通信工程師交換技術(shù)以太網(wǎng)的演進

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　　9.2 以太網(wǎng)的演進
為了滿足用戶不斷增長的需求，特別是提高網(wǎng)絡速率（帶寬）的需求，幾十年來，以太網(wǎng)技術(shù)一直在不斷地發(fā)展和變化著。在傳輸媒質(zhì)方面，由采用同軸電纜發(fā)展到采用雙絞線和光纖等多種媒質(zhì)；在拓撲結(jié)構(gòu)方面，由原來的總線型網(wǎng)絡發(fā)展到星型網(wǎng)絡或總線型與星型混合網(wǎng)絡；在傳輸速率方面，由10Mbit/s提升到100Mbit/s,1Gbit/s甚至10Gbit/s。這些變化主要發(fā)生在物理層，MAC層的幀格式和CSMA/CD協(xié)議仍維持不變。此外，以太網(wǎng)技術(shù)的每一步前進，都是“后向兼容”的，因而不會導致用戶原有設(shè)備的廢棄。
9.2.1 10Mbit/s以太網(wǎng)
10Mbit/8&太網(wǎng)的物理層有幾種不同的選擇，如表9-1所示。BASE前面的數(shù)字“10”表示傳輸速率是10Mbit/S,而后面的數(shù)字5或2表示每一段電纜的最大長度為500m或200m(實際上是185m);“T”代表雙絞線，“F”代表光纖。目前使用得最多的傳輸媒質(zhì)是雙絞線。

　　1.10BASE5粗纜以太網(wǎng)和10BASE2細纜以太網(wǎng)
最初使用的以太網(wǎng)就是以粗同軸電纜為傳輸媒質(zhì)的總線型局域網(wǎng)。因信號沿電纜傳輸過程中必然遭受衰減和波形失真，故每段電纜的長度不能超過500m。利用多段電纜可以擴展網(wǎng)絡的覆蓋范圍，但在各段電纜之間需附加轉(zhuǎn)發(fā)器（Repeater)。轉(zhuǎn)發(fā)器的作用主要是放大和整形，以消除電纜引起的衰減和失真。轉(zhuǎn)發(fā)器是實現(xiàn)物理層功能的一種器件，對鏈路層是透明的，其中也不設(shè)緩沖器。因此，多段電纜通過轉(zhuǎn)發(fā)器互連而成的網(wǎng)絡仍然是一個局域網(wǎng)，或者說一個沖突區(qū)。這就是說，如果處于不同網(wǎng)段的兩個站點同時發(fā)送，則它們發(fā)送的信號將發(fā)生碰撞。
為了避免形成環(huán)路，在任何跨段的兩個站點之間，只允許存在一條傳輸路徑。標準規(guī)定，任何兩個站點之間的傳輸路徑中最多容許包含4個轉(zhuǎn)發(fā)器，因而擴展總線的最大長度為2.5km。
為了克服粗纜以太網(wǎng)的布線昂貴且安裝不便的缺點，1985年細纜以太網(wǎng)問世了。每個網(wǎng)段的最大長度為185m，因此這種局域網(wǎng)就簡記為10BASE2。
　　2.10BASE-T雙絞線以太網(wǎng)
1990年IEEE制訂出10BASE-T星型局域網(wǎng)的標準802.3。這是一種以非屏蔽雙絞線為傳輸媒質(zhì)、傳輸速率為lOMbitA的星型拓撲的局域網(wǎng)。如圖9-6所示，許多站點通過雙絞線連接到一個中心點，每個站點用兩對雙絞線，一對用于發(fā)送，一對用予接收。在中心點設(shè)置一個稱為集線器（Hub)的設(shè)備。這里，集線器是一個多端口的轉(zhuǎn)發(fā)器，其功能是將任一端口輸人的信號轉(zhuǎn)發(fā)到所有其他端口。集線器采用專用芯片，每個比特信號在轉(zhuǎn)發(fā)之前還要進行整形和再生。
由此可見，在使用這種集線器和雙絞線的局域網(wǎng)中，任一站點發(fā)送的信號可以被所有其他站點收到。因此，使用這種集線器的局域網(wǎng)在物理上是一個星型網(wǎng)，而在邏輯上仍然是一個總線網(wǎng)，仍然需要用CSMA/CD協(xié)議解決沖突問題。由于這種集線器沒有改變以太網(wǎng)各個站點共享傳輸媒質(zhì)的性質(zhì)，所以被稱為共享媒質(zhì)型集線器。

盡管采用了兩對雙絞線，分別用于發(fā)送信號和接收信號，但這種以太網(wǎng)仍然只能在半雙工方式下工作，即數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收不能同時進行。而接收雙絞線的用途是接收其他站點發(fā)送的MAC幀以及實現(xiàn)本站MAC幀發(fā)送前的載波監(jiān)聽和發(fā)送后的沖突檢測功能。
由于雙絞線的傳輸性能比同軸電纜差，所以每個站點到Hub的最大距離限于100m。為了延長距離，可以用兩條光纖代替兩對雙絞線。這種用光纖和Hub構(gòu)成的10Mbit/8以太網(wǎng)，記為10BASE-F。

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