以太网是一种计算机局域网技术。IEEE组织的IEEE 802.3标准制定了以太网的技术标准,它规定了包括物理层的连线、电子信号和介质访问层协议的内容。以太网是目前应用最普遍的局域网技术,取代了其他局域网技术如令牌环、FDDI和ARCNET。

1.以太网是什么

以太网是现实世界中最普遍的一种计算机网络。以太网有两类:第一类是经典以太网,第二类是交换式以太网,使用了一种称为交换机的设备连接不同的计算机。经典以太网是以太网的原始形式,运行速度从3~10 Mbps不等;而交换式以太网正是广泛应用的以太网,可运行在100、1000和10000Mbps那样的高速率,分别以快速以太网、千兆以太网和万兆以太网的形式呈现。

 

以太网是什么

(图片来源于网络)

 

以太网的标准拓扑结构为总线型拓扑,但目前的快速以太网(100BASE-T、1000BASE-T标准)为了减少冲突,将能提高的网络速度和使用效率最大化,使用交换机来进行网络连接和组织。如此一来,以太网的拓扑结构就成了星型;但在逻辑上,以太网仍然使用总线型拓扑和CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection,即载波多重访问/碰撞侦测)的总线技术。

 

以太网实现了网络上无线电系统多个节点发送信息的想法,每个节点必须获取电缆或者信道的才能传送信息,有时也叫作以太(Ether)。(这个名字来源于19世纪的物理学家假设的电磁辐射媒体-光以太。后来的研究证明光以太不存在。) 每一个节点有全球唯一的48位地址也就是制造商分配给网卡的MAC地址,以保证以太网上所有节点能互相鉴别。由于以太网十分普遍,许多制造商把以太网卡直接集成进计算机主板。

 

2.以太网分类


一、标准以太网
 
最开始以太网只有10Mbps的吞吐量,它所使用的是CSMA/CD(带有冲突检测的载波侦听多路访问)的访问控制方法,通常把这种最早期的10Mbps以太网称之为标准以太网。以太网主要有两种传输介质,那就是双绞线和同轴电缆。所有的以太网都遵循IEEE 802.3标准,下面列出是IEEE 802.3的一些以太网络标准,在这些标准中前面的数字表示传输速度,单位是“Mbps”,最后的一个数字表示单段网线长度(基准单位是100m),Base表示“基带”的意思,Broad代表“带宽”。

 

·10Base-5 使用粗同轴电缆,最大网段长度为500m,基带传输方法;

·10Base-2 使用细同轴电缆,最大网段长度为185m,基带传输方法;

·10Base-T 使用双绞线电缆,最大网段长度为100m;

·1Base-5 使用双绞线电缆,最大网段长度为500m,传输速度为1Mbps;

·10Broad-36 使用同轴电缆(RG-59/U CATV),最大网段长度为3600m,是一种宽带传输方式;

·10Base-F 使用光纤传输介质,传输速率为10Mbps;

 

二、10M 以太网

10Mbps 以太网即标准以太网,由IEEE 802.3定义,同一公共通信信道上的所有用户共享这个带宽,这个公共信道称为总线。在交换式 LAN 中,每个交换式端口都是一个以太网总线,采用星型拓扑结构。这种连接方式下将有可能提供全双工的连接,此时,将提供 20Mbps 的总带宽。


根据 IEEE 802.3 的规定,10M 以太网目前广泛使用的线缆有:10Base -T 双绞线、10Base5 粗同轴电缆以及10Base2 细同轴电缆。

 

10Base-T 是目前使用最为广泛的一种以太网电缆标准。它具有一个显著优势就是易于扩展,维护简单,价格低廉,一个集线器加上几根10Base-T 电缆,就能构成一个实用的小型局域网(当然还得有计算机),10Base-T 的缺点是:电缆的最大有效传输距离是距集线器100m,即使是高质量的5 类双绞线也只能达到150m 。

 

3 类到 6 类双绞线在塑料外壳内均有这样的四对线缆,区别主要在于类数越高的双绞线,单位长度内的绞环数越多,拧得越紧,这使得 5 类或者 6 类双绞线的交感更少并且在更长的距离上信号质量更好,更适用于高速计算机通信。

 

各种设备需要使用具体的线缆连接起来。目前应用于各种网络设备的接口可能使用双绞线接口或光纤接口。双绞线和光纤接口之间不能直接相连,必须使用光电转换设备。

 


