以太网从原始到现在的发展程度世界以太网发展史以太网技术

以太网从原始到现在的发展程度第一章世界以太网发展史以太网技术起源于一个实验网络，该实验网络的目的是把几台个人计算机以2.94Mb/s的速率连接起来。由于该实验网络的成功建立和突出表现引起了DEC、Intel、Xerox公司的注意，这3家公司借助该实验网络的经验最终在1980年发布了第一个以太网协议标准建议书。该建议书的核心思想是在一个10Mb/s的共享物理介质上把最多1024个计算机和其他数字设备进行连接，当然这些设备之间的距离不能太大（最大2.5千米）。之后以太网技术在1980年建议书的基础上逐渐成熟和完善，并逐渐占据了局域网的主导地位。其发展过程大致经过以下阶段。1．第一阶段（1973—1982）：以太网的产生与DIX联盟1973年，位于加利福尼亚PaloAlto的Xerox公司提出并实现了最初的以太网。RobertMetcalfe博士被公认为以太网之父，他研制的实验室原型系统运行速度是2.94Mb/s。这个实验性以太网（在Xerox公司中被称为“X-Wire”）用在了Xerox公司早期的一些产品中，包括世界上第一台配备网络功能、带有图形用户接口的个人工作站——XeroxAlto。Xerox没能成功地将Alto或3Mb/s以太网商品化。这两项实验性技术几乎完全保留在Xerox公司内部，没有向外部传播。1979年，Xerox与DEC公司联合起来，致力于以太网技术的标准化和商品化，并促进该项技术在网络产品中的应用。这是一个很理想的组合：Xerox拥有专利和技术，而DEC是当时最大的网络计算机供应商。为了能确保容易地将商品化以太网集成到廉价芯片中，在Xero的要求下，Intel公司也加入了这个联盟，负责提供这方面的指导。由它们组成的DEC-Intel-Xerox（DIX）在1980年9月开发并发布了10Mb/s版的以太网标准[DIX80]。这个标准所支持的唯一一种物理介质是粗同轴电缆。1982年，发布了该标准的第2版。这一版以太网对信令略微进行了修改，并增加了网络管理功能[DIX82]。与DIX工作同步的是IEEE成立了如今闻名的802计划，其目标是为LAN技术标准化提供广泛的工业框架。802的第一次会议于1980年2月在加利福尼亚的旧金山召开。当820委员会意识到无法将所有LAN统一到一个标准上时（这恰恰是802的初衷），该委员会被分成了几个工作组（WG），每个工作组从事不同的LAN技术研究。IEEE802.3研究基于以太网技术的标准，IEEE802.4和802.5工作组分别研究令牌总线与令牌环技术。2．第二阶段（1982—1990）：10Mb/s以太网发展成熟1983年6月，IEEE标准委员会通过了第一个802.3标准。这个标准与DIX以太网标准相比，除了在一些不太重要的方面有所差别外，基本上使用的是相同的技术。实际上，两项标准文本的许多内容是相同的。在20世纪80年代随后的几年中，随着以太网市场的扩大，在这项基本标准中又增加了一系列中继器规范并可支持多种物理介质：适用于廉价桌面设备的细同轴电缆以及用于建筑物之间连接的光纤等。随着非屏蔽双绞线结构化布线系统的广泛使用，大多数以太网系统的基础结构发生了变化。在20世纪80年代期间，多数以太网都采用物理总线拓扑结构，使用粗或细的同轴电缆。这种模式与采用星状拓扑结构的结构化布线是不兼容的。SynOpticsCommunications公司认识到这是一个机遇，便开发了在双绞线上传输10Mb/s以太网信号的技术。该公司的一些发起人来自于最初开发以太网的XeroxPaloAlto研究中心。他们的产品LattisNet在商业上获得了成功，使这项技术走向了标准化。IEEE于1990年9月通过了使用双绞线介质的以太网（10Base-T）标准，该标准很快成为办公自动化应用中首选的以太网技术。3．第三阶段（1983—1997）：LAN网桥接与交换DEC在20世纪80年代初开发了第一个透明LAN网桥，并于1984年发布了商品化产品。虽然开始时网桥的性能不高、价格较贵，但它非常容易安装和使用，与当时其他产品（如网络互联路由器）相比，具有较好的性能价格比。网桥成为多个以太网互联的主流设备。在20世纪80年代中期，许多新老制造商提供了各种各样的网桥产品。1987年，国际上开始研究把不同供应商的LAN通过网桥连接在一起的工业标准，结果便是1990年出现的IEEE802.1D标准。1991年，Kalpana公司成立，它致力于开发一种新型的以太网网桥。这种网桥可以连接大量的设备，所有端口可同时以全容量工作。这些作为“LAN交换机”出售的设备不仅很快在传统的LAN互联中流行，而且还用于连接高性能专用计算机。之后，又有许多其他公司加入了交换机市场，导致交换机的价格迅速下降。使用交换机后，计算机可以专用LAN的带宽，而不再是多个设备共享一份带宽。这省去了访问控制机制，并且实现了“全双工以太网”。1995年，IEEE802.3委员会开始研究全双工操作的标准，并在1997年通过了一项标准[IEEE97]。4．第四阶段（1992—1997）：快速以太网计算机性能和应用需求的增长要求网络容量也同时增长。交换式LAN给每个桌面机带来了更大的带宽，它们不必再与其他用户共享一个信道。当然，大多数网络使用服务器，这些服务器仍然由许多用户共享。由于每个用户拥有专用带宽，因此对服务器的带宽需求变得越来越大。1991—1992年间，GrandJunction网络公司认识到要使桌面交换机真正达到实用，它们与共享资源（如服务器和主干网连接）之间就需要有一种更高速的连接。因此，该公司开发了一种高速以太网，这种网的基本特征，如帧格式、软件接口、访问控制方法等，与以往以太网相同，但是运行速度达到100Mb/s。这是一个巨大的成功，并且孕育了另一项工业标准。