什么是以太網(wǎng)？以太網(wǎng)的發(fā)展歷史介紹【運維培訓(xùn)】

以太網(wǎng)是什么？

以太網(wǎng)(Ethernet)最早是由Xerox(施樂)公司創(chuàng)建的局域網(wǎng)組網(wǎng)規(guī)范，1980年DEC、Intel和Xeox三家公司聯(lián)合開發(fā)了初版Ethernet規(guī)范—DIX 1.0，1982年這三家公司又推出了修改版本DIX 2.0，并將其提交給EEE 802工作組，經(jīng)IEEEE成員修改并通過后，成為IEEE的正式標(biāo)準(zhǔn)，并編號為IEEE 802.3。雖然Ethernet規(guī)范和IEEE 802.3規(guī)范并不完全相同，但一般認(rèn)為Ethernet和正IEEE 802.3是兼容的。

以太網(wǎng)是應(yīng)用最廣泛的局域網(wǎng)技術(shù)。根據(jù)傳輸速率的不同，以太網(wǎng)分為標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)(10Mbit/s)、快速以太網(wǎng)(100Mbis)千兆以太網(wǎng)(1000Mbs)和萬兆以太網(wǎng)(10Gbit/s)，這些以太網(wǎng)都符合IEEE 802.3是兼容的。

1、標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)

標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)是最早期的以太網(wǎng)，其傳輸速率為10Mbts，也稱為傳統(tǒng)以太網(wǎng)。此種以太網(wǎng)的組網(wǎng)方式非常靈活，既可以使用粗、細(xì)纜組成總線網(wǎng)絡(luò)，也可以使用雙絞線組成星狀網(wǎng)絡(luò)，還可以同時使用同軸電纜和雙絞線組成混合網(wǎng)絡(luò)。這些網(wǎng)絡(luò)都符合EE8023標(biāo)準(zhǔn)，EEE8023中規(guī)定的一些傳統(tǒng)以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)如下。

①10 Base-2：使用細(xì)同軸電纜，最大網(wǎng)段長度為185m。

②10 Base-5：使用粗同軸電纜，最大網(wǎng)段長度為500m。

③10 Base-T：使用雙紋線，最大網(wǎng)段長度為100m。

④10 Boad-36：使用同軸電纜，最大網(wǎng)段長度為3600m。

⑤10 Base-F：使用光纖，最大網(wǎng)段長度為2000m，傳輸速率為10Mb/s。

以土標(biāo)準(zhǔn)中首部的數(shù)字代表傳輸速率，單位為Mbis；末尾的數(shù)字代表單段網(wǎng)線長度(基準(zhǔn)單位為100m)；Base表示基帶傳輸， Broad表示寬帶傳輸。

2、快速以太網(wǎng)

隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和各項網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)技術(shù)已難以滿足人們對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量和速率的需求。1993年10月以前，人們只能選擇價格昂貴、基于100Mbs光纜的FDD技術(shù)組建高標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)，1993年10月， Grand Junction公司推出了世界上第一臺快速以太網(wǎng)集線器FastSwitch10/100和百兆網(wǎng)絡(luò)接口卡 Fast NIC 100，快速以太網(wǎng)技術(shù)正式得到應(yīng)用。

隨后，Intel、3COM等公司也相繼推出了自己的快速以太網(wǎng)設(shè)備，同時EEE802工作組對100Mbi/s以太網(wǎng)的各種標(biāo)準(zhǔn)進行了研究，并于1995年4月發(fā)布了IEEE 802.3u 100Base-T快速以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，快速以太網(wǎng)時代到來。

IEEE 802.3U標(biāo)準(zhǔn)基本保持了標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)的規(guī)定，包括幀格式、接口、介質(zhì)訪問控制方法

( CSMA/CD)等，只是將數(shù)據(jù)傳輸速率從10Mbts提升到了100Mbit/s，又使用了一些新的物理層標(biāo)準(zhǔn)，具體如下所示。

① 100 Base-1X：使用兩對5類屏蔽或非屏蔽雙絞線，一對用于發(fā)送數(shù)據(jù)，一對用于傳輸數(shù)據(jù)；使用RJ-45或DB9接口，節(jié)點與集線器的最大距離為100m，支持全雙工。

② 100 Base-T4：使用4對3類、4類或5類雙絞線，3對用于發(fā)送數(shù)據(jù)，1對用于檢測沖突信號；使用R-45連接器，最大網(wǎng)段長度為100m，不支持全雙工。

③ 100Base-FX：使用一對單?；蚨嗄９饫w，一路用于發(fā)送數(shù)據(jù)，一路用于接收數(shù)據(jù)；最大網(wǎng)段長度為200m(使用單模光纖時可達2000m)，支持全雙工。此種網(wǎng)絡(luò)主要用于搭建主千網(wǎng)，以提升主干網(wǎng)絡(luò)傳輸速率。

3、千兆以太網(wǎng)

千兆以太網(wǎng)(GigabitEthernet)也稱為吉比特以太網(wǎng)。1995年11月，IEEE 802.3工作組委任一個高速研究組，以研究將快速以太網(wǎng)速率增至1000Mbls的可行性和方法。1996年6月，IEEE標(biāo)準(zhǔn)委員會批準(zhǔn)了千兆以太網(wǎng)方案授權(quán)申請，隨后IEE 802.3工作組成立了EEE 802.3z工作委員會，該委員會建立了千兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)的主要規(guī)定如下：

