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5.3.1 以太网

2007-06-18 09:24 朱加强 北大燕工教育研究院 字号:T | T
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《计算机网络技术》一书全面系统的介绍了计算机网络技术知识,贯穿计算机网络的方方面面对于入学者可以说是先纵览网络,以后对网络的学习更加具有目标性。本文是局域网络技术中的以太网。

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5.3 常见局域网络技术分类
局域网网络技术分类,分为三类:以太网、令牌网和FDDI,它们之间的不同之处在于它们之间的介质访问控制方法不同。
5.3.1  以太网
1.以太网发展简史
(1)1973-82:以太网的产生与DIX联盟

1973年,位于加利福尼亚Palo Alto 的Xerox公司提出并实现了最初的以太网。RobertMetcalfe博士被公认为以太网之父,他研制的实验室原型系统运行速度是2.94兆字节每秒(3Mb/s)。这个实验性以太网用在了Xerox公司早期的一些产品中,包括世界上第一台配备网络功能、带有图形用户接口的个人工作站-Xerox Alto。Xerox没能成功地将Alto或3Mb/s以太网商品化。这两项实验性技术几乎完全保留在Xerox公司内部,没有向外部传播。
1979年,Xerox与DEC公司(Digital Equipment Corporation)联合起来,致力于以太网技术的标准化和商品化,并促进该项技术在网络产品中的应用。这是一个很理想的组合:Xerox拥有专利和技术,而DEC是当时最大的网络计算机供应商。为了能确保容易地将商品化以太网集成到廉价芯片中,在Xerox的要求下,Intel公司也加入了这个联盟,负责提供这方面的指导。由它们组DEC-Intel-Xerox (DIX)三驾马车, 1980年9月开发并发布了10Mb/s版的以太网标准。这个标准所支持的唯一一种物理介质是粗同轴电缆。1982年,发布了该标准的第2版。这一版以太网对信令做了略微修改,并增加了网络管理功能。与DIX工作同步的是, IEEE成立了如今闻名的802计划,其目标是为LAN技术标准化提供广泛的工业框架。802的第一次会议于1980年2月在加利福尼亚的旧金山召开。当802委员会意识到无法将所有LAN统一到一个标准上时(而这恰恰是802的初衷),该委员会被分成了几个工作组),每个工作组从事不同的L A N技术研究。IEEE 802.3研究基于以太网技术的标准,IEEE 802.4和802.5工作组分别研究令牌总线与令牌环技术
(2)1982-1990:10Mb/s以太网发展成熟
1983年6月,IEEE标准委员会通过了第一个802.3标准。这个标准与DIX以太网标准相比,除了在一些不太重要的方面有所差别外,基本上使用的是相同的技术。实际上,两项标准文本的许多内容是相同的。在80年代随后的几年中,随着以太网市场的扩大,在这项基本标准中又增加了一系列中继器规范并可支持多种物理介质:适用于廉价桌面设备的细同轴电缆以及用于建筑物之间连接的光纤等。
随着非屏蔽双绞线结构化布线系统广泛使用,大多数以太网系统的基础结构发生了变化。在2 0世纪80年代期间,多数以太网都采用物理总线拓扑结构,使用粗或细的同轴电缆。这种模式与采用星型拓扑结构的结构化布线是不兼容的。SynOptics Communications公司认识到这是一个机遇,便开发了在双绞线上传输10Mb/s以太网信号的技术。该公司的一些发起人来自于最初开发以太网的Xerox Palo -Alto研究中心。他们的产品LattisNet在商业上获得了成功,使这项技术走向了标准化。IEEE于1990年9月通过了使用双绞线介质的以太网(10BASE-T )标准,该标准很快成为办公自动化应用中首选的以太网技术。
(3)1983-1997:LAN网桥接与交换
