以太網(wǎng)的工作原理

路由器

網(wǎng)橋允許不同網(wǎng)段同時進行對話，從而減少了網(wǎng)絡擁堵，但是它們在對流量進行分段方面存在一些局限。

網(wǎng)橋的一個重要特征便是：它會向所有連接的網(wǎng)段轉(zhuǎn)發(fā)以太網(wǎng)廣播。這種行為很有必要，因為以太網(wǎng)廣播的目標是網(wǎng)絡上的所有節(jié)點，但是對于過于龐大的網(wǎng)橋網(wǎng)絡，這種做法也會帶來問題。如果網(wǎng)橋網(wǎng)絡中的大量站點都發(fā)送廣播，與所有這些設備處于同一個網(wǎng)段中一樣，會發(fā)生嚴重的網(wǎng)絡擁堵。

路由器是一種高級的網(wǎng)絡設備，可以將單個網(wǎng)絡從邏輯上劃分為兩個單獨的網(wǎng)絡。盡管以太網(wǎng)廣播可以通過網(wǎng)橋到達網(wǎng)絡上的所有節(jié)點，但是它們無法通過路由器，因為路由器形成了網(wǎng)絡的邏輯邊界。

路由器所基于的協(xié)議獨立于具體的網(wǎng)絡技術(shù)（如以太網(wǎng)或下文要討論的令牌環(huán)網(wǎng)）。它可以將使用不同網(wǎng)絡技術(shù)的網(wǎng)絡（不論是局域網(wǎng)還是廣域網(wǎng)）輕松連接在一起。因此，它在將世界各地的設備連接到全球互聯(lián)網(wǎng)的工作中得到了廣泛應用。

請參見路由器工作原理查看對該技術(shù)的詳細討論。

交換以太網(wǎng)

從外表看起來，現(xiàn)代以太網(wǎng)經(jīng)常完全不同于其歷史前輩。早期以太網(wǎng)中使用長長的同軸電纜來連接多個站點，而現(xiàn)代化的以太網(wǎng)則使用雙絞線或光纖以放射模式連接站點。早期以太網(wǎng)網(wǎng)絡的傳輸速度為每秒10M，而現(xiàn)代以太網(wǎng)的傳輸速度為100或1,000M！

也許現(xiàn)代以太網(wǎng)中最振奮人心的技術(shù)進展應該是交換以太網(wǎng)的使用。交換以太網(wǎng)用針對每個站點的專用網(wǎng)段取代了早期以太網(wǎng)的共享介質(zhì)。這些網(wǎng)段連接到一臺交換機，該交換機工作起來非常類似于網(wǎng)橋，但是它可以連接眾多的單站點網(wǎng)段。今天的某些交換機可支持數(shù)百個專用網(wǎng)段。網(wǎng)段上的設備只有交換機和終端站點，因此站點發(fā)送的所有數(shù)據(jù)到達另一個節(jié)點之前，交換機都可以首先得到它。然后，交換機會將該幀轉(zhuǎn)發(fā)到相應的網(wǎng)段，這與網(wǎng)橋的作用一樣，但是因為所有網(wǎng)段都只包含一個節(jié)點，所以只有目標節(jié)點能夠接收到該幀。這樣在一個交換網(wǎng)絡上就可以同時進行許多對話。

全雙工以太網(wǎng)

以太網(wǎng)的交換技術(shù)催生了另一項技術(shù)，即全雙工以太網(wǎng)。全雙工是一個數(shù)據(jù)通信術(shù)語，指的是能夠同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

早期以太網(wǎng)是半雙工的，也就是說在一個時間只能沿一個方向移動數(shù)據(jù)。在徹底的交換網(wǎng)絡中，節(jié)點只能與交換機通信，而且永遠不會與其他節(jié)點直接進行通信。此外，交換網(wǎng)絡還使用雙絞線或光纖，它們在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時使用不同的導線。在這種類型的環(huán)境中，以太網(wǎng)站點可以拋棄沖突檢測過程并根據(jù)自身需要隨時發(fā)送數(shù)據(jù)，因為它們是唯一能夠訪問介質(zhì)的設備。因此，在終端站點向交換機發(fā)送數(shù)據(jù)時，交換機也可以向站點發(fā)送數(shù)據(jù)，這就營造了一個無沖突環(huán)境。

以太網(wǎng)還是802.3？

您可能聽說過“802.3”這個詞，它被用來取代以太網(wǎng)這個術(shù)語或與其結(jié)合使用。“以太網(wǎng)”最初指的是按照Digital、英特爾和施樂公司的標準建立的網(wǎng)絡。（因此，它也稱作DIX標準。）

