已經過時了。支持長距離以太網的早期標準。它運行在同軸電纜上，使用類似於電纜調制解調器系統的寬帶調制技術。
1BASE5 ──也叫星型局域網，速度是1mbit/s，生意失敗。這裏首次使用雙絞線。
[編輯]10Mbps以太網
10BASE-T電纜
請參閱:10千兆以太網
10BASE5(也稱粗以太網或黃線)——最早實現的10 Mbit/s以太網。在早期的IEEE標準中，使用單根RG-11同軸電纜，最大距離為500米，最多可以連接100臺計算機的收發器，電纜兩端必須連接壹個50歐姆的終端電阻。接收端通過所謂的“插入式抽頭”插入電纜的內芯和屏蔽層。在電纜終端使用n型連接器。雖然由於早期的大量部署，有些系統還在使用，但是這個標準實際上已經被10BASE2拋棄和淘汰了。
10BASE2(又稱瘦以太網或模擬網)──10ba se 5之後的產品使用RG-58同軸電纜，最長傳輸距離約200米(實際為185米)，只能連接30臺電腦。電腦使用T型適配器連接BNC連接器的網卡，而雖然在容量和規格上不如10BASE5，但由於其導線細，布線方便，成本低，被廣泛使用，淘汰了10BASE5。由於雙絞線的流行，它也被各種雙絞線網絡所取代。
starlan-以太網標準10 Mbit/s在第壹個雙絞線上實現。後來發展成10 base-t。
10BASE-T ──在100米處使用三類雙絞線、四類雙絞線和五類雙絞線的四根線(兩對雙絞線)。以太網集線器或以太網交換機位於中間，連接所有節點。
光纖中繼器鏈路。光纖以太網的原始版本。
10BASE-F ── 10Mbps以太網光纖標準，2公裏。只有10BASE-FL被廣泛使用。
10ba se-FL──FoIRL標準的升級。
10BASE-FB ──用於連接多個集線器或交換機的主幹網絡技術已經被放棄。
10BASE-FP ──無中繼無源星形網絡從未應用過。
[編輯]100Mbps以太網(快速以太網)
參見:100Mbps以太網
快速以太網是IEEE在1995中發布的網絡標準，可以提供高達100Mbps的傳輸速度。[2]
100ba se-T-T-以下三種雙絞線標準統稱為100 Mbit/s，最遠距離為100米。
100ba se-tx-10ba se-T類似星型結構。使用兩對電纜，但需要5類電纜才能達到100 Mbit/s .
100ba se-T4-T4-使用3類電纜，使用所有4對線，半雙工。由於5類線的流行，已經廢棄。
100 base-T2-T2-無產品。使用3類電纜。支持使用2對線的全雙工，相當於100BASE-TX，但支持舊線纜。
100ba se-FX-FX-使用多模光纖，支持最長400m，半雙工連接(確保沖突檢測)和2km全雙工。
100 VG any LAN——只有惠普支持，VG最早出現在市場上。需要四對III類電纜。有人懷疑VG不是以太網。
[編輯]1Gbps以太網
參見:1Gbps以太網。
1000BASE-SX光信號和電信號轉換器
1000base-t-1gbit/s中等超五級雙絞線或六級雙絞線。
1000ba se-SX-1 gbit/s多模光纖(小於500米)。
1000ba se-LX-1g bit/s多模光纖(小於2KM)。
1000ba se-LX 10-1g bit/s單模光纖(小於10KM)。長距離方案
1000ba se-LHX-1 Gbit/s單模光纖(10KM至40KM)。長距離方案
1000ba se-zx-1g bit/s單模光纖(40公裏到70公裏)。長距離方案
1000ba se-CX-CX-銅纜上1Gbps的短距離(小於25米)方案。早於1000BASE-T，現已廢棄。
[編輯]萬兆以太網
見:10千兆以太網。
新的萬兆以太網標準包含七種不同的控制類型，分別適用於局域網、城域網和廣域網。目前用附加標準IEEE 802.3ae來說明IEEE 802.3標準將來會合並。
10g base-CX4-短距離銅纜方案用於InfiniBand 4x連接器和CX4電纜，最大長度為15m。
10g base-SR-SR-用於短距離多模光纖，根據線纜類型可達26-82m，使用新型2GHz多模光纖時可達300m。
10g base-LX4-波分復用(WDM)用於支持240-300米的多模光纖和10公裏以上的單模光纖。
10GBASE-LR和10g base-ER-通過單模光纖分別支持10 km和40 km。
10GBASE-SW、10GBASE-LW、10GBASE-EW .用於廣域網PHY，OC-192/STM-64同步光纖網絡/SDH設備。物理層分別對應10Gbase-Sr、10Gbase-LR和10GBASE-ER，所以同壹根光纖支持的距離是壹致的。(無萬標準)
10g base-T-T-使用屏蔽或非屏蔽雙絞線，使用6A貓電纜，至少支持100m傳輸。CAT-6線纜也支持短距離10GBASE-T。
[編輯] 100千兆以太網
見:100G以太網。
新的40G/100G以太網標準是在2010制定的，包括幾種不同類型的控制。目前用附加標準IEEE 802.3ba來說明。
40GBASE-KR4 -背板方案，最小距離1m。
40g base-Cr4/100 gbase-Cr 10-短距離銅纜方案，最大長度約7m。
40g base-SR4/100 gbase-Sr 10-用於長度至少為100米的短距離多模光纖。
使用40g base-LR4/100 gbase-lr 10-單模光纖，距離超過10km。
使用100 gbase-ER4-單模光纖，距離大於40km。