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2023-09-01
以太网发展历程简介-信息技术教程
【摘要】：1980年，Xerox公司与DEC公司和Intel公司一起联合发布了第一个局域网规范即以太网规范。家庭、学校和企业中的大多数有线网络使用的是以太网技术。粗同轴电缆的性能优于细同轴电缆，10Base－5以太网的覆盖范围远大于10Base－2以太网。10Base－T以太网采用星型拓扑结构，节点通过双绞线连接到集线器上。1995年3月IEEE宣布了100Mbps快速以太网标准IEEE 802.3u，就这样开始了快速以太网的时代。100Mbps快速以太网标准分为100BASE－TX、100BASE－FX、100BASE－T4三个子类。
1975年，美国施乐（Xerox）公司开发了实验性以太网（Ethernet）。1980年，Xerox公司与DEC公司和Intel公司一起联合发布了第一个局域网规范即以太网规范。以太网是应用最为广泛的局域网，包括标准以太网（10 Mb/s）、快速以太网（100 Mb/s）和高速以太网（100 Mb/s，10Gb/s，100Gb/s），采用的是CSMA/CD访问机制，它们都符合IEEE 802.3标准。家庭、学校和企业中的大多数有线网络使用的是以太网技术。
以太网的核心思想是利用共享的传输媒体，如图4.12所示。早期的以太网多使用总线型拓扑结构，采用同轴缆作为传输介质，连接简单，通常在小规模的网络中不需要专用的网络设备，但由于它存在不易隔离故障点、管理成本高等缺陷，已经逐渐被以集线器和交换机为核心的星型网络所代替。以太网中的节点都可以看到在网络中发送的所有信息，因此以太网是一种广播网络。
图4.12 以太网
以太网采用带冲突检测的载波帧听多路访问（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection，CSMA/CD）机制工作。CSMA/CD规定了多台计算机共享一个通道的方法。当以太网中的一台主机要传输数据时，首先侦听信道是否空闲，若空闲，则立即发送数据；若信道忙碌，则等待信道中的数据传输结束后再发送数据。若在上一段数据发送结束后，同时有两个或两个以上的节点都提出发送请求，则判定为冲突。若侦听到冲突，则立即停止发送数据，等待一段随机时间后再重新尝试。
标准以太网的传输速率为10Mb/s，有传输介质采用细同轴电缆的10Base－2以太网，传输介质采用粗同轴电缆的10Base－5以太网，以及传输介质采用双绞线的10Base－T以太网。粗同轴电缆的性能优于细同轴电缆，10Base－5以太网的覆盖范围远大于10Base－2以太网。10Base－T以太网采用星型拓扑结构，节点通过双绞线连接到集线器上。
传统集线器的所有工作站端口共享集线器的带宽，传统集线器又称为“共享式集线器”。采用共享式集线器构成的以太网称为“共享式以太网”，如图4.13所示。
(www.chuimin.cn)
图4.13 共享式以太网
随着网络的发展，传统的标准以太网技术已难以满足日益增长的网络数据流量的需求。在1993年10月以前，对于要求10Mbps以上数据流量的局域网应用，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光缆的局域网。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Fastch10/100和网络接口卡FastNIC100，快速以太网技术正式得以应用。
20世纪90年代出现了交换机。交换机的多对工作站端口之间可以同时进行数据传输，交换机的每个工作站端口可以独享交换机的带宽，因此交换机又称为“交换式集线器”。采用交换机构成的以太网称为“交换式以太网”，它比共享式以太网有更高的数据传输能力，如图4.14所示。1995年3月IEEE宣布了100Mbps快速以太网标准IEEE 802.3u（100BASE－T），就这样开始了快速以太网的时代。快速以太网的传输介质采用双绞线或光纤，采用星型拓扑结构，已经成为局域网的主流。
100Mbps快速以太网标准分为100BASE－TX、100BASE－FX、100BASE－T4三个子类。100BASE－TX使用两对双绞线（无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线），一对用于发送数据，一对用于接收数据，它的最大网段长度为100m。100BASE－FX使用光缆（单模或多模光纤），它的最大网段长度为150m、412m、2 000m，甚至更长的10km。100BASE－FX特别适合在有电气干扰的环境、较大距离连接或高保密环境等情况下使用。100BASE－T4使用4对双绞线（无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线），其中的3对用于在33MHz的频率上传输数据，第4对用于CSMA/CD冲突检测，它的最大网段长度为100m。
图4.14 交换式以太网
由于语音、图像和视频等多媒体数据传输的需要，对网络带宽提出了更高的要求，以太网技术在快速以太网技术的基础上得到了新的发展，产生了高速以太网技术。高速以太网的传输速率从1 000Mb/s（千兆以太网）发展到10Gb/s（万兆以太网），再发展到100Gb/s，主要用于主干网。
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