1 起源起源于Xerox公司的一个实验网，该实验网络的目的是把几台个人计算机以3M的速率连接起来。由于该实验网络的突出表现，DEC，Intel，Xerox三家公司最终在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10M带宽的共享物理介质上，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公里）。 2 发展2.1 共享式总线以太网早期的以太网标准是采用同轴线作为传输介质，网络是一种串联式共享总线网络如图 1所示。 图1 共享总线以太网 网络中所有主机的收发都依赖于同一套物理介质，即共享介质。同一时刻只能有一台主机在发送，各主机通过遵循CSMA/CD规则来保证网络的正常通讯。该网络模式有一个致命缺陷那就是：电缆上的设备是串连的，单点的故障可以导致这个网络的崩溃。 IEEE的标准为：10Base5，10Base2。 10 →传输速度为10Mbps Base →传输信号调制方式为基带调制 5/2 →传输距离为500/200米。 2.2 交换式以太网80年代末期，非屏蔽双绞线（UTP）出现，并迅速得到广泛的应用。UTP的巨大优势在于： 逻辑拓扑依旧是总线的，但物理拓扑变为星形，使得网络布线变得简单。 a) 价格低廉，只有同轴电缆的几分之一。 b) 制作简单，成功率高。 c) 收发使用不同的线缆，为实现全双工奠定了物质基础； d) 网络由共享式总线以太网向交换式以太网转变。 图2 交换式以太网 交换式以太网具有以下特点 a) 扩展了网络带宽。 b) 分割了网络冲突域，使得网络冲突被限制在最小的范围内。 c) 交换机作为更加智能的交换设备，能够提供更多用户所要求的功能：优先级、虚拟网、远程检测…… 2.3 以太网发展历程40年以来，以太网速度的迅速提高，从10Mbps向100Mbps、1000Mbps、10000Mbps并到40G/100G。并且技术的发展，以太网正从局域网走向广域网。 图3 以太网技术发展历程 以太网相关标准规范： a) IEEE802.3 以太网标准 b) IEEE802.3u 100BASE-T快速以太网标准 c) IEEE802.3z/ab 1000Mb/s千兆以太网标准 d) IEEE802.3ae 10GE以太网标准 e) IEEE802.3ba 40G/100G以太网标准 以太网速度的迅速提高 3 以太网基础3.1 以太网地位以太网是一种局域网通信技术，在OSI七层模型定义于物理层和数据链路层，在TCP/IP四层模型中处于网络接口层。在网络中，。OSI七层模型制定的过于庞大复杂招致许多批评，而技术员自己开发的TCP/IP四层模型更贴近实用，获得了更广泛的推广。 图4 OSI七层模型 图5 TCP/IP模型 3.2 以太网帧组成由历史原因，以太网帧格式多达5种，实际使用中，今天的大多数TCP/IP应用都是用Ethernet II帧格式（IEEE802.3-1997改回了对这一格式的兼容），而交换机之间的BPDU（桥协议数据单元）数据包则是IEEE802.3/LLC的帧，VLAN Trunk协议如802.1Q和Cisco的CDP（思科发现协议）等则是采用IEEE802.3SNAP的帧。 Ethernet V1（1980）这是最原始的一种格式，是由Xerox PARC提出的3Mbps以太网标准的封装格式，后来在1980年由DEC，Intel和Xerox标准化形成Ethernet V1标准。 b) Ethernet V2/Ethernet II (ARPA，1982) 由DEC，Intel和Xerox在1982年公布其标准，主要更改了EthernetV1的电气特性和物理接口，在帧格式上并无变化；Ethernet V2出现后迅速取代Ethernet V1成为以太网事实标准；Ethernet V2帧头结构为6字节的目标地址+6字节的源地址+2字节的协议类型字段+数据，如图 6所示。 图6 Etherne V2以太网帧格式 RAW 802.3（Novell，1983）私有协议，不仅仅做技术的人有个性，技术公司有时候也很有个性，1983年Novell发布其划时代的Netware/86网络套件时采用的私有以太网帧格式，该格式以当时尚未正式发布的802.3标准为基础（实力强，有时候就是任性）；但是当两年以后IEEE正式发布802.3标准时情况发生了变化，IEEE在802.3帧头中又加入了802.2 LLC(Logical Link Control)头，这使得Novell的RAW 802.3格式跟正式的标准互不兼容，该格式中将Ethernet V2格式中的type字段改为length字段，因为RAW 802.3帧只支持IPX/SPX一种协议。 IEEE802.3/802.2 LLC（1985）这是IEEE 正式的802.3标准，它由Ethernet V2发展而来。它将Ethernet V2帧头的协议类型字段替换为帧长度字段(取值为0000-05dc；十进制的1500)，如此一来丧失了与Ethernet V2的兼容性，并且导致只能封装一种上层服务，即LLC；并加入802.2 LLC头用以标志上层协议，LLC头中包含DSAP，SSAP以及Crontrol字段。 