自 20 世纪 70 年代局域网技术提出以来,各种局域网技术不断产生,其中有的技术发展壮大,
而有的技术逐渐被淘汰。现阶段成熟的局域网技术有三种:以太网(Ethernet)、令牌环
(Token Ring)和光纤分布式数据接口(FDDI),其中以太网技术逐步成为局域网技术的主流。
文/孙占江
以太网基础知识
以太网历史简介
太网是在 1972 年开创的,Bob Metcalfe(被尊称为“以
太网之父”)被 Xerox 雇佣为网络专家,Bob Metcalfe
来到 Xerox 公司的 Palo Alto 研究中心(PARC)的第一个任务
是把 Palo Alto 的计算机连接到 Arpanet(Internet 的的 前 身 )。
1972年底,Bob Metcalfe设计了一套网络,把Alto计算机连
接起来。在研制过程中,因为该网络是以 ALOHA 系统(一种无
线电网络系统)为基础的,而又连接了众多的 Alto 计算机,所以
Metcalfe 把它命名为 Alto ALOHA 网络。Alto ALOHA 网络在
1973 年 5 月开始运行,Metcalfe 把这个网络正式改名为以太
网(Ethernet),这就是最初的以太网试验原型该网络运行的
速率为 2.94Mbps,网络运行的介质为粗同
轴电缆。1976 年 6 月,Metcalfe 和 Boggs
发表了题为:“以太网:局域网的分布型信
息包交换”的著名论文。1977 年底,
Metcalfe 和他的三位合作者获得了“具有
冲突检测的多点数据通信系统”的专利,多
点传输系统被称为 CSMA /CD ( 带冲突检
测的载波侦听多路访问 )。从此,以太网就
正式诞生了。
70 年代末,涌现出了数十种局域网技术,以
太 网 正 是 其 中 的 一 员。1979 年,Digital
Equipment Corporation(DEC)、Intel 公
司与 Xerox 公司联盟,促进了以太网的标准
化。1980 年 9 月 30 日,DEC、Intel 和 Xerox
公 布 了 第 三 稿 的“ 以 太 网 , 一 种 局 域 网 : 数 据
链路层和物理层规范,1.0 版”,这就是现在
著名的以太网蓝皮书,也称为 DIX( 取三太网
1.0 规范。如前所述,最初的实验型以太网工
作在 2.94Mbps,而 DIX 规范定义的以太网
工作在 10Mbps。1982 年,DIX 联盟发布了
以太网的第二个版本,即 Ethernet II。
在 DIX 联盟开展以太网标准化工作的同时,
IEEE 组成一个定义与促进工业 LAN 标准的
委员会,这就是我们今天熟知的 802 工程委
员会。IEEE 802 委员会成立了不同的工作组,
每个工作组研究不同的 LAN 技术。DIX 联盟
虽已推出以太网规范,但还不是国际公认的
标准,所以在 1981年 6 月,IEEE 802 工程决定
组成 802.3 分委员会,以产生基于 DIX 工作
成 果 的 国际 公 认 标 准,1983 年 6 月 IEEE
802.3 工作组发布了第一个关于以太网技术
的 IEEE 标准,即 IEEE 10BASE5。
10BASE5 技术与 DIX 的 EthernetII 在技术
上是有差别的,不过这种差别甚微。10BASE5
的速率仍然是 10Mbps,使用的传输介质仍然
是粗同轴电缆,允许节点间的最长距离为 500
米。1984 年美国联邦政府以 FIPS PUB107 的名
字采纳 802.3 标准。1989 年 ISO 以标准号
IS88023 采纳 802.3 以太网标准,至此,IEEE 标
准 802.3正式得到国际上的认可。
随着以太网技术的商业化,使用粗同轴电缆
作为传输介质的缺点逐渐暴露,粗同轴电缆
价格昂贵,需要外接 MAU收发器,不易安装。
80 年代初逐渐出现了一些基于细同轴电缆
的以太网技术和产品,1984 年,IEEE 发布了
10BASE2 的标准,10BASE2 采用细同轴电缆
作为 传 输 介 质,允 许 节 点间的 最 长 距 离 为
200 米。
10BASE5 和 10BASE2都是一种物理总线型拓
扑,所有的节点连接在同一根总线,总线上的
所有节点共享带宽。这种物理总线型的拓扑
有一个致命的缺点,容易出现总线某处断裂
而使整个网络瘫痪的问题,不便于查找线。这
时 就 提 出了 在 非 屏 蔽 双 绞 线( U T P )电 话 电 缆
上运行以太网的想法,最后证实在 3 类非屏蔽
双 绞 线 上 可 以 运 行 1Mbps 的 低 速 以 太 网,
1986 年,IEEE 接纳了这种低速以太网标准,命
名 为 1BASE5,这 就 是 著 名 的 StarLAN。
S t a r L A N 有 它 自 身 的 优 点 : 便 于 安 装 、配 置 、管
理和查找故障,而且成本较低;这种物理星型
的拓扑是以太网的一个突破,因为它允许采用
结构化布线系统,它用单独一根线将每个节
点连接到中央集线器,这对于安装、故障寻找
和重新配置显然是一个明显的优点,可以大
大降低整个网络的成本。但 1BASE5 把以太网
的速率从传统的 10Mbps 降低到了 1Mbps,
很多厂商认为这是以太网的一个后退,因此
1BASE5 很快走向了灭亡。
以
1BASE5 使得以太网走向星型的结构化布
线,但是速率是它的限制,于是 IEEE 开始在
UTP 在运行10Mbps 以太网的研究,1990 年,
IEEE 802.3i 标准发布,公布了 10BASE-T 技
术。此后出现了 10 BASE-T 中继器、双绞线介
质附属件(MAU)和NIC网络接口卡,这些
使得以太网市场急剧增长。星形结构化布线
结构的出现是以太网发展史上的伟大里程
碑。它使令牌环(Token Ring)失去了它的两
个优势:结构化布线、采用双绞线布线。
同时随着光缆的发展,在光缆上运行以太网
成了研究的一个课题,随后逐步出现了
10BASE-F,10BASe-FL,10BASE-FP,
10BASE-FB 等在光缆上运行以太网的技术
标准。
前面的技术不管是物理总线型拓扑结构、还
是物理星型拓扑结构,LAN 中的用户都是共
享带宽的,都要争用带宽,存在冲突。90 年代
初,逐渐出现了多端口网桥,用于多个 LAN
的互连。共享式以太网逐渐向 LAN 交换机发
展。1993 年,Kalpana 公司使以太网技术有
了另外一个突破——全双工以太网。全双工
的优点是很明显的,可以同时发送和接收数
据,这在理论上可以使传输速度翻一番。
90 年代初,随着网络的发展,10Mbps 的速
率限制了一些大网络的运行,此时以太网受
到了 FDDI 的巨大冲击。FDDI 是一种昂贵的
基于 100Mbps 光缆的 LAN 技术。1992 年,
Grand Junction 公 司 成 立,开 始 研 制
100Mbps 的以太网。1993 年,以 Grand
Junction 为首的多家公司成立了快速以太
网联盟(FEA)。1993 年 10 月,FEA 公布了它
的 100BASE-X 互操作规范,1995 年 3 月,
IEEE802.3u 规范被它的成员和执委会所通
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