以太网及其发展 一、以太网的起源 以太网最早由Xerox（施乐）公司创建，于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。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10~100Mbps的速率传送信息包，双绞线电缆10 Base T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。 采用CSMA/CD（载波监听多路存取和冲突检测）介质访问控制方式的局域网技术，最初由Xerox公司于1975年研制成功，1979年7月～1982年间，由DEC、Intel和Xerox三家公司制定了以太网的技术规范DIX，以此为基础形成的IEEE802.3以太网标准在1989年正式成为国际标准。在20多年中以太网技术不断发展，成为迄今最广泛应用的局域网技术，产生了多种技术标准。

二、以太网发展及标准协议 2.1共享式以太网传输介质 在共享式以太网之时，使用一种称为抽头的设备建立与同轴电缆的连接。须用特殊的工具在同轴电缆里挖一个小洞，然后将抽头接入。此项工作存在一定的风险：因为任何疏忽，都有可能使电缆的中心导体与屏蔽层短接，导致这个网络段的崩溃。同轴电缆的致命缺陷是：电缆上的设备是串连的，单点的故障可以导致这个网络的崩溃。

 10Base5：粗同轴电缆（5代表电缆的字段长度是500米）  10Base2：细同轴电缆（2代表电缆的字段长度是200米） 在共享式以太网中，所有的主机都以平等的地位连接到同轴电缆上，但如果以太网中主机数目较多，则存在以下严重问题，其中介质可靠性差是共享式以太网的主要问题。 介质可靠性差、冲突严重、广播泛滥、无任何安全性 2.2 标准以太网

标准以太网（10Mbit/s）通常只定位在网络的接入层，新一代多媒体、影像和数据库产品很容易将10Mbit/s运行的以太网的带宽吞没。10Mbit/s的以太网可以实现100m距离的连接。

模型分类 网络定位

接入层 最终用户和接入层交换机之间的连接 汇聚层 通常不使用 核心层 通常不使用 80年代末期，非屏蔽双绞线（UTP）出现，并迅速得到广泛的应用。UTP的巨大优势在于：价格低廉；制作简单；收发使用不同的线缆；逻辑拓扑依旧是总线的，但物理拓扑变为星形； IEEE802.3 线缆 名称 电缆 最大区间长度

10BASE-5 粗同轴电缆 500m 10BASE-2 细同轴电缆 200m 10BASE-T 双绞线 100m 10BASE-F 光纤 2000m

2.3 快速以太网 数据传输速率为100Mbps的快速以太网是一种高速局域网技术，能够为桌面用户以及服务器或者服务器集群等提供更高的网络带宽。IEEE为快速以太网制订的标准为IEEE802.3u。 对目前已经建好的标准以太网进行升级的最佳方案就是将网络的速度从10Mbit/s增加到100Mbit/s，用户所需付出的升级费用极低，只需将原有的10M集线器或者以太网交换机升级成快速以太网交换机，用户更换一块100Mbit/s的网卡即可。 快速以太网的应用范围较广，可以直接用作接入层设备和汇聚层设备之间的连接链路，连接各个以太网段的数据流总和。快速以太网也可以用来提供汇聚层和核心层之间的连接，在这种应用当中，通常采用端口捆绑（Port aggregation）技术，提供更高的带宽。许多实际运行的网络均存在众多的客户机试图访问同一台服务器的情况，从而在服务器和以太网之间产生瓶颈，为了增强服务器的访问性能，可以通过快速以太网连接以保证快速的访问速度。 快速以太网标准是IEEE802.3u，可以使用现有的UTP或者光缆介质。但比之标准以太网，它的数据传输速率由10Mbit/s提高到100Mbit/s。同时，快速以太网也支持标准以太网10Mbit/s的工作方式，做到了良好的向下兼容性。 快速以太网（100Mbit/s）的网络定位

模型分类 网络定位

接入层 为高性能的PC机和工作站提供100Mbit/s的接入

汇聚层 提供接入层和汇聚层的连接，提供汇聚层到核心层的连接，提供高速服务器的连接

核心层 提供交换设备间的连接 快速以太网传输距离 技术标准 线缆类型 传输距离

100BaseTX EIA/TIA 5类（UTP）非屏蔽双绞线2对 100m 100BaseT4 EIA/TIA 3、4、5类（UTP）非屏蔽双绞线4对 100m

100BaseFX 多模光纤（MMF）线缆 550m-2km 单模光纤（SMF）线缆 2km-15km

2.4 千兆以太网 千兆以太网是对IEEE802.3以太网标准的扩展，在基于以太网协议的基础之上，将快速以太网的传输速率100Mbps提高了10倍，达到了1Gbps。标准为IEEE802.3z（光纤与铜缆）和IEEE802.3ab（双绞线）。 许多汇聚层的以太网交换机均提供千兆接口，用于连接其他的交换机，组成更大的网络，许多支持堆叠功能的以太网交换机也是采用千兆接口实现堆叠功能的。所谓堆叠，是指通过软硬件的支持，将一组交换机连接起来作为一个对象加以控制的方式，通常有菊花链模式和星型模式。其最大优点在于可实现简单的本地管理，但由于是一种非标准技术，通常不支持各个厂家交换机的混合堆叠。 某些高性能的UNIX或者视频点播服务器很容易具有上百兆的带宽需求，在这种情况下，采用千兆以太网进行连接是非常好的选择。对于高性能服务器比较集中的场合，通常也会需要使用千兆以太网交换机进行网络互连。 千兆以太网是建立在以太网协议之上的，但它的数据传输速率是快速以太网的10倍，达到1000Mbit/s，由于千兆以太网使用的协议遵从许多原始的以太网规范，所以，客户可以应用现有的知识和技术进行安装、管理和维护千兆以太网。 千兆（1000Mbit/s）以太网网络定位

