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1、以太网网卡的结构和工作方式以太网网卡的结构和工作方式以太网科技名词定义中文名称：以太网 英文名称：Ethernet 定义：当前广泛使用，采用共享总线型传输媒体方式的局域网。 所属学科：通信科技（一级学科） ；通信网络（二级学科） 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 百科名片以太网(Ethernet)指的是由 Xerox 公司创建并由 Xerox、Intel 和DEC 公司联合开发的基带局域网规范，是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。以太网络使用 CSMA/CD(载波监听多路访问及冲突检测)技术，并以 10M/S 的速率运行在多种类型的电缆上。以太网与 IEEE8023 系列标准
2、相类似。目录以太网的解释历史以太网的分类和发展一、标准以太网二、快速以太网三、千兆以太网四、万兆以太网拓扑结构总线型星型传输介质 CSMA/CD 共享介质以太网接口的工作模式以太网的工作原理帧结构冲突/冲突域广播/广播域共享式以太网交换式以太网以太网交换机交换机的操作模式生成树协议网桥路由器的简单介绍虚拟局域网 VLAN高速以太网小结网络体系结构以太网的解释 历史 以太网的分类和发展 一、标准以太网 二、快速以太网 三、千兆以太网 四、万兆以太网拓扑结构 总线型 星型传输介质 CSMA/CD 共享介质以太网 接口的工作模式 以太网的工作原理 帧结构 冲突/冲突域 广播/广播域 共享式以太网 交
3、换式以太网 以太网交换机 交换机的操作模式 生成树协议 网桥 路由器的简单介绍 虚拟局域网 VLAN 高速以太网 小结网络体系结构展开 编辑本段以太网的解释以太网(EtherNet) 让读者更易理解，读时有个参考的东西。以太网最早由 Xerox（施乐）公司创建，在 1980 年，DEC、lntel 和 Xerox 三家公司联合开发成为一个标准。以太网是应用最为广泛的局域网，包括标准的以太网(10Mbit/s)、快速以太网(100Mbit/s)和 10G(10Gbit/s)以太网，采用的是 CSMA/CD 访问控制法，它们都符合 IEEE802.3。 IEEE 802.3 标准 IEEE802.
4、3规定了包括物理层的连线、电信号和介质访问层协议的内容。以太网是当前应用最普遍的局域网技术。它很大程度上取代了其他局域网标准，如令牌环、FDDI 和 ARCNET。历经 100M 以太网在上世纪末的飞速发展后，目前千兆以太网甚至 10G 以太网正在国际组织和领导企业的推动下不断拓展应用范围。 常见的 802.3 应用为: 10M: 10base-T (铜线 UTP 模式) 100M: 100base-TX (铜线 UTP模式) 100base-FX(光纤线) 1000M: 1000base-T(铜线 UTP模式)编辑本段历史以太网技术的最初进展来自于施乐帕洛阿尔托研究中心的许多先锋技术项目中的
5、一个。人们通常认为以太网发明于 1973 年，当年罗伯特梅特卡夫(Robert Metcalfe)给他 PARC 的老板写了一篇有关以太网潜力的备忘录。但是梅特卡夫本人认为以太网是之后几年才出现的。在 1976 年，梅特卡夫和他的助手 David Boggs 发表了一篇名为以太网：局域计算机网络的分布式包交换技术的文章。1977 年底，梅特卡夫和他的合作者获得了“具有冲突检测的多点数据通信系统”的专利，多点传输系统被称为 CSMA/CD(带冲突检测的载波侦听多路访问)。从此标志以太网的诞生。 1979 年，梅特卡夫为了开发个人电脑和局域网离开了施乐，成立了 3Com 公司。3com 对迪吉多,
6、 英特尔, 和 以太网插头1施乐进行游说，希望与他们一起将以太网标准化、规范化。这个通用的以太网标准于 1980 年 9 月 30 日出台。当时业界有两个流行的非公有网络标准令牌环网和 ARCNET，在以太网大潮的冲击下他们很快萎缩并被取代。而在此过程中，3Com 也成了一个国际化的大公司。 梅特卡夫曾经开玩笑说，Jerry Saltzer 为 3Com 的成功作出了贡献。Saltzer 在一篇与他人合著的很有影响力的论文中指出，在理论上令牌环网要比以太网优越。受到此结论的影响，很多电脑厂商或犹豫不决或决定不把以太网接口做为机器的标准配置，这样 3Com 才有机会从销售以太网网卡大赚。这种情况
7、也导致了另一种说法“以太网不适合在理论中研究，只适合在实际中应用” 。也许只是句玩笑话，但这说明了这样一个技术观点：通常情况下，网络中实际的数据流特性与人们在局域网普及之前的估计不同，而正是因为以太网简单的结构才使局域网得以普及。梅特卡夫和 Saltzer曾经在麻省理工学院 MAC 项目(Project MAC)的同一层楼里工作，当时他正在做自己的哈佛大学毕业论文，在此期间奠定了以太网技术的理论基础。 它不是一种具体的网络，是一种技术规范。 该标准定义了在局域网（LAN）中采用的电缆类型和信号处理方法。以太网在互联设备之间以 10100Mbps 的速率传送信息包，双绞线电缆 10 Base T
8、 以太网由于其低成本、高可靠性以及 10Mbps 的速率而成为应用最为广泛的以太网技术。直扩的无线以太网可达 11Mbps，许多制造供应商提供的产品都能采用通用的软件协议进行通信，开放性最好。编辑本段以太网的分类和发展一、标准以太网以太网开始以太网只有 10Mbps 的吞吐量，使用的是带有冲突检测的载波侦听多路访问（CSMACD，Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection）的访问控制方法，这种早期的10Mbps 以太网称之为标准以太网。以太网可以使用粗同轴电缆、细同轴电缆、非屏蔽双绞线、屏蔽双绞线和光纤等多种传输介质进行连接，并且在 IE
