以太网学习笔记

物理介质	速度	中心设备	全双工/半双工	物理拓扑	逻辑拓扑
粗缆	10M	无	半	总线	总线
细缆	10M	无	半	总线	总线
STP/UTP	10M/100M	集线器	半	星型	总线
STP/UTP	10M/100M	交换机	半/全	星型	星型
光缆	10/100/1000	交换机	全（半少见）	星型	星型

我的一台windows xp电脑，一台Debian linux电脑都是100M 全双工的。

 
集线器和中继器工作在第一层(放大传播所有信号)

网桥和交换机工作在第二层(隔离冲突域)

路由器工作在第三层(隔离广播域)

交换机下面接Hub,叫分段

交换机下面直接接工作站，叫微分段

 

传统以太网规定某一帧必须在首512bit发出结束前检测到冲突(collision)，传统以太网有个回送的过程，在工作站A用TX线对发送数据后，接收端B要回送相同数据给A的RX线对便于A做冲突检测，如果收到的不同与自己发出的，证明有了冲突。

 

有些书对于Slot Time和Round Trip Delay搞不清，这里特别提一下。见另一篇博客“以太网底层的东东”，对于100M的网络而言，Slot Time 是25.6 µs，而Round Trip Delay: 51.2 µs,也就是Round Trip Delay=2* Slot Time  对于10M的网络而言，Slot Time 是256 µs，而Round Trip Delay: 512 µs,这也是10M网可以比100M传得更远的其中一个原因

 

有一个普遍的误解：如果交换机的一个端口只连接了一个站，那么这个链路就不会有冲突。如果端口工作在半双工模式下(即使用标准的CSMA/CD)，这显然是不对的。如果站有一个排队的帧在等待传送到交换机，而交换机也有一个排队的帧在等待传送给站(一种常见的情况)，那么在站和交换机之间就会有冲突。这个现象很正常，并且可以通过CSMA/CD算法解决。每个"LAN"实际上有两个站：连到交换机端口的站和交换机本身，认识到这一点很重要。产生上述错误概念的原因是在网络微分段环境中，可以把设备配置成使用全双工模式。微分段本身不能消除冲突；全双工(需要以网络微分段为前提条件)可以消除冲突

 

如果没有共享的信道，那么就根本不需要M A C算法

 

历史上，曾经用M A C算法来区分不同的L A N技术，例如，以太网(CSMA/CD)、令牌环和令牌总线。这些技术的M A C算法的差别在于对公共信道访问的协商方法。但是如果没有共享的信道，那么也就没有必要使用这些信道访问方法。我们仍将拥有一个LAN，但却没有MAC。

最初的以太网是这样精确定义的：

以下并不是以太网的设计目标：全双工操作：在任意给定的时刻以太网能够从一个源站向另一个或多个目地站传送数据。双向通信是由帧的快速交换而不是全双工操作来实现的[DIX80]。

在以太网最初设计中，底层信道是共享的同轴介质。它不可能支持全双工操作，并且系统设计也没有试图解除这一限制 

当以太网变成全双工后，它已经不是"以太网"了，除了帧格式不变，改动如下：

• 关掉载波侦听功能。因为它一般用于延迟发送。即接收器接收数据不应致使发送器延迟挂起的发送。正规的(半双工)以太网接口使用载波侦听机制抑制自己的发送，以避免干扰正进行的传送。

• 关掉冲突检测功能。冲突检测在半双工以太网中的用途是：如果发送器在发送过程中检测到数据到达，那么一般会引起发送器中止或阻塞，并重新安排发送。

• 关掉将已发送数据回送到接收器的功能。这与在半双工信道上的做法不同。

链路两端都不需要延迟接收数据，而且在发送和接收之间也不存在任何干扰。这样就不需要进行冲突的检测，后退和重试。在这种环境下，可以在L A N上以全双工方式操作，站点可以同时接收和发送。

 

全双工排除了半双工以太网中连接长度的限制

使用CSMA/CD作为一种访问控制方法，意味着最小帧长和网络上最大双程传输延迟有密切的关系。必须保证在发送过程中如果发生冲突，所有正在发送的站都应该知道冲突，以便采取适当的动作。这意味着最小帧长必须大于网络的最大往返传输延迟，再加上堵塞附加时间、同步延迟等等，这样当站在传输时可以被告知有冲突发生。

因为全双工操作不使用CSMA/CD，因此距离限制不再起作用。无论L A N上的数据率是多少，全双工以太网的链路长度仅受介质的物理传输特性限制。双绞线链路的距离是接近100M(以10MB/S和100MB/S的速率)，光纤链路的距离接近2~3KM (多模光纤)和20~50Km或更远(单模光纤) [ 1 ]。全双工以太网借助于线路驱动和信号再生，并通过使用卫星、私有光纤、SONET或其他的技术，可以延伸到跨越国界的距离。CSMA/CD距离上的限制将不再存在。

全双工以太网可以作为园区和建筑物的主干网技术，这尤其具有吸引力。在折叠式主干网中，它能以它所支持的任何速率(10,100或1000M/S)，跨度几k m范围，实现交换机与交换机之间的连接。这是千兆以太网的主要应用领域。全双工以太网现在已广泛用于1000M的交换式网络中。

全双工的双绞线仍然只有100米的传输距离只是双绞线的物理性质导致的，与CSMA/CD协议已经无关了。超过100米后，信号衰减很多，干扰也增加了。

 

千兆以太网建立在以下技术发展的基础上：

• 从共享的LAN介质到专用介质的转变。以太网最初使用共享的同轴电缆，随着10BASE-T的发展，采用星型结构、专用电缆连接每个接入设备具有明显的优点。100Mb/s和千兆以太网都使用完全专用的介质，它们都不支持共享的同轴电缆或其他电缆。

• 从共享的LAN带宽到专用的带宽。在两个设备之间通过大容量LAN进行持续、高速的数据传输，这种情况在早期应用中并不多见。然而LAN是在数量众多的站点之间建立完全连接的一种等价方式，它具有较低的延迟。随着LAN接入设备的计算能力与通信能力的提高，能够充分利用高速LAN性能的应用也迅速发展，出现了以专用带宽方式使用LAN的趋势，特别是在服务器和高性能工作站方面尤为明显。虽然千兆以太网支持以传统共享带宽方式使用信道，但当千兆以太网以网桥(交换机)或路由器为中心，部署成专用带宽系统时，能够达到最佳的性能和最大的带宽。

• 使用全双工以太网连接。当通信通道不再被多个设备共享时，就不需要传统CSMA/CD访问控制机制了。这样站与站之间、站与Hub之间以全双工方式(同时发送和接收)工作，既可增加信道容量，又使网络范围突破CSMA/CD控制系统的限制。千兆以太网的基本结构形式是采用全双工的、专用的链路。这使得链路长度足以支持建筑物内部和园区主干的应用。

 

上面的内容大多来自于《千兆以太网技术与应用》一书。