三、快速以太网
 
100Base-TX

物理介质采用5类以上双绞线

网段长度最多100米 100Base-FX

物理介质采用单模光纤,网段长度可达10公里

物理介质采用多模光纤,网段长度最多2000米 快速以太网由IEEE 802.3u标准定义

快速以太网由 IEEE 802.3u 标准定义,基本与标准以太网相同,但速度比标准以太网快十倍。快速以太网的速度是通过提高时钟频率和使用不同的编码方式获得的。其传输方案最常用的便是100Base-T,100Base-T 又包括100Base-TX 和100Base-T4,100Base-T4 是一种 3 类双绞线方案,不支持全双工,目前最广泛使用的都是100Base-TX,此方案需使用 5 类以上双绞线,时钟信号处理速率高达125MHz。

 

100Base-FX 使用一对多模或者单模光纤,使用多模光纤的时候,计算机到集线器之间的距离最大可到两公里,使用单模光纤时最大可达十公里。

 

快速以太网还提供全双工通信,总带宽达到200Mbps。全双工快速以太网仅在使用光纤或某些双绞线介质的点对点链路有效,因为每个带宽为100Mbps 的信道都需要独立的线来支持。

 

快速以太网有自动协商的功能,能够自动适应电缆两端最高可用的通信速率,能方便的与10M 以太网连接通信。

 


四、千兆以太网
 
千兆以太网技术作为最新的高速以太网技术,给用户带来了提高核心网络的有效解决方案,这种解决方案的最大优点是继承了传统以太技术价格便宜的优点。

 

千兆技术仍然是以太技术,它采用了与10M以太网相同的帧格式、帧结构、网络协议、全/半双工工作方式、流控模式以及布线系统。由于该技术不改变传统以太网的桌面应用、操作系统,因此可与10M或100M的以太网很好地配合工作。升级到千兆以太网不必改变网络应用程序、网管部件和网络操作系统,能够最大程度地投资保护,因此该技术的市场前景十分看好。

 

为了能够侦测到64Bytes资料框的碰撞,Gigabit Ethernet所支持的距离更短。Gigabit Ethernet 支持的网络类型,如下表所示:

 

传输介质 距离

1000BaseCX Copper STP  25m

1000BaseT Copper Cat 5 UTP   100m

1000BaseSX Multi-mode Fiber 500m

1000BaseLX Single-mode Fiber  3000m

 

千兆以太网技术有两个标准:IEEE802.3z和IEEE802.3ab。IEEE802.3z制定了光纤和短程铜线连接方案的标准,目前已完成了标准制定工作。IEEE802.3ab制定了五类双绞线上较长距离连接方案的标准。

 

1. IEEE802.3z

IEEE802.3z工作组负责制定光纤(单模或多模)和同轴电缆的全双工链路标准。IEEE802.3z定义了基于光纤和短距离铜缆的1000Base-X,采用8B/10B编码技术,信道传输速度为1.25Gbit/s,去耦后实现1000Mbit/s传输速度。 IEEE802.3z具有下列千兆以太网标准:

 

(1) 1000Base-SX

1000Base-SX只支持多模光纤,可以采用直径为62.5um或50um的多模光纤,工作波长为770-860nm,传输距离为220-550m。

 

(2) 1000Base-LX 2

 

*多模光纤

1000Base-LX可以采用直径为62.5um或50um的多模光纤,工作波长范围为1270-1355nm,传输距离为550m。

 

*单模光纤

1000Base-LX可以支持直径为9um或10um的单模光纤,工作波长范围为1270-1355nm,传输距离为5km左右。

 

(3) 1000Base-CX采用150欧屏蔽双绞线(STP),传输距离为25m。

 

2. IEEE802.3ab IEEE802.3ab工作组负责制定基于UTP的半双工链路的千兆以太网标准,产生IEEE802.3ab标准及协议。IEEE802.3ab定义基于5类UTP的1000Base-T标准,其目的是在5类UTP上以1000Mbit/s速率传输100m。

 

IEEE802.3ab标准的意义主要有以下两点:

 

(1) 保护用户在5类UTP布线系统上的投资。

 

(2) 1000Base-T是100Base-T自然扩展,与10Base-T、100Base-T完全兼容。不过,在5类UTP上达到1000Mbit/s的传输速率需要解决5类UTP的串扰和衰减问题,因此,使得IEEE802.3ab工作组的开发任务要比IEEE802.3z复杂些。

 

3.以太网厂商

厂商:

深圳市贝福科技有限公司、深圳市金鸽科技有限公司、北京润光泰力科技发展有限公司等。