4.5.2 吉比特以太網

吉比特以太網與快速以太網很相似，只是傳輸和訪問速度更快，為系統擴展帶寬提供了有效保障。它同樣采用了CSMA/CD協議，并且采用了同樣的幀格式。對于廣大的網絡用戶來說，在向吉比特以太網過渡時，不需要作額外的協議和中間件投資就可以實現平滑的過渡。

1.工作原理

在吉比特以太網中，可以1000Mbit/s的速度進行半雙工和全雙工操作。在半雙工通信模式中，吉比特以太網同樣采用基本的CSMA/CD方式解決共享介質的沖突問題。

如前所述，在CSMA/CD機制下，幀的最小傳輸時間必須大于最大往返傳播時間，使節點在幀的傳送過程中能夠監聽到沖突的發生。由于傳輸一幀所需時間與數據速率成反比，如果不對CSMA/CD協議進行調整的話，半雙工吉比特以太網的網絡規模只能減小到20m的范圍，這樣的距離覆蓋范圍在實際中是無法得到大規模推廣的。為了解決這個問題，IEEE對以太網的MAC子層協議作了第一次重大修改：載波擴展和幀突發。

（1）載波擴展（CarrierExtension）。半雙工吉比特以太網引入了載波擴展技術，以增加幀發送的有效長度，而不增加幀本身的長度，從而保證網絡的覆蓋范圍。

半雙工吉比特以太網首先將網絡中的時間槽由10M和100M以太網中的512bit（64Byte）增加到了512Byte（4096bit），這樣半雙工吉比特以太網的距離覆蓋范圍就可以擴展到160m.但為了兼容以太網和快速以太網中的幀結構。最小幀長度依然保持512bit不變。當某個DTE發送長度大于512Byte的幀時，MAC將像以前一樣工作；如果DTE發送的械長度小于一個512Byte,MAC子層將在正常發送數據之后發送一個載波擴展序列直到時間槽結束。這些特殊的符號將在FCS之后發送，不作為幀的一部分。

通過載波擴展，解決了半雙工吉比特以太網距離覆蓋范圍的問題，但引入了一個新的問題：對于長度較小的以太網幀來說，發送效率降低了。如一個64Byte的幀，它的發送速度比快速以太網增加了丨0倍，但發送時間增加了8倍。為此，IEEE又引入了幀突發技術。

（2）幀突發（Framebursting）。DTE發送的第一個小于512Byte的幀，依然使用載波擴展將其擴展到512Byte,但隨后發送的小于512Byte的短幀不再使用載波擴展，可以在加入96bit的幀間隔序列之后連續發送短幀。

對于半雙工的吉比特以太網來說，載波擴展技術是必要的（否則CSMA/CD就無法正常工作），而幀突發技術是可選的（僅僅是一個性能問題，不影響正確性）。

在全雙工吉比特以太網中，由于每個吉比特以太網DTE在通信時獨占一個信道，因此不需要考慮以太網的沖突問題，從而也沒有時間槽長度及距離覆蓋范圍的限制。

　　2.物理介質

吉比特以太網除了對MAC子層協議進行了修改之外，其物理層也與10M及快速以太網有所不同（參見4.3.3節）。在丨EEE802.3Z中定義了3種傳輸介質：多模光纖、單模光纖和同軸電纜。IEEE802.3ab定義了非屏蔽雙絞線介質。

（1）1000BASE-SX是針對工作于多模光纖上的短波長（850nm）激光收發器制定的IEEE802.3z標準。使用62.5網的多模光纖時，連接距離可達260m;使用50叫的多模光纖時，連接距離可達550m。

（2）1000BASE-LX是針對工作于單模或多模光纖上的長波長（1300nm）激光收發器制定的IEEE802.3z標準。使用62.5網的多模光纖時，連接距離可達440m:使用50網的多模光纖時，連接距離可達550m:使用單模光纖時，連接拒離可達3000m.

（3）1000BASE-CX是針對低成本、優質的屏蔽雙絞線或同軸電纜的短途銅線纜制定的IEEE802.3z標準。連接距離可達25m。

（4）IEEE802.3ab的千兆以太網物理層標準規定了100m長的4對5類UTP的工作方式，在升遷為千兆位以太網時要按照它的技術規范執行，不能簡單地加入千兆網設備或替換原以太網設備，這是在組建網絡時需注意的。

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