什么是以太网 ?

本文翻译自:https://realpars.com/ethernet/

以太网简介

  • 以太网是 80 年代早期开发的一种通信标准,用于在本地环境中连接计算机和其他设备

  • 本地环境(LAN,LocalAreaNetwork),一般局限在一户普通人家或一个普通建筑物中,由多台设备互相连接而成,这些设备可以创建和存储信息,并且设备之间可以进行信息共享

  • 以太网是一种有线系统,其最初使用同轴电缆,现在已经成功发展到使用铜芯双绞线和光纤

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1881 年,亚历山大·格拉汉姆·贝尔发明了双绞线

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以太网的物理层

线缆

  • 同轴电缆(不常见了已经)

  • 双绞线(目前最常见)

  • 光纤(比较先进)

双绞线
  • 6 类双绞线的数据传输速率高达 1 Gbps

  • 6a 和 7 类双绞线的数据传输速率高达 10 Gbps

  • 5 和 5e 类双绞线仍在现有的许多应用中使用,但数据传输速度较低,介于 10~100 Mbps,且更容易受到噪声的影响

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  • 以太网双绞线在电缆两端使用 RJ-45 八针连接器,用于以半双工或全双工模式传输和接收数据

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  • 两对电线就能实现全双工

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光纤
  • 光纤电缆使用玻璃或塑料光纤作为数据传输的导管,以光脉冲为数据载体,使以太网的数据传输速度更快,数据传输距离更远。

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  • 根据实际应用需求的不同,光纤电缆可以使用类型不同的连接器

    • 一些类型属于SFP(小型可插拔)

    • 一些类型属于SC(用户连接器,也称为方形连接器或标准连接器)

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  • 为了在使用双绞线进行布线的以太网网络中使用光纤,您需要使用“以太网到光纤转换器”

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设备

  • 以太网设备由计算机、打印机或其他任何具有内部 NIC(网络接口卡)或基于 USB 或 PCI 的外部 NIC 设备组成
交换机 & 路由器
  • 使用交换机和路由器可以将多台设备甚至多个网络连接在一起,使不同设备之间可以互相通信

网关 & 网桥

  • “网关”和“网桥”用于将多个以太网连接在一起,允许它们互相通信

  • “网关”用于将两个“不同”的网络连接在一起

  • “网桥”用于将两个“相似”的网络连接在一起,然后你就只能看到一个网络

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以太网的数据链路层

  • 数据链路层可分为两部分:

    1. 逻辑链路控制(The Logical Link Control)
    • 为以太网上的数据建立在设备之间传输的路径
    1. 媒体接入控制(The Media Access Control)
    • 使用分配给网络接口卡(NIC)的硬件地址来标识特定的计算机或其他设备,以显示数据传输的源和目标

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  • 以太网使用 CSMA/CD 协议(载波监听多址接入/碰撞检测)在数据链路层传输数据包

  • CSMA/CD 协议是以太网标准的一部分,用于减少数据冲突,提高数据传输的成功率

  • 使用 CSMA/CD 协议的主机会对网络进行载波监听,一旦发现网络空闲,主机就会发送 1 比特数据并监测是否会发生碰撞

  • 如果这第一个 bit 的数据发送成功,那么主机就会继续一边发送数据,一边进行碰撞监测

  • 一旦监测到有碰撞发生,CSMA/CD 协议(算法)就会计算出一个等待时间,待到这段时间耗尽,再重复上述过程,直到数据传输完成

CSMACD-Algorithm

  • 1 个交换机 + 多台设备 + 全双工模式 = 星型拓扑结构

  • 与所有设备共享同一路径的总线型拓扑结构相比,星型拓扑结构拥有多条传输路径,大大降低了冲突发生的概率

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以太网的优劣

  • 时代变迁,新技术层出不穷,以太网的功能也在快速迭代变化

  • 近几年虽然数据传输速度越来越快,甚至出现了 10 Gbps,但这些新的以太网技术仍然价格不菲

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  • 当局域网接入更大的网络,你就能获得更多的信息,创造更多的价值,拥有更多的可能性

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  • 简言之,以太网几乎支持所有流行的网络协议,并且它在速度、成本和易于安装之间取得了良好的平衡

  • 因此,以太网很受欢迎,计算机市场广泛接收它

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(完)