什么是以太网？
以太网的标准拓扑是总线拓扑，但是当前的快速以太网(100BASE-T、1000BASE-T标准)使用交换集线器来连接和组织网络，以便最小化冲突并最大化网络速度和效率。这样，以太网的拓扑结构就变成了星形，但逻辑上，以太网仍然使用CSMA/CD(载波侦听多路访问/冲突检测)的总线拓扑和总线争用技术。
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1历史记录
2概述
3 CSMA/光盘***享受媒体以太网
4个以太网中继器和集线器
5桥接和交换
6以太网类型
6.1早期以太网
6.2 10Mbps以太网
6.3 100Mbps以太网(快速以太网)
6.4 1Gbps以太网
65000千兆以太网
66个100千兆以太网
7参考文献
8参见
9外部链接
[编辑]历史记录
以太网技术的最初发展来自施乐帕洛阿尔托研究中心的许多开创性技术项目之一。人们通常认为以太网是在1973年发明的，当时鲍勃·麦卡夫给他的PARC老板写了一份关于以太网潜力的备忘录。但是梅特卡夫自己认为以太网是几年后才出现的。1976年，梅特卡夫和他的助手大卫·博格斯发表了一篇题为《以太网:区域计算机网络中的分布式分组交换技术》的文章。
网络协议
应用层
DHCP，DNS，FTP，Gopher，http，IMAP4，IRC，NNTP，XMPP，POP3，SIP，SMTP，SNMP，SSH，Telnet，RPC，RTCP，RTP，RTSP，SDP，SOAP，GTP Stun，NTP，SSDP，BGP，RIP等等。
传输层
TCP UDP TLS DCCP SCTP
回复PPTP·OSPF·莫尔
网路层
IP(IP v4 IPv6)ARP RARP ICMP ICMP V6 IGMP
IPSec是不是更
数据链路层
wi-Fi(IEEE 802.11)WiMAX(IEEE 802.16)
ATM DTM令牌环以太网路FDDI帧中继GPRS EVDO HspA HDLC PPP L2TP ISDN STP更多。
物理层
以太网、调制解调器、电力线通信(PLC)、SONET/SDH G.709、光纤、同轴电缆、双绞线等等。
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1979年，为了开发个人电脑和局域网，梅特卡夫离开施乐公司成立了3Com公司。3Com游说DEC、Intel和Xerox，希望和他们一起实现以太网的标准化和规范化。这个通用以太网标准发布于1980年9月30日。当时流行的非公网标准有令牌环网和ARCNET两种，在以太网大潮的冲击下很快萎缩并被取代。在这个过程中，3Com也成为了一家国际公司。
梅特卡夫曾开玩笑说，杰里·萨尔茨为3Com的成功做出了贡献。在与其他人合著的一篇颇具影响力的论文中，Saltzer指出令牌环网在理论上优于以太网。受这个结论的影响，很多电脑厂商要么犹豫，要么决定不把以太网接口作为自己机器的标准配置，这样3Com就有机会靠卖以太网卡大赚一笔。这种情况也导致了另一种说法“以太网不适合理论研究，只适合实际应用”。也许这只是一个笑话，但它说明了一个技术要点:通常情况下，网络中实际的数据流特性与局域网普及前人们所估计的是不一样的，而正是由于以太网的简单结构，局域网才得以普及。Metcalfe和Saltzer曾经在麻省理工学院(MIT) MAC项目的同一楼层工作，当时他正在做哈佛大学的毕业论文，期间奠定了以太网技术的理论基础。
[编辑]概述
1990s以太网网卡或NIC(网络接口卡)。该卡可支持基于同轴电缆的10BASE2 (BNC连接器，左)和基于双绞线的10baset (RJ-45，右)。
以太网基于网络上无线电系统的多个节点发送信息的想法，每个节点必须获得电缆或信道来传输信息，有时称为以太网。名字来源于19世纪物理学家假设的电磁辐射介质——光以太。后来的研究证明，光以太并不存在。每个节点都有一个全球唯一的48位地址，即厂商分配给网卡的MAC地址，以保证以太网上的所有系统都可以相互认证。因为以太网非常普遍，所以很多厂商直接把以太网卡集成到电脑主板上。