9、EE 802.3 标准中，为不同的传输介质制定了不同的物理层标准，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“宽带” 。 10Base5 使用直径为 0.4 英寸、阻抗为 50 粗同轴电缆，也称粗缆以太网，最大网段长度为 500m，基带传输方法，拓扑结构为总线型；10Base5 组网主要硬件设备有：粗同轴电缆、带有 AUI 插口的以太网卡、中继器 、收发器、收发器电缆、终结器等。 10Base2 使用直径为 0.2 英寸、阻抗为 50 细同轴电缆，也称细缆以太网，最大网段长度
10、为 185m，基带传输方法，拓扑结构为总线型；10Base2 组网主要硬件设备有：细同轴电缆、带有 BNC 插口的以太网卡、中继器、T 型连接器 、终结器等。 10BaseT 使用双绞线电缆，最大网段长度为 100m，拓扑结构为星型；10BaseT 组网主要硬件设备有：3 类或 5 类非屏蔽双绞线、带有 RJ-45 插口的以太网卡、集线器、交换机、RJ-45 插头等。 1Base5 使用双绞线电缆，最大网段长度为 500m，传输速度为1Mbps； 10Broad36 使用同轴电缆（RG59U CATV） ，网络的最大跨度为 3600m，网段长度最大为 1800m，是一种宽带传输方式； 10Ba
11、seF 使用光纤传输介质，传输速率为 10Mbps。二、快速以太网以太网协议随着网络的发展，传统标准的以太网技术已难以满足日益增长的网络数据流量速度需求。在 1993 年 10 月以前，对于要求 10Mbps 以上数据流量的 LAN 应用，只有光纤分布式数据接口（FDDI）可供选择，但它是一种价格非常昂贵的、基于 100Mpbs 光缆的 LAN。1993 年 10月，Grand Junction 公司推出了世界上第一台快速以太网集线器Fastch10100 和网络接口卡 FastNIC100，快速以太网技术正式得以应用。随后 Intel、SynOptics、3COM、BayNetworks 等
12、公司亦相继推出自己的快速以太网装置。与此同时，IEEE802 工程组亦对100Mbps 以太网的各种标准，如 100BASETX、100BASET4、MII、中继器、全双工等标准进行了研究。1995 年 3 月 IEEE 宣布了IEEE802.3u 100BASET 快速以太网标准（Fast Ethernet） ，就这样开始了快速以太网的时代。 快速以太网与原来在 100Mbps 带宽下工作的 FDDI 相比它具有许多的优点，最主要体现在快速以太网技术可以有效的保障用户在布线基础实施上的投资，它支持3、4、5 类双绞线以及光纤的连接，能有效的利用现有的设施。 快速以太网的不足其实也是以太网技术
13、的不足，那就是快速以太网仍是基于 CSMACD 技术，当网络负载较重时，会造成效率的降低，当然这可以使用交换技术来弥补。 100Mbps 快速以太网标准又分为：100BASETX 、100BASEFX、100BASET4 三个子类。 100BASETX：是一种使用 5 类数据级无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的快速以太网技术。它使用两对双绞线，一对用于发送，一对用于接收数据。在传输中使用 4B5B 编码方式，信号频率为 125MHz。符合 EIA586 的 5 类布线标准和 IBM 的 SPT 1 类布线标准。使用同10BASET 相同的 RJ45 连接器。它的最大网段长度为 100 米。它支持全双工
14、的数据传输。 100BASEFX：是一种使用光缆的快速以太网技术，可使用单模和多模光纤（62.5 和 125um） 。多模光纤连接的最大距离为 550 米。单模光纤连接的最大距离为 3000 米。在传输中使用 4B5B 编码方式，信号频率为 125MHz。它使用MICFDDI 连接器、ST 连接器或 SC 连接器。它的最大网段长度为150m、412m、2000m 或更长至 10 公里，这与所使用的光纤类型和工作模式有关，它支持全双工的数据传输。100BASEFX 特别适合于有电气干扰的环境、较大距离连接、或高保密环境等情况下的适用。 100BASET4：是一种可使用 3、4、5 类无屏蔽双绞线
15、或屏蔽双绞线的快速以太网技术。100Base-T4 使用 4 对双绞线，其中的三对用于在 33MHz 的频率上传输数据，每一对均工作于半双工模式。第四对用于 CSMA/CD 冲突检测。在传输中使用 8B6T 编码方式，信号频率为 25MHz，符合 EIA586 结构化布线标准。它使用与10BASET 相同的 RJ45 连接器，最大网段长度为 100 米。三、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
16、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，能够最大程度地保护投资。此外，IEEE 标准将支持最大距离为550 米的多模光纤、最大距离为 70 千米的单模光纤和最大距离为100 米的铜轴电缆。千兆以太网填补了 802.3 以太网/快速以太网标准的不足。 为了能够侦测到 64Bytes 资料框的碰撞，千兆以太网（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