随后提出的快速以太网标准[IEEE95]促使一批高容量以太网产品的诞生。这是从最初DIX规范提出后的15年里，以太网数据速率的第一次提升。5．第五阶段（1996—现在）：千兆以太网及万兆以太网在快速以太网的官方标准提出后不到一年，对千兆以太网的研究工作也开始了，这种网的速率可达到1000Mb/s。快速以太网满足了15年来人们对网络容量不断膨胀的需要，它以惊人的速度在新安装和升级的LAN中得到广泛的部署。然而交换技术与快速以太网的结合无疑对网络服务器和园区主干网施加了更大的压力。千兆以太网正是为满足这种需要而发展起来的。许多公司开发并出售了专用的1000Mb/s以太网产品。1996年IEEE802.3成立了一个标准开发任务组，1998年完成并通过了标准[IEEE98]。研究工作又向支持桌面应用的双绞线千兆以太网技术方面拓展。2006年6月，IEEE802.3ae10Gb/s以太网标准发布，以太网的势头又一次得到了增强。确定万兆以太网的目的是将IEEE802.3协议扩展到10Gb/s的工作速度，并扩展以太网的应用空间，使之能够包括WAN链接。第二章国内以太网的各个发展阶段以太网阶段:以太网刚出现时，因为简单易掌握，在小局域网中的发展很快胜过其他局域网技术。但是由于防碰侦听的限制，距离通常在100米以内，带宽只有10兆，且是用户共享。快速以太网阶段:1995年快速以太网出现了，解决了交换问题，速度也提高到100兆，开始进入校园网。但由于ATM依然保持距离和速度的优势，其在校园网中发展也非常快。千兆以太网阶段:1998年千兆以太网出现后，以太网在局域网、校园网基本将ATM挤出，端口数量上升非常快。尤其是1995年后Internet的商用，大大加速了以太网的应用。不过当时路由器的速度还比较慢，还只能是在SDH上传输ATM，由ATM再来提供路由器功能。到1998年后，高速路由器出来了，ATM交换机被推向网络边缘。于是情形改为:城域网是SDH或ATM，局域网是以太网，中间用路由器或ATM来连接。城域网阶段:1999年，以太网速度提升到1G，开始进入城域网，像网通这样的新兴运营商则采用在光纤网上直接走以太网的模式；现在以太网提升到10G，又可以应用于广域网，业界新传输设备已经同时支持10G以太网和SDH。接入网以太网化也已是大势所趋:有线电视、无线局域网和VDSL等都是以太网的应用领域。中国在居民区推广以太网接入，这在世界上也是领先的。90%以上数据接入是以太网，全部局域网是以太网，城域网是SDH和以太网双雄并举，广域网中10G以太网跃跃欲试第三章以太网的分类从以太网的分类我们也可以看到以太网它的发展变化。一、标准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（CSMA/CD，CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetection）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IEEE802.3标准中，为不同的传输介质制定了不同的物理层标准。10Base－5使用直径为0.4英寸、阻抗为50Ω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；10Base－5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。10Base－2使用直径为0.2英寸、阻抗为50Ω细同轴电缆，也称细缆以太网，最大网段长度为185m，基带传输方法，拓扑结构为总线型；10Base－2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。10Base－T使用双绞线电缆，最大网段长度为100m，拓扑结构为星型；10Base－T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。10Base－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／UCATV），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。10Base－F使用光纤传输介质，传输速率为10Mbps。二、快速以太网随着网络的发展，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，GrandJunction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。随后Intel、SynOptics、3COM、BayNetworks等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100BASE－TX、100BASE－T4、MII、中继器、全双工等标准进行了研究。1995年3月IEEE宣布了IEEE802.3u100BASE－T快速以太网标准（FastEthernet），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的不足，那就是快速以太网仍是基于CSMA／CD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：100BASE－TX、100BASE－FX、100BASE－T4三个子类。100BASE－TX：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4B／5B编码方式，信号频率为125MHz。符合EIA586的5类布线标准和IBM的SPT1类布线标准。使用同10BASE－T相