人们发现以太网通信具有自相关特性，这对电信工程非常重要。
[编辑]CSMA/CD***享受媒体以太网
带有冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD)技术为多台计算机共享一个信道提供了一种方法。这项技术最早出现在夏威夷大学在1960年代开发的ALOHAnet中，它使用无线电波作为载波。这种方法比令牌环网或主控网简单。当计算机想要发送信息时，它必须遵循以下规则:
开始-如果线路空闲，开始传输，否则转到步骤4。
发送-如果检测到冲突，继续发送数据，直到达到最小消息时间(以确保所有其他中继器和终端检测到冲突)，然后转到步骤4。
传输成功-向高层网络协议报告传输成功，并退出传输模式。
占线-等到线路空闲。
线路进入空闲状态-等待一个随机时间，并进入步骤1，除非超过最大尝试次数。
超过最大传输尝试次数-向更高层网络协议报告传输失败，并退出传输模式。
就像在一个没有主持人的论坛里，所有的参与者通过一个共同的媒介(空气)互相交谈。每个参与者都礼貌地等别人说完再发言。如果两个客人同时开始说话，他们都会停下来，随机等一段时间再开始说话。这时，如果两个参与者等待的时间不同，就不会发生冲突。如果传输失败超过一次，将采用指数增加退避时间的方法(退避时间通过截断二进制指数退避算法实现)。
最初的以太网使用同轴电缆连接各种设备。计算机通过一个称为附件单元接口(AUI)的收发器连接到电缆。简单的网线对于小型网络来说还是很可靠的。对于大型网络，一条线路或一个连接器的故障会导致以太网的一个或多个网段不稳定。
因为所有的通信信号都是在* * *线路上传输的，所以即使信息只发送到其中一个终端(目的地)，一台计算机发出的消息也会被其他所有的计算机接收到。正常情况下，网络接口卡会过滤掉没有发送给它的信息，只有当目的地址是自己的信息时，才会向CPU发出中断请求，除非网络接口卡处于混杂模式(Promiscuous mode)模式。“一个人说，大家听”的特点是以太网的安全弱点，因为以太网上的一个节点可以选择是否监听线路上传输的所有信息。* * *共享线缆也就是* * *共享带宽，所以在某些情况下，以太网的速度可能会很慢，比如断电后，所有网络终端重启时。
[编辑]以太网中继器和集线器
在以太网技术的发展中，以太网集线器的出现使得网络更加可靠，布线更加方便。
由于信号的衰减和延迟，根据不同的介质以太网网段，存在距离限制。例如，10BASE5同轴电缆的最长距离为500米(1，640英尺)。最大距离可以通过以太网直放站实现，以太网直放站可以将线缆中的信号放大，然后传输到下一段。中继器最多可连接5个网段，但只能连接4个设备(即一个网段最多可连接4个中继器)。这样可以缓解电缆断裂带来的问题:当一根同轴电缆断开时，该段上的所有设备都无法通信，而直放站可以保证其他网段的正常运行。
与其他高速总线类似，以太网网段两端必须用电阻端接。对于同轴电缆，电缆两端的端子必须用一个50欧姆的电阻器和称为“终结器”的辐射器连接，并连接到一个m或BNC公连接器。如果不这样做，就会出现类似电缆断了的情况:总线上的交流信号到达终端时会被反射，但不会耗散。反射信号将被视为冲突，因此通信无法继续。中继器可以电气隔离连接到它的两个网段，增强和同步信号。大部分中继器都有一个叫“自动隔离”的功能，可以隔离冲突太多或者冲突持续时间太长的网段，使其他网段不会受到损坏部分的影响。中继器可以在检测到冲突消失后恢复该网段的连接。
随着应用的扩大，人们逐渐发现星型网络拓扑是最有效的，于是设备制造商开始开发多端口中继器。多端口中继器是众所周知的集线器。集线器可以连接到其他集线器或同轴网络。
第一个集线器被称为“多端口收发器”或“扇出”。最著名的例子是DEC的DELNI，它使许多带有AUI连接器的主机能够使用一个收发器。集线器也导致了没有同轴电缆的小型独立以太网网段的出现。
DEC和SynOptics等网络设备制造商已经销售了用于连接许多10BASE-2细同轴线段的集线器。