① 速率為1000Mbit/s的以太網(wǎng)在通信時的全雙工/伴半雙工操作。

② 使用8023以太網(wǎng)幀格式、CSMA/CD技術(shù)。

③ 在一個沖突域中支持一個中繼器。

④ 向下兼容10Base-T和100Base-TIEEE 802.3。

工作組為千兆以太網(wǎng)制定了一系列物理層標(biāo)準(zhǔn)，其中常用的標(biāo)準(zhǔn)如下。

（1）1000 Base-SX：使用芯徑為50m及625m、工作波長為850m的多模光纖，采用8B/10B編碼方式，傳輸距離分別為260m和525m。此標(biāo)準(zhǔn)主要應(yīng)用于建筑物中同一層的短距離主于網(wǎng)。

（2）1000 Base-LX：使用芯徑為50pm及625m、工作波長為850nm和芯徑為5m、工作波長為1300nm的多模、單模光纖，傳輸距離分別為525m、550m和3000m。此標(biāo)準(zhǔn)主要應(yīng)用于校園主干網(wǎng)。

（3）1000 Base-CX：使用1500屏蔽雙絞線，采用8B/10B編碼方式，傳輸速率為1.25Gbis，傳輸距離為25m。此標(biāo)準(zhǔn)主要用于集群設(shè)備的連接，如一個交換機機房內(nèi)的設(shè)備互聯(lián)。

（4）1000 Base-T：使用4對5類非屏蔽雙絞線，采用PAM5編碼方式，傳輸距離為100m。

此標(biāo)準(zhǔn)主要用于同一層建筑的通信，從而可利用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)或快速以太網(wǎng)已鋪設(shè)的非屏蔽雙絞線電纜。

千兆以太網(wǎng)采用光纖作為上行鏈路，用于樓宇間的連接，原本被作為一種交換技術(shù)設(shè)計，之后被廣泛應(yīng)用于服務(wù)器的連接和主干網(wǎng)中。如今，千兆以太網(wǎng)已成為主流的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，無論是大型企業(yè)還是中小型企業(yè)，在組建網(wǎng)絡(luò)時都會把千兆以太網(wǎng)作為首選高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

4、萬兆以太網(wǎng)

萬兆以太網(wǎng)(10 Gigabit Ethernet，10GE)也稱為10吉比特以太網(wǎng)，是繼千兆以太網(wǎng)之后產(chǎn)生的高速以太網(wǎng)。在千兆以太網(wǎng)的IEEE 802.3Z規(guī)范通過后不久，IEEEE成立了高速研究組（High Speed Study Group，HssG)，該研究組主要致力于10GE的研究。

10GE并非簡單地將千兆以太網(wǎng)的速率提升了10倍，2002年6月，IEEE 802.3ae委員會制定了10GE的正式標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)主要包括以下內(nèi)容。

① 兼容8023標(biāo)準(zhǔn)中定義的最小和最大以太網(wǎng)幀長度。

②僅支持全雙工方式。

③使用點對點鏈路和結(jié)構(gòu)化布線組建星狀局域網(wǎng)。

④在 MAC/PLS服務(wù)接口上實現(xiàn)10Gbs的速度。

⑤定義兩種物理層規(guī)范，即局域網(wǎng)PHY和廣域網(wǎng)PHY。

⑥定義將 MAC/PLS的數(shù)據(jù)傳輸速率對應(yīng)到廣域網(wǎng)PHY數(shù)據(jù)傳輸速率的適配機制。

⑦定義支持特定物理介質(zhì)相關(guān)接口(PMD)的物理層規(guī)范，包括多模光纖和單模光纖以及相應(yīng)傳輸距離;支持ISO/C11801第二版中定義的光纖介質(zhì)類型等。

⑧通過WAN界面子層，10Gbi/s也能被調(diào)整為較低的傳輸速率。

此外，10Gbis不再使用銅線，只使用光纖作為傳輸媒介;不再使用 CSMA/CD協(xié)議。千兆以太網(wǎng)仍可使用已有的光纖通道技術(shù)，但10GE使用新開發(fā)的物理層。10GE常用的物理層規(guī)范如下。

①10G Base-SR：SR表示" Short Reach"(短距離)，10GBae-SR僅用于短距離連接，該規(guī)范支持編碼方式為64B/66B的短波(850mm)多模光纖，有效傳輸距離為2m~300m。

② 10G Base-LR：LR表示“Long Reach”(長距離)，10 G Base-LR主要用于長距離連接，該規(guī)范支持編碼方式為64B/66B的長波(1310mm)單模光纖，有效傳輸距離為2m~10km，最高可達25km。

④ 10 G Base-ER：ER表示“ Extended Reach”(超長距離，10G Base-ER支持超長波（1550nm)單模光纖，有效傳輸距離為2m~40km。

以上我們介紹了以太網(wǎng)的相關(guān)知識，如果對linux云計算+運維開發(fā)感興趣，可以了解黑馬程序員linu云計算+運維開發(fā)課程。

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