通信工程师交换技术以太网的演进

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　　9.2 以太网的演进
为了满足用户不断增长的需求，特别是提高网络速率（带宽）的需求，几十年来，以太网技术一直在不断地发展和变化着。在传输媒质方面，由采用同轴电缆发展到采用双绞线和光纤等多种媒质；在拓扑结构方面，由原来的总线型网络发展到星型网络或总线型与星型混合网络；在传输速率方面，由10Mbit/s提升到100Mbit/s,1Gbit/s甚至10Gbit/s。这些变化主要发生在物理层，MAC层的帧格式和CSMA/CD协议仍维持不变。此外，以太网技术的每一步前进，都是“后向兼容”的，因而不会导致用户原有设备的废弃。
9.2.1 10Mbit/s以太网
10Mbit/8&太网的物理层有几种不同的选择，如表9-1所示。BASE前面的数字“10”表示传输速率是10Mbit/S,而后面的数字5或2表示每一段电缆的最大长度为500m或200m(实际上是185m);“T”代表双绞线，“F”代表光纤。目前使用得最多的传输媒质是双绞线。

　　1.10BASE5粗缆以太网和10BASE2细缆以太网
最初使用的以太网就是以粗同轴电缆为传输媒质的总线型局域网。因信号沿电缆传输过程中必然遭受衰减和波形失真，故每段电缆的长度不能超过500m。利用多段电缆可以扩展网络的覆盖范围，但在各段电缆之间需附加转发器（Repeater)。转发器的作用主要是放大和整形，以消除电缆引起的衰减和失真。转发器是实现物理层功能的一种器件，对链路层是透明的，其中也不设缓冲器。因此，多段电缆通过转发器互连而成的网络仍然是一个局域网，或者说一个冲突区。这就是说，如果处于不同网段的两个站点同时发送，则它们发送的信号将发生碰撞。
为了避免形成环路，在任何跨段的两个站点之间，只允许存在一条传输路径。标准规定，任何两个站点之间的传输路径中最多容许包含4个转发器，因而扩展总线的最大长度为2.5km。
为了克服粗缆以太网的布线昂贵且安装不便的缺点，1985年细缆以太网问世了。每个网段的最大长度为185m，因此这种局域网就简记为10BASE2。
　　2.10BASE-T双绞线以太网
1990年IEEE制订出10BASE-T星型局域网的标准802.3。这是一种以非屏蔽双绞线为传输媒质、传输速率为lOMbitA的星型拓扑的局域网。如图9-6所示，许多站点通过双绞线连接到一个中心点，每个站点用两对双绞线，一对用于发送，一对用予接收。在中心点设置一个称为集线器（Hub)的设备。这里，集线器是一个多端口的转发器，其功能是将任一端口输人的信号转发到所有其他端口。集线器采用专用芯片，每个比特信号在转发之前还要进行整形和再生。
由此可见，在使用这种集线器和双绞线的局域网中，任一站点发送的信号可以被所有其他站点收到。因此，使用这种集线器的局域网在物理上是一个星型网，而在逻辑上仍然是一个总线网，仍然需要用CSMA/CD协议解决冲突问题。由于这种集线器没有改变以太网各个站点共享传输媒质的性质，所以被称为共享媒质型集线器。

尽管采用了两对双绞线，分别用于发送信号和接收信号，但这种以太网仍然只能在半双工方式下工作，即数据的发送和接收不能同时进行。而接收双绞线的用途是接收其他站点发送的MAC帧以及实现本站MAC帧发送前的载波监听和发送后的冲突检测功能。
由于双绞线的传输性能比同轴电缆差，所以每个站点到Hub的最大距离限于100m。为了延长距离，可以用两条光纤代替两对双绞线。这种用光纤和Hub构成的10Mbit/8以太网，记为10BASE-F。

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