非屏蔽双绞线(UTP)首先用于星型局域网，然后用于10BASE-T，最后取代同轴电缆成为以太网的标准。经过这次改进，RJ45电话接口已经取代AUI成为计算机和集线器的标准接口，非屏蔽3类双绞线/5类双绞线成为标准载体。集线器的应用使得一根电缆或一个设备的故障不会影响整个网络，提高了以太网的可靠性。双绞线以太网将各个网段点对点连接起来，使终端可以做成一个标准的硬件，解决了以太网的终端问题。
虽然带有集线器网络的以太网在物理上是星形结构，但在逻辑上它仍然是一种总线类型。半双工通信方式采用CSMA/CD冲突检测方法，集线器对减少数据包冲突作用不大。每个数据包都被发送到集线器的每个端口，因此带宽和安全问题仍然没有解决。集线器的总吞吐量受到单个连接速度(10或100 Mbit/s)的限制，但仍然考虑到前导码、帧间隔、报头、报尾和封装的最低成本。当网络负载过重时，冲突通常会降低总吞吐量。最坏的情况是，当很多有长电缆的主机发送很多很短的帧时，网络负载只达到50%时，集线器的吞吐量就会因为碰撞而降低。为了在冲突严重降低吞吐量之前尽可能增加网络的负载，通常要做一些设置工作。
[编辑]桥接和交换
虽然中继器在某些方面隔离了以太网网段，但是电缆断开不会影响整个网络，但是它会将所有数据转发给所有以太网设备。这严重限制了在同一个以太网上可以相互通信的机器的数量。为了缓解这个问题，采用了桥接的方法，在中继器工作在物理层的基础上，在数据链路层工作。通过网桥时，只有格式良好的数据包才能从一个网段进入另一个网段；冲突和数据包错误被隔离。通过记录和分析网络上设备的MAC地址，网桥可以确定它们的位置，这样它就不会将数据包传递到非目标设备所在的网段。诸如生成树协议之类的控制机制可以协调多台交换机一起工作。
早期的网桥必须检测每个数据包，因此数据转发速度比集线器(中继器)慢，尤其是在同时处理多个端口时。1989网络公司Kalpana发明了第一台以太网交换机EtherSwitch。以太网交换机利用硬件实现桥接功能，使转发数据速率达到线速。
大多数现代以太网使用以太网交换机而不是集线器。虽然布线与集线器以太网相同，但交换式以太网比* * *媒体以太网有很多明显的优势，比如带宽更大，对异常设备的隔离更好。交换网络通常使用星型拓扑，尽管设备工作在半双工模式，但它仍然是一个享受媒体的多节点网络。10BASE-T及以后的标准是全双工以太网，不再是* * *媒体共享系统。
交换机通电后，首先像集线器一样工作，将所有数据转发到所有端口。接下来，当它获知每个端口的地址时，它只向特定的目的端口发送非广播数据。这样，任何端口对之间都可以实现线速以太网交换，所有端口对之间的通信互不干扰。
因为数据包通常只发送到其目的端口，所以交换以太网上的流量略小于介质以太网上的流量。尽管如此，交换式以太网仍然是一种不安全的网络技术，因为它很容易被ARP欺骗或MAC溢出所瘫痪，网络管理员也可以使用监控功能来抓取网络数据包。
当只有简单设备(除集线器以外的设备)访问交换机端口时，整个网络可能工作在全双工模式。如果一个网段中只有两台设备，那么就不需要冲突检测，两台设备可以随时收发数据。总带宽是链路的两倍(虽然每个方向的带宽都是一样的)，但无冲突意味着几乎允许100%的链路带宽。
交换机端口和连接的设备必须使用相同的双工设置。大多数100BASE-TX和1000BASE-T设备支持自动协商功能，即这些设备通过信号协调要使用的速率和双工设置。但是，如果禁用自动协商或设备不支持自动协商，则必须通过自动检测来设置双工设置，或者在交换机端口和设备上手动设置双工设置，以避免双工不匹配，这是以太网问题的常见原因(设置为半双工的设备将报告延迟冲突，而设置为全双工的设备将报告发育不良)。许多低端交换机没有手动设置速率和双工的能力，因此端口总是试图自动协商。当自动协商已启用但不成功时(例如，其他设备不支持)，自动协商会将端口设置为半双工。可以自动检测速率，因此当启用自动协商的10/100交换机端口时，可以成功建立半双工10BASE-T连接。但是，当配置为全双工100Mb操作的设备连接到配置为自动协商的交换机端口时(反之亦然)，将导致双工不匹配。
