Ethernet 以太网介绍

简介

Ethernet 是一系列常用于局域网(LAN),城域网(MAN)和广域网(WAN)的计算机网络技术。它于1980年在商业上引入,并于1983年首次标准化为IEEE 802.3,保留了大量的向后兼容性的同时,改进自身以支持更高的比特率和更长的链路距离。

随着时间的推移,以太网已经在很大程度上取代了与其竞争的技术,例如令牌环,FDDI和ARCNET。

最初的10BASE5以太网使用同轴电缆作为其介质,而较新的以太网版本则使用双绞线和光纤链路以及交换机。在其历史过程中,以太网数据传输速率已从原来的2.94Mb/s增加到最新的400Gb/s。

当我们讨论以太网标准时,往往包括了与以太网一起使用的OSI物理层的线缆类型和各类信令。

以太网进行通信时,系统会将数据流分成称为帧的片段。每个帧包含源和目标地址,以及错误检查数据的功能,以便检测和丢弃损坏的帧。

通常,丢失帧的重传是由较高层协议来触发的,根据OSI模型,以太网是从数据链路层开始为上层协议服务。同时以太网48bit的MAC地址结构也被其他IEEE 802网络标准(包括IEEE 802.11 Wi-Fi)以及FDDI使用,并且EtherType值也存在于网访问协议(SNAP)报头。

以太网广泛用于千万家庭和企业网络。 现如今绝大部分的Internet协议是用以太网承载,因此它被认为是构成Internet的关键技术之一。

历史

以太网是在1973年至1974年间在施乐公司 帕洛阿尔托研究中心 开发的。它的灵感来自ALOHAnet,Robert Metcalfe罗伯特梅特卡夫作为博士论文的一部分进行了研究。

这个想法首先记录在Metcalfe于1973年5月22日写的一份备忘录中,在那里他将它命名为发光的以太之后,它被假定为“无处不在的,完全无源的电磁波传播介质”。

1975年,施乐公司提交了一份专利申请,列出了Metcalfe,David Boggs,Chuck Thacker和Butler Lampson作为发明人。 1976年,在PARC部署该系统后,Metcalfe和Boggs发表了一篇开创性的论文。

同年,Ron Crane,Bob Garner和Roy Ogus促成了从最初的2.94 Mb/s协议升级到1980年发布的10 Mb/s协议。

Metcalfe于1979年6月离开Xerox组建3Com。他说服数字设备公司(DEC,英特尔和施乐公司共同致力于推动以太网作为标准。 作为该过程的一部分,施乐同意放弃他们的“以太网”商标。

第一个标准于1980年9月30日发布为“以太网,局域网,数据链路层和物理层规范”。这个所谓的DIX标准(Digital Intel Xerox)规定了10 Mb/s以太网,具有48位目标和源地址MAC以及全局16位Ethertype类型字段。

版本2于1982年11月发布并定义了以太网II的名称。正式的标准化工作同时进行,并于1983年6月23日发布了IEEE 802.3。

以太网最初与令牌环和其他专有协议竞争。以太网为了适应市场状况,从廉价的细同轴电缆开始,转到无处不在的双绞线。 到20世纪80年代末,以太网显然是主流的网络技术。

在此过程中,3Com成为了一家大公司。 1981年3月,3Com发布了第一个10 Mb/s以太网3C100网卡,当年开始销售用于PDP-11和VAX的适配器,以及基于Multibus的Intel和Sun计算机 DEC紧随其后销售其Unibus到以太网适配器,DEC在内部销售并用于构建自己的企业网络,到1986年已达到10,000个节点,使其成为当时世界上最大的计算机网络之一。

IBM PC的以太网适配卡于1982年发布,到1985年,3Com已售出100,000个基于并行端口的以太网适配器生产了一段时间,这些适配器是基于DOS和Windows的驱动程序。

到20世纪90年代初,以太网变得如此普遍,以至于它是现代计算机的必备功能,并且以太网端口开始出现在一些PC和大多数工作站上。 随着10BASE-T及其相对较小的模块化连接器的推出,这一过程得到了极大的加速,此时甚至在低端主板上也出现了以太网端口。

从那时起,以太网技术不断发展,以满足新的带宽和市场需求。除了计算机,以太网现在用于互连设备和其他个人设备。作为工业以太网,它被用阿于工业应用,并正在迅速取代世界电信网络中的传统数据传输系统。到2010年,以太网设备市场每年超过160亿美元。

标准化

1980年2月,电气和电子工程师协会(IEEE)开始实施802项目,以标准化局域网(LAN)。与Gary Robinson(DEC),Phil Arst(英特尔)和Bob Printis(Xerox施乐)合作的“DIX-group”提交了所谓的“Blue Book”CSMA / CD规范作为LAN规范的候选者。

除了CSMA / CD之外,Token Ring(由IBM支持)和Token Bus(由General Motors选择并由此支持)也被视为LAN标准的候选者。竞争提案和对该倡议的广泛兴趣导致对哪种技术标准化存在强烈分歧。 1980年12月,该小组被分成三个小组,每个提案分别进行标准化。

标准流程的延迟使Xerox施乐 Star工作站和3Com以太网LAN产品的市场推出面临风险。考虑到这些商业影响,Davi Liddle(Xerox办公系统总经理)和Metcalfe(3Com)强烈支持FritzRöscheisen(西门子专用网提出的新兴办公通信市场联盟提案,包括西门子支持以太网的国际标准化(1981年4月10日)。

西门子代表IEEE 802的Ingrid Fromm通过在欧洲标准组织ECMA TC24内建立竞争性的“本地网络”任务组,迅速实现了对IEEE以网的更广泛支持。

1982年3月,ECMA TC24及其公司成员就基于IEEE 802草案的CSMA / CD标准达成了协议。

因为DIX提案在技术上最完整,并且由于ECMA采取了快速行动,决定性地促进IEEE内部意见的调和,IEEE 802.3 CSMA/CD标准于1982年12月获得批准。 IEEE于1983年作为草案发布了802.3标准,并于1985年作为标准发布

这种国际级的Ethernet标准之所以能够被批准,还是得多亏通过类似的跨部门行动,在以Fromm为联络官的基础上,联合了国际电工委员会(IEC)技术委员会83(TC83)和国际标准化组织(ISO)技术委员会97第6小组(TC97SC6)。 最终ISO 8802-3标准于1989年出版

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