以太网：修订间差异

{{noteTA

|G1 = IT

}}

{{各地中文名

| 名詞 = {{lang|en|Ethernet}}<!-- 相關名詞，填一個即可，將隨條目語言變種進行字詞轉換 -->

| 圖像 = Ethernet Connection.jpg

| 大陸 = 以太网

| 臺灣 = 乙太網路<!-- 若不填寫香港一項，則標籤顯示為港臺 -->

| 大馬 =

}}

 

以太网的标准[[網路拓撲|拓扑]]结构为[[匯流排拓撲|总线型拓扑]]，但目前的快速以太网（[[100BASE-T]]、[[1000BASE-T]]标准）为了减少冲突，將能提高的网络速度和使用效率最大化，使用[[網路交換器|交换机]]（Switch hub）来进行网络连接和组织。如此一來，以太网的拓扑结构就成了[[星型网|星型]]；但在逻辑上，以太网仍然使用总线型拓扑和[[CSMA/CD]]（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection，即載波多重存取/碰撞偵測）的总线技术。

 

{{网络协议}}

1979年，梅特卡夫为了开发个人电脑和[[局域网]]离开了[[施乐]]（Xerox），成立了[[3Com]]公司。3Com对[[DEC]]、[[英特尔]]和[[施乐]]进行游说，希望与他们一起将以太网标准化、规范化。这个通用的以太网标准于1980年9月30日提出。当时业界有两个流行的非公用网络标准[[令牌环网]]和[[ARCNET]]，在以太网浪潮的冲击下他们很快萎缩并被取代。而在此过程中，3Com也成了一个国际化的大公司。

 

 

[[File:Network_card.jpg|right|thumb|200px|1990年代的以太网[[网卡]]或叫NIC（Network Interface Card，以太网[[适配器]]）。这张卡可以支持基于[[同轴电缆]]的[[10BASE2]] ([[BNC连接器]]，左)和基于[[双绞线]]的[[10BASE-T]]（[[RJ-45]]，右）。]]

 

 

 

[[带冲突检测的载波侦听多路访问]]（CSMA/CD）技术规定了多台电脑共享一个通道的方法。这项技术最早出现在1960年代由[[夏威夷]]大学开发的[[ALOHAnet]]，它使用[[无线电波]]为载体。这个方法要比[[令牌环网]]或者主控制网简单。当某台电脑要发送信息时，在以下行動與狀態之間進行轉換：

 

# '''超过最大尝试传输次数''' - 向更高层的网络协议报告发送失败，退出传输模式。

 

 

最初的以太网是采用[[同轴电缆]]来連接各个设备的。电脑透過一个叫做[[附加单元接口]]（Attachment Unit Interface，AUI）的收发器连接到电缆上。一條简单网路线对于一个小型网络来说很可靠，而对于大型网络来说，某处线路的故障或某个连接器的故障，都会造成以太网某个或多个网段的不稳定。

因为所有的通信信号都在共用线路上传输，即使信息只是想发给其中的一个终端（destination），卻會使用廣播的形式，發送給線路上的所有電腦。在正常情况下，网络接口卡会滤掉不是发送给自己的信息，接收到目标地址是自己的信息时才会向CPU发出中断请求，除非网卡处于[[混杂模式]]（Promiscuous mode）。这种“一个说，大家听”的特质是共享介质以太网在安全上的弱点，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。共享电缆也意味着共享带宽，所以在某些情况下以太网的速度可能会非常慢，比如电源故障之后，当所有的网络终端都重新启动时。

 

在以太网技术的发展中，[[以太网集线器]]（Ethernet Hub）的出现使得网络更加可靠，接线更加方便。

 

采用集线器组网的以太网尽管在物理上是星型结构，但在逻辑上仍然是总线型的，半双工的通信方式采用CSMA/CD的冲突检测方法，集线器对于减少封包冲突的作用很小。每一个数据包都被发送到集线器的每一个端口，所以带宽和安全问题仍没有解决。集线器的总傳輸量受到单个连接速度的限制（10或100 Mbit/s），这还是考虑在前同步码、傳輸間隔、檔頭、檔尾和封裝上都是最小花費的情况。当网络负载过重时，冲突也常常会降低傳輸量。最坏的情况是，当许多用长电缆组成的主机传送很多非常短的-{zh-tw:訊框;zh-cn:帧;}-(frame)时，可能因衝突過多導致网络的负载在仅50%左右程度就滿載。为了在冲突严重降低傳輸量之前尽量提高网络的负载，通常会先做一些设定以避免類似情況發生。

 