DEC在80年代初开发了第一个透明LAN网桥,并于1984年发布了商品化产品。虽然开始时网桥的性能不高、价格较贵,但它非常容易安装和使用,与当时其他产品(如网络互连路由器)相比,具有较好的性能价格比。网桥成为多个以太网互连的主流设备(详请查看网络设备章节)。在80年代中期,许多新老制造商提供了各种各样的网桥产品。1987年,国际上开始研究把不同供应商的LAN通过网桥连在一起的工业标准,结果便是1990年出现的IEEE 802.1D标准。
1991年,Kalpana公司成立,它致力于开发一种新型的以太网网桥。这种网桥可以连接大量的设备,所有端口可同时以全容量工作。这些作为" LAN交换机"出售的设备,不仅很快在传统的LAN互连中流行,而且还用于连接高性能专用计算机。之后,又有许多其他公司加入了交换机市场,导致交换机的价格迅速下降。使用交换机后,计算机可以专用L A N的带宽,而不再是多个设备共享一份带宽。这省去了访问控制机制,并且实现了"全双工以太网" 。1995年,IEEE802.3委员会开始研究全双工操作的标准,并在1997年通过了一项标准
(4) 1992-1997:快速以太网
计算机性能和应用需求的增长,要求网络容量也同时增长。交换式LAN给每个桌面机带来了更大的带宽,它们不必再与其他用户共享一个信道。当然,大多数网络使用服务器,这些服务器仍然由许多用户共享。由于每个用户拥有专用带宽,因此对服务器的带宽需求变得越来越大。
1991至1992年间,Grand Junction网络公司认识到要使桌面交换机真正达到实用,它们与共享资源(如服务器和主干网连接)之间就需要有一种更高速的连接。因此,该公司开发了一种高速以太网,这种网的基本特征,如帧格式、软件接口、访问控制方法等,与以往以太网相同,但是运行速度达到100 Mb/s。这是一个巨大的成功,并且孕育了另一项工业标准。随后提出的快速以太网标准IEEE95,促使一批高容量以太网产品的诞生。注意,这是从最初DIX规范提出后的1 5年里,以太网数据速率的第一次提升!
(5)1996-至今:千兆以太网
在快速以太网的官方标准提出后不到一年,对千兆以太网的研究工作也开始了,这种网的速率可达到1000 Mb/s。快速以太网满足了15年来人们对网络容量不断膨胀的需要,它以惊人的速度在新安装和升级的LAN中得到广泛的部署。然而交换技术与快速以太网的结合无疑对网络服务器和园区主干网施加了更大的压力。千兆以太网正是为满足这种需要而发展起来的。许多公司开发并出售了专用的1000 Mb/s以太网产品。1996年IEEE 802.3成立了一个标准开发任务组,1998年完成并通过了标准[IEEE98]。研究工作又向支持桌面应用的双绞线千兆以太网技术方面拓展。图5-8说明了在过去的一段时间里以太网速率的增长情况。
 图5-8 以太网数据率增长趋势
2. IEEE802.3帧格式(1997)
在1995 ~ 1996年间分别开发了不同的以太网帧的类型,接下来让我们来看一下现在网络中的以太网使用的以太网帧格式,此帧是在1997年开发的。如图5-9所示.
5-9 IEEE802.3以太网帧的格式(1997)

前导码:用二进制0或1来表示数据的发送开始和结束,是由数据链路层封装的。
目的地址(DA):包含6个字节。DA标识了帧的目的地站点。DA可以是单播地址(单个目的地)或组播地址(组目的地)。
源地址(SA):包含6个字节。SA标识了发送帧的站。SA通常是单播地址(即,第1位是0)。
长度/类型:长度用2个字节在IEEE802.3中被用来指示数据域中有效数据的字节数,而类型表示从高层封装的协议种类
数据:用于表示数据的大小,一般不可小于最小数46字节
帧校验序列:包含4个字节。FCS是从DA开始到数据域结束这部分的校验和。校验和的算法是32位的循环冗余校验法(CRC)。
【责任编辑:雪花 TEL:(010)68476606-8007】

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