以太网简介

以太网1.1以太网的由来1972年，罗伯特•梅特卡夫(RobertMetcalfe)和施乐公司帕洛阿尔托研究中心(XeroxPARC)的同事们研制出了世界上第一套实验型的以太网系统，用来实现XeroxAlto（一种具有图形用户界面的个人工作站）之间的互连，这种实验型的以太网用于Alto工作站、服务器以及激光打印机之间的互连，其数据传输率达到了2.94Mbps。梅特卡夫发明的这套实验型的网络当时被称为AltoAloha网。1973年，梅特卡夫将其命名为以太网，并指出这一系统除了支持Alto工作站外，还可以支持任何类型的计算机，而且整个网络结构已经超越了Aloha系统。他选择“以太”（ether）这一名词作为描述这一网络的特征：物理介质（比如电缆）将比特流传输到各个站点，就像古老的“以太理论”。所阐述的那样，古代的“以太理论”认为“以太”通过电磁波充满了整个空间。就这样，以太网诞生了。最初的以太网是一种实验型的同轴电缆网，冲突检测采用CSMA/CD。该网络的成功，引起了大家的关注。1980年，三家公司（数字设备公司、Intel公司、施乐公司）联合研发了10M以太网1.0规范。最初的IEEE802.3即基于该规范，并且与该规范非常相似。802.3工作组于1983年通过了草案，并于1985年出版了官方标准ANSI/IEEEStd802.3-1985。从此以后，随着技术的发展，该标准进行了大量的补充与更新，以支持更多的传输介质和更高的传输速率等。1979年，梅特卡夫成立了3Com公司，并生产出第一个可用的网络设备：以太网卡（NIC），它是允许从主机到IBM终端和PC机等不同设备相互之间实现无缝通信的第一款产品，使企业能够以无缝方式共享和打印文件，从而增强工作效率，提高企业范围的通信能力。1.2以太网的定义以太网是一种计算机局域网组网技术。IEEE制定的IEEE802.3标准给出了以太网的技术标准。它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，如令牌环网（tokenring）、FDDI和ARCNET。以太网的标准拓扑结构为总线型拓扑，但目前的快速以太网（100BASE-T、1000BASE-T标准）为了最大程度的减少冲突，最大程度的提高网络速度和使用效率，使用交换机（Switchhub）来进行网络连接和组织，这样，以太网的拓扑结构就成了星型，但在逻辑上，以太网仍然使用总线型拓扑和CSMA/CD（CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetect即带冲突检测的载波监听多路访问）的总线争用技术。以太网是ETHERNET的中文译名，是一种以10M每秒的速度（Mbps）传输数据的标准,是一种世界上应用最广泛、最为常见的网络技术。在不涉及到网络的协议细节时，很多人愿意将802.3局域网简称为以太网。以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准，组建于七十年代早期。Ethernet(以太网）是一种传输速率为10Mbps的常用局域网（LAN）标准。在以太网中，所有计算机被连接一条同轴电缆上，采用具有冲突检测的载波感应多处访问（CSMA/CD）方法，采用竞争机制和总线拓朴结构。基本上，以太网由共享传输媒体，如双绞线电缆或同轴电缆和多端口集线器、网桥或交换机构成。在星型或总线型配置结构中，集线器/交换机/网桥通过电缆使得计算机、打印机和工作站彼此之间相互连接。1.3以太网的类型除了不同帧类型以外，各类以太网的差别仅仅在于速率和配线。标准以太网最开始以太网只有10Mbps的吞吐量，它所使用的是CSMA／CD（带有冲突检测的载波侦听多路访问）的访问控制方法，通常把这种最早期的10Mbps以太网称之为标准以太网。以太网主要有两种传输介质，那就是双绞线和同轴电缆。所有的以太网都遵循IEEE802.3标准，下面列出是IEEE802.3的一些以太网络标准，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“带宽”。·10Base－5使用粗同轴电缆，最大网段长度为500m，基带传输方法；·10Base－2使用细同轴电缆，最大网段长度为185m，基带传输方法；·10Base－T使用双绞线电缆，最大网段长度为100m；·1Base－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），最大网段长度为3600m，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；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载波侦听多路访问和冲突检测（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相同的RJ－45连接器。