1980年2月，電氣及電子工程師學會（IEEE）設立了一個委員會，負責網(wǎng)絡技術(shù)的標準化。IEEE將該委員會稱為802工作組，這是以它成立日期的年和月來命名的。802工作組的附屬委員會分別負責網(wǎng)絡技術(shù)的不同方面。IEEE使用802.X這樣的數(shù)字編號來區(qū)分各個附屬委員會，其中的X代表每個附屬委員會的唯一編號。802.3工作組對CSMA/CD網(wǎng)絡進行了標準化，該網(wǎng)絡的運作方式與DIX以太網(wǎng)相同。

以太網(wǎng)和802.3在術(shù)語和幀的數(shù)據(jù)格式上略有不同，但是在大部分方面都完全相同?，F(xiàn)在，以太網(wǎng)這個術(shù)語已經(jīng)成為了對DIX以太網(wǎng)和IEEE802.3標準的統(tǒng)稱。

令牌環(huán)

可替代以太網(wǎng)的最常見局域網(wǎng)技術(shù)是由IBM開發(fā)的一種網(wǎng)絡技術(shù)，稱作令牌環(huán)。以太網(wǎng)通過各次傳輸之間的隨機空隙來控制對介質(zhì)的訪問，而令牌環(huán)網(wǎng)則采用一種嚴格的順序訪問方法。令牌環(huán)網(wǎng)將節(jié)點在邏輯上排列為一個環(huán)形，如下圖所示。節(jié)點圍繞該環(huán)沿一個方向轉(zhuǎn)發(fā)幀，并且在轉(zhuǎn)發(fā)一整圈后將該幀刪除。

1. 通過創(chuàng)建一個令牌來對該環(huán)進行初始化，令牌是一種特殊類型的幀，只有擁有令牌的站點能夠發(fā)送數(shù)據(jù)。
2. 令牌與其他幀一樣在環(huán)中循環(huán)傳遞，直到它遇到一個希望發(fā)送數(shù)據(jù)的站點。
3. 然后，該站點“捕獲”令牌，方法是用一個攜帶數(shù)據(jù)的幀來替換令牌幀，該攜帶數(shù)據(jù)的幀將環(huán)繞網(wǎng)絡進行傳遞。
4. 在數(shù)據(jù)幀返回發(fā)送它的站點后，該站點會刪除該數(shù)據(jù)幀，然后創(chuàng)建一個新令牌并將該令牌轉(zhuǎn)發(fā)到環(huán)中的下一個節(jié)點。

令牌環(huán)網(wǎng)中的節(jié)點不偵聽載波信號或檢測沖突，使用令牌幀的目的就在于保證站點能夠發(fā)送數(shù)據(jù)幀而無需擔心其他站點的干擾。由于在沿著環(huán)傳遞令牌之前站點只能發(fā)送一個數(shù)據(jù)幀，所以環(huán)中的所有站點都會被輪到，從而能夠公平地輪流進行通信。令牌環(huán)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率通常為4或16M。

光纖分布數(shù)據(jù)接口（FDDI）是另外一種令牌傳遞技術(shù)，它使用一對光纖環(huán)，兩個環(huán)以相反方向各自傳遞一個令牌。FDDI網(wǎng)絡的傳輸速度為100M，這使它們成為了當時最流行的高速網(wǎng)絡。但是隨著更便宜、更易于管理的100M以太網(wǎng)的出現(xiàn)，F(xiàn)DDI已經(jīng)日趨衰落。

異步傳輸模式

我們要介紹的最后一種網(wǎng)絡技術(shù)是異步傳輸模式，即ATM。ATM網(wǎng)絡模糊了局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間的界限，它能夠連接多種不同設備，而且具有高可靠性和高速度，即便是橫跨整個國家/地區(qū)也是如此。ATM網(wǎng)絡不但適于傳輸數(shù)據(jù)，而且適于傳輸語音和視頻數(shù)據(jù)，因此用途廣泛且易于擴展。ATM盡管并沒有像當初預計那樣迅速地為人接受，但仍然是一種能滿足未來需要的可靠網(wǎng)絡技術(shù)。

以太網(wǎng)目前仍然受到廣泛歡迎。30年來，以太網(wǎng)標準得到了整個行業(yè)的廣泛接受，它廣為人知并被人深刻理解；這使得其配置和故障排除過程都很輕松。隨著其他技術(shù)的不斷進步，以太網(wǎng)也將與時俱進，在速度和功能上更上一層樓。