模型分类 网络定位

接入层 一般不使用 汇聚层 提供接入层和汇聚层设备间的高速连接

核心层 提供汇聚层和高速服务器的高速连接，提供核心设备间的高速互联

千兆以太网使用1000BASE-X（8B/10B）编码可支持三种介质：光纤（单模和多模）；使用4对线的5类UTP（1000BASE-T）；特殊的两对线STP电缆（也称为短铜跳线Short Copper Jumper） 1000BASE-X支持三种光纤：50um多模光纤62.5um多模光纤9/10um单模光纤 1000BASE-X支持两种用于激光驱动器的光波长：短波（850nm，称为1000BASE-SX）长波（1300nm，称为1000BASE-LX） 千兆以太网传输距离 技术标准 线缆类型 传输距离

1000BaseT 铜质EIA/TIA5类（UTP）非屏蔽双绞线4对 100m 1000BaseCX 铜质屏蔽双绞线 25m 1000BaseSX 多模光纤，50/62.5um光纤，使用波长为850nm的激光 550m/275m

1000BaseLX 单模光纤，9um光纤，使用波长为1300nm的激光 2km-15km

IEEE802.3z的线缆标准如下：  1000BaseLX是一种使用长波激光作信号源的网络介质技术，在收发器上配置波长为1270-1355nm（一般为1300nm）的激光，既可以驱动多模光纤，也可以驱动单模光纤。  1000BaseSX是一种使用短波激光作为信号源的网络介质技术，收发器上所配置的波长为770-860nm（一般为800nm）的激光传输器不支持单模光纤，只能驱动多模光纤。  1000BaseCX使用的一种特殊规格的高质量平衡双绞线对的屏蔽铜缆，最长有效距离为25米，使用9芯D型连接器连接电缆。 IEEE802.3ab的线缆标准如下： 1000BaseT是一种使用5类UTP作为网络传输介质的千兆以太网技术，最长有效距离与100BASETX一样可以达到100米。用户可以采用这种技术在原有的快速以太网系统中实现从100Mbps到1000Mbps的平滑升级。 2.5万兆以太网

已经开始部署，预计未来将有大规模的应用，标准为IEEE802.3ae。其只有全双工模式。万兆以太网创造了一些新的概念，例如光物理媒体相关子层(PDM)。 三，以太网目前的应用

1.企业中的吉位以太网：复杂的应用程序以及更强大的PC持续推动网络流量达到新高，并造成关键连接带宽不足。为了提高性能，服务器已配备吉位以太网。在桌面领域，不断下降的价格也在加快吉位以太网的采用，特别是在工作环境趋向于互相协定，通常需要共享大量文件以及有集中应用和多任务的地方更是如此。目前的趋势是：10／100／1000Mbit／s以太网正不断取代10／100Mbit／s以太网（当10／100Mbit／s自适应以太网连接成本接近常规以太网时，更加剧了这种趋势）。 2.无线网络：无线以太网连接是以太网的逻辑扩展，有助于实现大范围的“虚拟”企业促使无线网络从垂直市场向主流应用市场发展的原因有这样几个：（1）标准和改善的性能气IEEE 802.11标准自1999年发布以来已成为无线局域网的主要标准。802.11b高速标准目前已被绝大多数无线设备厂商采用，其数据速率达 11Mbit／s。早期部署的无线局域网大多选择这一技术，随着无线技术的发展，出现了IEEE 802.11a标准，它能提供更快的数据速率、更远的覆盖距离以及更高的安全性。（2）移动设备扩展。多种新型无线设备能够接入企业网和广域网，包括配置无线网卡的便携式电脑和台式机，带有内置无线设备的PDA和掌上电脑，互联网接入应用和VoIP电话等也扩大了无线以太网解决方案的应用范围。 3.网络存储：快速增长的电子邮件和电子商务导致IP网络数据传输量剧增，这促使数据存储脱离传统的DAS（直接连接存储）模式，演变为网络的一种基础设施，即所谓的SAN（存储区域网络）和NAS（网络连接存储）。一种基于以太网并称为isCSI，即互联网SCSI（小型电脑系统接口）或SCSI over IP的新兴技术将为网站、服务提供商、企业和其他组织提供高速、低成本、远程存储的解决方案。iSCSI标准使得构建基于IP的SAN成为可能，传统的 SCSI命令和数据传输在TCP／IP层之上的一层执行，而iSCSI数据块流量可以通过以太网协议传输。吉位iSCSI由于结合了SCS1。以太网和TCP/IP等所有目前被广泛采用的技术，所以可最大程度地减少了互操作性问题。 4.城域网中的以太网：吉位以太网向桌面的移植助长了服务器和企业干线对10吉位以太网的需求。10吉位以太网拥有多种高速网络需求的关键特征，如更低的成本、灵活性以及与现有以太网的互操作性，所以成为了城域网的最佳选择。在城域网中实施以太网，可以将以太网的速度和成本优势与光网络的传输距离和可靠性完美结合起来，凭借成本优势、互操作性和向更高性能水平轻松移植的能力，10吉位以太网融入城域网是很自然而然的。 四、以大网技术发展趋势 作为历史最悠久的网络技术之一，以大网技术将继续向前发展。出色的性价比、灵活性和互操作性是其优势，但与大多数技术解决方案一样，成本将是决定其发展速度的重要因素。目前像英特尔公司等这样的在以太网组件处于领先地位的供应商已经在致力于推出卓越性价比特性和优势的新产品和构建模块。这些实力强劲的IT业界巨头的介入，一方面有助于促进以太网技术的快速发展，另一方面，可以凭借其经济实力和规模效应有效地降低产品成本，从而使最终用户受益。