s4-4 以太网概述

以太网所处的位置

以太网的发展史
1973 Robert Metcalfe及其同事设计了以太网雏形（施乐公司）
1980 DIX发布最早的以太网标准，开放标准
1985 IEEE802.3对以太网作了小的修改，基本一致，兼容
1995 IEEE宣布了100Mbps以太网标准
1998
吉比特以太网标准（1000M）
1999
2002 IEEE通过了10Gbps以太网标准

Robert Metcalfe梅特卡夫 （专栏作家、投资家）
1969 MIT本科毕业，双学位
1970 哈佛大学硕士学位
1973 PhD，哈佛大学
（第二次通过答辩，以ALOHA为基础）
Xerox 工作
May 22, 1973 ，以太网诞生日
November 11, 1973 （David Boggs）
1979 离开施乐，创建3COM
1990 被迫离开3COM

2 种以太网
经典以太网
3M~10Mbps
不再使用

交换式以太网
10M，100M，1G
广泛使用

IEEE以太网命名规则
10Base2（IEEE 802.3a）
–10：传输带宽（单位Mbps）
–Base：基带传输
–2（或5）：支持的分段长度（100米为单位，四舍五入）

10Base-TX（IEEE 802.3X）
–T：铜制非屏蔽双绞线
–F：表示光缆

以太网线缆

以太网连接方式的比较图示

10Base-T的拓扑结构

物理连接是星型/扩展星型结构
逻辑上是总线结构（站点争用总线）

10BaseT的特点
与同轴电缆相比的优点
安装成本大大降低
即插即用，组网灵活
星型结构，故障隔离
适于大批量制造
具有开放式标准的互操作能力
问题
多用户共享一条10M速率信道

以太网编码
以太网采用曼彻斯特编码
1：高电压到低电压
0：低电压到高电压
电压值
• +0.85 volt: high signal
• -0.85 volt: low signal
• 0 volt: DC value
差分曼彻斯特编码（802.5采用）

曼彻斯特编码

IEEE 802.3/以太网MAC子层协议
IEEE802.3协议描述了运行在各种介质上1 Mb/s~10 Mb/s的1-持续CSMA/CD协议的局域网标准。
很多人对以太网和IEEE802.3不加区分，但二者确有差别（如帧格式）。

以太网工作站接收数据流程

以太网介质访问控制技术(CSMA/CD)

二进制指数后退算法
发送方在检测到冲突后，双方（或多方）都将延时一段时间，
那么这段时间到底是多长？
冲突检测到后，时间被分成离散的时隙
时隙的长度等于信号在介质上来回传输时间（51.2µs ）
一般地，i 次冲突后，等待的时隙数将从（0~2 i -1） ）× ×51.2μs中
随机选择。

二进制指数后退算法的优化
以上讨论的都是发送方怎样避免冲突，或冲突后怎样再次成功地发送。
但是，一旦成功发送后，接收方如需发确认帧，其中又有争用信道的问题。如把一次成功发送后的第一个时隙留给接收方，则可及时收到确认帧。

经典以太网

交换式以太网

100Mbps以太网——802.3u
改进10Mbps以太网
要求：兼容性、成本、标准化
基本思想：保留原有的帧格式、接口和过程规则，将位时间
降为10ns（原100ns），电缆最大长度降到10分之一（原
2500米）。

4B/5B Encoding

FDDI—无可奈何花落去

千兆位以太网（吉比特以太网，GE）——802.3z
园区网的技术发展
FDDI 100M
ATM 155M/622M/2.4G
GE 1000M(1G)
与现有10M/100M以太网技术的兼容性P241
FDDI和ATM不兼容，需要改变帧格式
千兆位以太网兼容
速率提高带来的冲突检测问题以及解决办法
只在半双工的模式下才会遇到

以太网回顾
强大的生命力
简单性和灵活性
易于维护
支持TCP/IP，互联容易
善于借鉴：4B/5B，8B/10B……
KISS：Keep It Simple，Stupid（大智若愚）
乔布斯：stay hungry，stay foolish

以太网是多路访问协议的实现：CSMA/CD
二进制指数回退算法，降低了再次冲突的可能
以太网类型
• 经典以太网
• 交换式以太网
以太网具有强大的生命力