摘要:通信工程師交換技術以太網的演進:在傳輸媒質方面,由采用同軸電纜發展到采用雙絞線和光纖等多種媒質;在拓撲結構方面,由原來的總線型網絡發展到星型網絡或總線型與星型混合網絡;在傳輸速率方面,由10Mbit/s提升到100Mbit/s,1Gbit/s甚至10Gbit/s。
9.2 以太網的演進
為了滿足用戶不斷增長的需求,特別是提高網絡速率(帶寬)的需求,幾十年來,以太網技術一直在不斷地發展和變化著。在傳輸媒質方面,由采用同軸電纜發展到采用雙絞線和光纖等多種媒質;在拓撲結構方面,由原來的總線型網絡發展到星型網絡或總線型與星型混合網絡;在傳輸速率方面,由10Mbit/s提升到100Mbit/s,1Gbit/s甚至10Gbit/s。這些變化主要發生在物理層,MAC層的幀格式和CSMA/CD協議仍維持不變。此外,以太網技術的每一步前進,都是“后向兼容”的,因而不會導致用戶原有設備的廢棄。
9.2.1 10Mbit/s以太網
10Mbit/8&太網的物理層有幾種不同的選擇,如表9-1所示。BASE前面的數字“10”表示傳輸速率是10Mbit/S,而后面的數字5或2表示每一段電纜的最大長度為500m或200m(實際上是185m);“T”代表雙絞線,“F”代表光纖。目前使用得最多的傳輸媒質是雙絞線。

1.10BASE5粗纜以太網和10BASE2細纜以太網
最初使用的以太網就是以粗同軸電纜為傳輸媒質的總線型局域網。因信號沿電纜傳輸過程中必然遭受衰減和波形失真,故每段電纜的長度不能超過500m。利用多段電纜可以擴展網絡的覆蓋范圍,但在各段電纜之間需附加轉發器(Repeater)。轉發器的作用主要是放大和整形,以消除電纜引起的衰減和失真。轉發器是實現物理層功能的一種器件,對鏈路層是透明的,其中也不設緩沖器。因此,多段電纜通過轉發器互連而成的網絡仍然是一個局域網,或者說一個沖突區。這就是說,如果處于不同網段的兩個站點同時發送,則它們發送的信號將發生碰撞。
為了避免形成環路,在任何跨段的兩個站點之間,只允許存在一條傳輸路徑。標準規定,任何兩個站點之間的傳輸路徑中最多容許包含4個轉發器,因而擴展總線的最大長度為2.5km。
為了克服粗纜以太網的布線昂貴且安裝不便的缺點,1985年細纜以太網問世了。每個網段的最大長度為185m,因此這種局域網就簡記為10BASE2。
2.10BASE-T雙絞線以太網
1990年IEEE制訂出10BASE-T星型局域網的標準802.3。這是一種以非屏蔽雙絞線為傳輸媒質、傳輸速率為lOMbitA的星型拓撲的局域網。如圖9-6所示,許多站點通過雙絞線連接到一個中心點,每個站點用兩對雙絞線,一對用于發送,一對用予接收。在中心點設置一個稱為集線器(Hub)的設備。這里,集線器是一個多端口的轉發器,其功能是將任一端口輸人的信號轉發到所有其他端口。集線器采用專用芯片,每個比特信號在轉發之前還要進行整形和再生。
由此可見,在使用這種集線器和雙絞線的局域網中,任一站點發送的信號可以被所有其他站點收到。因此,使用這種集線器的局域網在物理上是一個星型網,而在邏輯上仍然是一個總線網,仍然需要用CSMA/CD協議解決沖突問題。由于這種集線器沒有改變以太網各個站點共享傳輸媒質的性質,所以被稱為共享媒質型集線器。

盡管采用了兩對雙絞線,分別用于發送信號和接收信號,但這種以太網仍然只能在半雙工方式下工作,即數據的發送和接收不能同時進行。而接收雙絞線的用途是接收其他站點發送的MAC幀以及實現本站MAC幀發送前的載波監聽和發送后的沖突檢測功能。
由于雙絞線的傳輸性能比同軸電纜差,所以每個站點到Hub的最大距離限于100m。為了延長距離,可以用兩條光纖代替兩對雙絞線。這種用光纖和Hub構成的10Mbit/8以太網,記為10BASE-F。
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