即使电缆两端都设置为自动速率和双工模式协商，也会经常出现错误猜测，并退回到10Mbps模式。因此，如果性能比预期的差，您应该检查是否有任何计算机设置为10Mbps模式。如果已知另一端配置为100Mbit，您可以手动强制将其设置为正确的模式。。
当两个节点试图以超过电缆支持的最大数据速率(例如，3类线路上的100Mbps或3类/5类线路上的1000Mbps)进行通信时，就会出现问题。与ADSL或传统拨号调制解调器不同，它们会详细检测链路支持的最高数据速率，而以太网节点只是在两端选择支持的最高数据速率，而不考虑中间线路。因此，如果电缆因高速而不可靠，链路将会失败。唯一的解决方法是强制通信端降低到电缆支持的速度。
[编辑]以太网类型
除了上面提到的帧类型不同，各种类型的以太网之间的区别只是速度和布线。因此，一般来说，相同的网络协议栈软件可以在大多数以太网上运行。
以下部分简要总结了不同的正式以太网类型。除了这些正式的标准之外，很多厂商还因为一些特殊的原因制定了一些特殊的标准，比如支持更长距离的光纤传输。
许多以太网卡和交换设备支持多速率，设备通过自动协商设置最佳连接速度和双工模式。如果协商失败，多速率设备将检测另一方使用的速率，但默认为半双工模式。10/100以太网端口支持10BASE-T和100BASE-TX。10/100/1000支持10 base-t、100 base-tx和1000 base-t。
[编辑]早期的以太网
参见:兆位以太网。
施乐以太网(也称为“全记录以太网”)──是以太网的原型。原来的2.94Mbit/s以太网只在整个唱片公司内部使用。1982年，施乐与DEC、Intel组成了DIX联盟，共同发布了以太网版本2(EV2)的规范，并投入商场市场，得到了广泛应用。EV2的网络目前被IEEE认可为10BASE5。[1]
这已经过时了。支持长距离以太网的早期标准。它运行在同轴电缆上，使用类似于电缆调制解调器系统的宽带调制技术。
1BASE5 ──也叫星型局域网，速度是1mbit/s，生意失败。这里首次使用双绞线。
[编辑]10Mbps以太网
10BASE-T电缆
请参阅:10千兆以太网
10BASE5(也称粗以太网或黄线)——最早实现的10 Mbit/s以太网。在早期的IEEE标准中，使用单根RG-11同轴电缆，最大距离为500米，最多可以连接100台计算机的收发器，电缆两端必须连接一个50欧姆的终端电阻。接收端通过所谓的“插入式抽头”插入电缆的内芯和屏蔽层。在电缆终端使用n型连接器。虽然由于早期的大量部署，有些系统还在使用，但是这个标准实际上已经被10BASE2抛弃和淘汰了。
10BASE2(又称瘦以太网或模拟网)──10ba se 5之后的产品使用RG-58同轴电缆，最长传输距离约200米(实际为185米)，只能连接30台电脑。电脑使用T型适配器连接BNC连接器的网卡，而虽然在容量和规格上不如10BASE5，但由于其导线细，布线方便，成本低，被广泛使用，淘汰了10BASE5。由于双绞线的流行，它也被各种双绞线网络所取代。
starlan-以太网标准10 Mbit/s在第一个双绞线上实现。后来发展成10 base-t。
10BASE-T ──在100米处使用三类双绞线、四类双绞线和五类双绞线的四根线(两对双绞线)。以太网集线器或以太网交换机位于中间，连接所有节点。
光纤中继器链路。光纤以太网的原始版本。
10BASE-F ── 10Mbps以太网光纤标准，2公里。只有10BASE-FL被广泛使用。
10ba se-FL──FoIRL标准的升级。
10BASE-FB ──用于连接多个集线器或交换机的主干网络技术已经被放弃。
10BASE-FP ──无中继无源星形网络从未应用过。
[编辑]100Mbps以太网(快速以太网)
参见:100Mbps以太网
快速以太网是IEEE在1995中发布的网络标准，可以提供高达100Mbps的传输速度。[2]
100ba se-T-T-以下三种双绞线标准统称为100 Mbit/s，最远距离为100米。
100ba se-tx-10ba se-T类似星型结构。使用两对电缆，但需要5类电缆才能达到100 Mbit/s .