尽管中继器在某些方面分隔了以太网网段，使得电缆断线的故障不会影响到整个网络，但它向所有的以太网设备转发所有的数据。这严重限制了同一个以太网网络上可以相互通信的机器数量。为了减轻这个问题，桥接方法被采用，在工作在物理层的中继器之基础上，桥接工作在数据链路层。透過[[橋接器]]时，只有格式完整的数据包才能从一个网段进入另一个网段；冲突和数据包错误则都被隔离。透過记录分析网络上设备的MAC地址，网桥可以判断它们都在什么位置，这样它就不会向非目标设备所在的网段传递数据包。像[[生成树协议]]这样的控制机制可以协调多个交换机共同工作。

 

交换机端口和所连接的设备必须使用相同的双工设置。多数[[100BASE-TX]]和[[1000BASE-T]]设备支持自动协商特性，即这些设备透過信号来协调要使用的速率和双工设置。然而，如果自动协商功能被關閉或者设备不支持，则双工设置必须透過自动检测进行设置或在交换机端口和设备上都进行手工设置以避免双工错配——这是以太网问题的一种常见原因（设备被设置为半双工会报告[[迟发冲突]]，而设备被设为全双工则会报告runt）。许多較低層級的交换机没有手工进行速率和双工设置的能力，因此端口总是会尝试进行自动协商。当启用了自动协商但不成功时（例如其他设备不支持），自动协商会将端口设置为半双工。速率是可以自动感测的，因此将一个10BASE-T设备连接到一个启用了自动协商的10/100交换端口上时将可以成功地建立一个半双工的10BASE-T连接。但是将一个配置为全双工100Mb工作的设备连接到一个配置为自动协商的交换端口时（反之亦然）则会导致双工错配。

 

 

当两个节点试图用超过电缆最高支持数据速率（例如在3类线上使用100Mbps或者3类/5类线使用1000Mbps）通信时就会发生问题。不像ADSL或者传统的拨号Modem透過详细的方法检测鏈路的最高支持数据速率，以太网节点只是简单的选择两端支持的最高速率而不管中间线路，因此如果速率过高就会导致鏈路失效。解决方案為强制通讯端降低到电缆支持的速率。

 

 

以下的章节简要综述了不同的正式以太网类型。除了这些正式的标准以外，许多厂商因为一些特殊的原因，例如为了支持更长距离的[[光纤]]传输，而制定了一些专用的标准。

 

很多以太网卡和交换设备都支持多速率，设备之间透過自动协商设置最佳的连接速度和双工方式。如果协商失败，多速率设备就会探测另一方使用的速率但是默认为半双工方式。10/100以太网端口支持[[10BASE-T]]和[[100BASE-TX]]。10/100/1000支持10BASE-T、100BASE-TX和1000BASE-T。

 

{{参见|兆比特以太网}}

* [[10BROAD36]] ──已经过时。一个早期的支持长距离以太网的标准。它在同轴电缆上使用，以一种类似[[线缆调制解调器]]系统的宽带调制技术。

* [[1BASE5]] ──也稱為[[星型局域网]]，速率是1Mbit/s。在商业上很失败，但同時也是[[双绞线]]的第一次使用。

 

[[File:10baseT cable.jpeg|right|thumb|125px|10BASE-T電纜]]

{{参见|十兆以太网}}

** 10BASE-FP ──無中繼被動星型網，沒有實際應用的案例。

 

* [[100BASE-T]] -- 下面三个100 Mbit/s双绞线标准通称，最远100米。

** [[100BASE-TX]] -- 类似于星型结构的10BASE-T。使用2对电缆，但是需要5类电缆以达到100Mbit/s。

[[File:RJ－45 Connector.jpg|thumb|苹果的千兆以太网络接口]]

 

{{参见|吉比特以太网}}

[[File:1000BASE-SX-GBIC.jpg|thumb|1000BASE-SX的光信號與電氣信號轉換器]]

* [[1000BASE-CX]] -- 铜缆上达到1Gbps的短距离（小于25 m）方案。早于1000BASE-T，已废弃。

 

{{参见|10吉比特乙太網路}}

新的万兆以太网标准包含7种不同类型，分別适用于局域网、城域网和广域网。目前使用附加标准[[IEEE 802.3ae]]，将来会合并进[[IEEE 802.3]]标准。

* [[10GBASE-T]] -- 使用屏蔽或非屏蔽双绞线，使用CAT-6A类线至少支持100米传输。CAT-6类线也在较短的距离上支持10GBASE-T。

 

新的40G/100G以太网标准在2010年中制定完成，包含若干种不同的节制类型。目前使用附加标准[[IEEE 802.3ba]]。

 

* 100GBASE-ER4 -- 使用单模光纤，距离超过40公里。

 

<div class="references-small">

 

</div>

 

 

 

{{Ethernet}}

{{internet access}}

{{Authority control}}

[[Category:计算机总线|E]]