从Aloha到IEEE-802.3-以太网发展综述

从Aloha到IEEE-802.3-以太网发展综述从Aloha到802.3，以太网技术发展综述沈力恒摘要本文从以太网最初的成立，到目前发展的高速以太网，介绍了以太网发展历程的每个关键时期和关键技术。关键词以太网ieee.802.3AlohaCSMA/CD10BASE-T交换机以太网的定义中文名称：以太网英文名称：Ethernet定义：以太网（Ethernet）是一种\o"计算机"计算机\o"局域网"局域网组网技术。（二）以太网的来由以太网(Ethernet)指的是由Xerox公司创建并由Xerox、Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规范，是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。以太网络使用CSMA/CD（载波监听多路访问及冲突检测）技术，并以10M/S的速率运行在多种类型的电缆上。以太网与IEEE802·3系列标准相类似。IEEE802.3规定了包括物理层的连线、电信号和介质访问层协议的内容。以太网是当前应用最普遍的局域网技术。它很大程度上取代了其他局域网标准，如令牌环、FDDI和ARCNET。历经100M以太网在上世纪末的飞速发展后，目前千兆以太网甚至10G以太网正在国际组织和领导企业的推动下不断拓展应用范围。（三）以太网技术的最早起步Aloha协议是基于争用访问共享介质。ALOHA协议的思想很简单，只要用户有数据要发送，就尽管让他们发送。当然，这样会产生冲突从而造成帧的破坏。但是，由于广播信道具有反馈性，因此发送方可以在发送数据的过程中进行冲突检测，将接收到的数据与缓冲区的数据进行比较，就可以知道数据帧是否遭到破坏。同样的道理，其他用户也是按照此过程工作。如果发送方知道数据帧遭到破坏（即检测到冲突），那么它可以等待一段随机长的时间后重发该帧。它的工作原理是:发送数据前先侦听信道是否空闲,若空闲则立即发送数据.在发送数据时,边发送边继续侦听.若侦听到冲突,则立即停止发送数据.等待一段随机时间,再重新尝试.先听后发，边发边听，冲突停发，随机延迟后重发3.CSMA/CD采用IEEE802.3标准。它的主要目的是：提供寻址和媒体存取的控制方式，使得不同设备或网络上的节点可以在多点的网络上通信而不相互冲突。（五）传统以太网随着以太网的介质从粗同轴电缆演进到比较便宜的细同轴电缆，最后发展为使用更便宜和更灵活的双绞线，下一代以太网诞生了。10BASE-T以太网使用集线器作为网段中心点的物理拓扑。如图所示，新的物理拓扑为星型。然而，这种网络共享介质，逻辑上为总线型。集线器为物理网段的中心设备，集中所有连接。换句话说，形成了一组节点，而网络会把它们看成一个独立单元。当代表某个帧的信号到达一个端口时，会被复制到其他端口，使LAN中的所有网段都接收该帧。由于共享介质，在某一时刻只有一台工作站可以成功发送。这种连接类型被描述为半双工通信。在共享介质环境中，所有节点共享介质，对介质的访问是争用的。介质争用使用和上一代以太网相同的CSMA/CD的MAC方法。网段上的设备也共享介质带宽。在物理拓扑中使用集线器相比于早期以太网提高了可靠性，任何一条电缆故障都不会中断整个网络。然而，网段仍为逻辑总线，将帧复制到所有其他端口并没有解决冲突的问题。（六）当前的以太网为满足数据网络的发展需要，不断开发出新的技术以提高以太网的性能。以太网最主要的两次发展是从10Mbit/s到100Mbit/s以及LAN交换机的出现。这两次发展几乎同时发生，是现在以太网的基础。介质速度的10倍提升是网络的最主要的变化。这次变革是将以太网作为实际的LAN标准的一个转折点。100Mbit/s以太网也被称为快速以太网。在很多情况下，升级为快速以太网不需要替换现有的网络电缆。交换机取代集线器也使LAN的性能得到很多提升。不像集线器，交换机为每个连接的节点提供介质的全部带宽，没有介质争用。这使得以太网从共享式以太网发展到交换式以太网。交换机可以隔离每个端口，只将帧发送到正确的目的地（如果目的地已知），而不是发送每个帧到每台设备，数据的流动因而得到了有效的控制。交换机减少了接收每个的设备数量，从而最大程度地降低了冲突的机率。交换机以及后来全双工通信（可以同时发送和接收信号的连接）的出现，促进了1Gbit/s和更高速度的以太网的发展。如图所示，当前的以太网使用物理星型拓扑和逻辑点到点拓扑。同时，利用以太网交换机可以很方便地实现虚拟局域网VLAN。虚拟局域网VLAN是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组，而这些网段具有某些共同的需求。每一个VLAN的帧都有一个明确的标识符，指明发送这个帧的工作站是属于哪一个VLAN。（七）高速以太网1.吉比特以太网LAN性能的提高导致了新一代以网络作为设计平台的计算机的产生。现在的计算机的硬件，操作系统和应用都依赖于LAN进行设计。网络链路上每天的应用流量如此巨大，即使是最强大的网络也不堪重负。这导致了吉比特以太网的出现。吉比特以太网提供1000Mbit/s或更高的带宽。这种功能建立在全双工功能以及早期以太网的UTP和光纤介质技术基础上。当潜在吞吐量从100Mbit/s增长到1Gbit/s及以上时，网络性能的提高非常明显。升级到1Gbit/s以太网并不一定意味着必须完全取代电缆和交换机的现有网络基础架构。一些设计和安装都很优秀的现代网络，其设备和电缆可能只需要略加升级，便能以更高的速度运行。这种功能具有降低网络成本的优点。2.10吉比特以太网就在吉比特以太网标准IEEE802.3z通过后不久，在1999年3月，IEEE成立了高速研究组HSSG,其任务是致力于10吉比特以太网（10GE）的研究【W-10GE】。10GE的标准由IEEE802.3ae委员会进行制定，10GE的正式标准已在2002年6月完成。10GE也就是万兆以太网。（八）结束语当今居于主导地位的局域网技术－以太网。以太网是建立在CSMA/CD机制上的广播型网络。冲突的产生是限制以太网性能的重要因素，早期的以太网设备如集线器是物理层设备，不能隔绝冲突扩散，限制了网络性能的提高。而交换机（网桥）做为一种能隔绝冲突的二层网络设备，极大的提高了以太网的性能。正逐渐替代集线器成为主流的以太网设备。然而交换机（网桥）对网络中的广播数据流量则不做任何限制，这也影响了网络的性能。通过在交换机上划分VLAN和采用三层的网络设备－路由器解