100ba se-T4-T4-使用3类电缆，使用所有4对线，半双工。由于5类线的流行，已经废弃。
100 base-T2-T2-无产品。使用3类电缆。支持使用2对线的全双工，相当于100BASE-TX，但支持旧线缆。
100ba se-FX-FX-使用多模光纤，支持最长400m，半双工连接(确保冲突检测)和2km全双工。
100 VG any LAN——只有惠普支持，VG最早出现在市场上。需要四对III类电缆。有人怀疑VG不是以太网。
[编辑]1Gbps以太网
参见:1Gbps以太网。
1000BASE-SX光信号和电信号转换器
1000base-t-1gbit/s中等超五级双绞线或六级双绞线。
1000ba se-SX-1 gbit/s多模光纤(小于500米)。
1000ba se-LX-1g bit/s多模光纤(小于2KM)。
1000ba se-LX 10-1g bit/s单模光纤(小于10KM)。长距离方案
1000ba se-LHX-1 Gbit/s单模光纤(10KM至40KM)。长距离方案
1000ba se-zx-1g bit/s单模光纤(40公里到70公里)。长距离方案
1000ba se-CX-CX-铜缆上1Gbps的短距离(小于25米)方案。早于1000BASE-T，现已废弃。
[编辑]万兆以太网
见:10千兆以太网。
新的万兆以太网标准包含七种不同的控制类型，分别适用于局域网、城域网和广域网。目前用附加标准IEEE 802.3ae来说明IEEE 802.3标准将来会合并。
10g base-CX4-短距离铜缆方案用于InfiniBand 4x连接器和CX4电缆，最大长度为15m。
10g base-SR-SR-用于短距离多模光纤，根据线缆类型可达26-82m，使用新型2GHz多模光纤时可达300m。
10g base-LX4-波分复用(WDM)用于支持240-300米的多模光纤和10公里以上的单模光纤。
10GBASE-LR和10g base-ER-通过单模光纤分别支持10 km和40 km。
10GBASE-SW、10GBASE-LW、10GBASE-EW .用于广域网PHY，OC-192/STM-64同步光纤网络/SDH设备。物理层分别对应10Gbase-Sr、10Gbase-LR和10GBASE-ER，所以同一根光纤支持的距离是一致的。(无万标准)
10g base-T-T-使用屏蔽或非屏蔽双绞线，使用6A猫电缆，至少支持100m传输。CAT-6线缆也支持短距离10GBASE-T。
[编辑] 100千兆以太网
见:100G以太网。
新的40G/100G以太网标准是在2010制定的，包括几种不同类型的控制。目前用附加标准IEEE 802.3ba来说明。
40GBASE-KR4 -背板方案，最小距离1m。
40g base-Cr4/100 gbase-Cr 10-短距离铜缆方案，最大长度约7m。
40g base-SR4/100 gbase-Sr 10-用于长度至少为100米的短距离多模光纤。
40g base-LR4/100 gbase-lr 10-使用单模光纤，距离超过10km。
使用100 gbase-ER4-单模光纤，距离大于40km。