图7 LLC以太网帧格式 IEEE802.3/802.2 SNAP（1985）这是IEEE为保证在802.2 LLC上支持更多的上层协议同时更好的支持IP协议而发布的标准，与802.3/802.2 LLC一样802.3/802.2 SNAP也带有LLC头，但是扩展了LLC属性，新添加了一个2Bytes的协议类型域（同时将SAP的值置为AA），从而使其可以标识更多的上层协议类型；另外添加了一个3Bytes的OUI字段用于代表不同的组织，RFC 1042定义了IP在802.2网络中的封装方法和ARP协议在802.2 SANP中的实现。 图8 802.3 SNAP以太网帧格式 SFD：开始定界符 DSAP：目标服务访问点 SSAP：源服务器访问点 Control：控制信息 3.3 双绞线传输双绞线由两根绝缘铜导线相互缠绕而成。两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，可降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射的电波也会被另一根线上发出的电波抵消。把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便成了双绞线电缆，在局域网中常使用4对双绞线组成以太网电缆。 图9 双绞线 实际应用中，我们常使用的网线是非屏蔽双绞线，绝缘套管中无屏蔽层，该线缆价格低廉，用途广泛。该线缆一般采用铜合金制做，也有采用纯铜制造，纯铜的双绞线较软，成本较高。 图10 非屏蔽双绞线 在一些高要求场合中，我们还使用屏蔽双绞线，绝缘套管中外层由铝铂包裹，以减小辐射，价格相对较高。
图11 屏蔽双绞线 双绞线标准 CAT-1/2/3/4：1/2/3/4类双绞线，目前已淘汰 CAT-5：5类双绞线，可用于100M以太网传输 CAT-5e/6：超5类/6类双绞线，可用于1,000M以太网传输 CAT-6A：超6类双绞线，可用于10,000M以太网传输 CAT-7：7类双绞线，可用于更高标准（大于等于10,000M）以太网传输必须对双绞线进行屏蔽。 接口类型与线序定义 以太网常见接口类型采用RJ45水晶头，如图 8所示。
图12 RJ45水晶头 以太网线缆接口线序包括两种568B与568A两种，所以在实际应用中以太网线缆分为直连线缆（两头都是568B或568A，常见的都是采用568B）与交叉线缆（一头是568B另一头是568A）。以太网线采用8种线色来进行区分，其中橙白、橙为一对双绞线，绿白、绿为一对双绞线，蓝白、蓝为一对双绞线，棕白、棕为一对双绞线，在100M以太网中只需要橙白、橙、绿白、绿为两对双绞线。 直连网线，常用于不同种设备连接，定义如下表 1。
表1 直连网线定义 交叉网线，常用于同种设备连接，如两台计算机，定义如下表 2。
表2 交叉网线定义 在实际应用中，有部分小企业为了节省成本，使用一根网线，把以太网以及电话线都通过一根网线来完成。及橙白、橙、绿白、绿为两对双绞线用于传输以太网数据，在使用蓝白、蓝或者棕白、棕这两对双绞线传输电话语音。 在实际中，我们还会见到某些网络设备厂商用两个水晶头制造console线，这类线缆外形与网线一样，可不能做为网线使用，仅用于管理设备，这类console线缆采用的是RS232串行通信协议。 Auto MDI/MDIX双绞线自适应现在，几乎大部分厂家都会对设备的以太网口采用双绞线自适应设计即自动检测连接到自己接口上的双绞线类型（直通线或交叉线），并自动进行调节。 所以，实际使用过程中，两台同种设备免去了必须使用交叉线，异构设备必须使用直通线的烦恼。 3.4 光纤概述是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。微细的光纤封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不至于断裂。 光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导的损耗低得多，光纤被用作长距离的信息传递的介质。 光纤分为单模光纤与多模光纤， 单模光纤的几何尺寸可以与光波长相比拟，即纤芯的几何尺寸与光信号波长相差不大时，一般为5~10um，光纤只允许一种模式在其中传播，单模光纤具有极宽的带宽，特别适用于大容量、长距离的光纤通信 多模光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长，一般为50um、62.5um；光信号是以多个模式方式进行传播的；多模光纤仅用于较小容量、短距离的光纤传输通信
图13 单模与多模光纤工作模式 光缆概述是由多根光纤和塑料保护套管及塑料外皮构成，一般用于户外铺设。
图14 光缆示意图 光纤跳线带有连接器与保护层的光纤一般被称为光纤跳线，一般用于设备内部板卡与设备插座或者室内两台设备短距离链接。 光纤跳线颜色一般分类。 黄色：单模光纤 橙色：多模光纤
图15 光纤实物图 光纤跳线连接器分类
图15 光纤跳线连接器 由于篇幅问题，关于以太网相关知识明天会继续更新！ |
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