它的最大网段长度为100米。它支持全双工的数据传输。·100BASE－FX：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4B／5B编码方式，信号频率为125MHz。它使用MIC／FDDI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。100BASE－FX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。·100BASE－T4：是一种可使用3、4、5类无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的快速以太网技术。它使用4对双绞线，3对用于传送数据，1对用于检测冲突信号。在传输中使用8B／6T编码方式，信号频率为25MHz，符合EIA586结构化布线标准。它使用与10BASE－T相同的RJ－45连接器，最大网段长度为100米。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，能够最大程度地投资保护，因此该技术的市场前景十分看好。千兆以太网技术有两个标准：IEEE802.3z和IEEE802.3ab。IEEE802.3z制定了光纤和短程铜线连接方案的标准，目前已完成了标准制定工作。IEEE802.3ab制定了五类双绞线上较长距离连接方案的标准。1000BASE-T--1Gbit/s介质超五类双绞线或6类双绞线。1000BASE-SX--1Gbit/s多模光纤(小于500M)。1000BASE-LX--1Gbit/s多模光纤(小于2KM)。1000BASE-LX10--1Gbit/s单模光纤(小于10KM)。长距离方案1000BASE-LHX--1Gbit/s单模光纤(10KM至40KM)。长距离方案1000BASE-ZX--1Gbit/s单模光纤(40KM至70KM)。长距离方案1000BASE-CX--铜缆上达到1Gbps的短距离(小于25m)方案。早于1000BASE-T，已废弃。万兆以太网新的万兆以太网标准包含7种不同的节制类型适用于局域网，城域网和广域网。当前使用附加标准IEEE802.3ae用以说明，将来会合并进IEEE802.3标准。10GBASE-CX4--短距离铜缆方案用于InfiniBand4x连接器和CX4电缆，最大长度15米。10GBASE-SR--用于短距离多模光纤，根据电缆类型能达到26-82米，使用新型2GHz多模光纤可以达到300米。10GBASE-LX4--使用波分复用支持多模光纤240－300米，单模光纤超过10公里。10GBASE-LR和10GBASE-ER--通过单模光纤分别支持10公里和40公里10GBASE-SW,10GBASE-LW，10GBASE-EW。用于广域网PHY,OC-192/STM-64同步光纤网/SDH设备。物理层分别对应10GBASE-SR,10GBASE-LR和10GBASE-ER，因此使用相同光纤支持距离也一致。(无广域网PHY标准)10GBASE-T--使用非屏蔽双绞线，计划2006年8月发布。以太网4种类型拓扑线缆Base带宽传输距离10Base2细缆网络/廉价网络总线RG58A/U同轴细缆基带传输10Mbps185m10Base5标准以太网总线RG-8/RG-11同轴粗缆基带传输10Mbps500m10BaseT星型双绞线STP/UTP基带传输10Mbps100m100BaseX快速以太网星型基带传输100Mbps100m1.4以太网技术的优势以太网(Ethernet)由于其应用的广泛性和技术的先进性,已逐渐垄断了商用计算机的通讯领域和过程控制领域中上层的信息管理与通信,并且有进一步直接应用到工业现场的趋势.与目前的现场总线相比,以太网具有以下优点：应用广泛以太网是目前应用最为广泛的计算机网络技术,受到广泛的技术支持。几乎所有的编程语言都支持Ethernet的应用开发，如Java、VisualC++、Visual、Basic等。这些编程语言由于使用广泛，并受到软件开发商的高度重视,具有很好的发展前景。因此，如果采用以太网作为现场总线，可以保证多种开发工具、开发环境供选择。成本低廉由于以太网的应用最为广泛,因此受到硬件开发与生产厂商的高度重视与广泛支持,有多种硬件产品供用户选择.而且由于应用广泛,硬件价格也相对低廉.目前以太网网卡的价格只有Profibus、FF等现场总线的十分之一,并且而且随着集成电路技术的发展,其价格还会进一步下降。通信速率高目前以太网的通信速率为10M,100M的快速以太网已开始广泛应用,1000M以太网技术逐渐成熟，10G以太网正在研究.其速率比目前的现场总线快得多。以太网可以满足对带宽的更高要求。软硬件资源丰富由于以太网已应用多年,人们对以太网的设计、应用等方面有很多的经验,对其技术也十分熟悉。大量的软件资源和设计经验可