以太网 Ethernet
Ethernet 以太网 以太网系统最早是由施乐（Xerox）公司创建的，但在1980年，由DEC、Intel和Xerox共同开发成为一个标准。这个标准以开发者的开头字母成为DIX以太网。电子电气工程师协会（IEEE）802．3标准定义了一个与之类似，但稍有不同的网，它使用了另一种帧格式。（帧是通过一条链路传输的位流的结构和编码）。因为IEEE802．3标准已被国际标准化组织（ISO）接纳，所以我们在此就讨论它。
以太网有10Mbps的吞吐量，使用一种叫载波监听的访问方法，在这种方法中，所有工作站共享一根网络电缆，但同一时刻只有一台工作站可以使用电缆。电缆访问的仲裁使用带冲突检测的载波监听多路访问方法（CSMA／CD）。
IEEE 802．3委员会负责定义OSI协议栈中的物理层。这一层被分为两个子层：介质访问控制（MAC）子层和数据链路子层。CSMA／CD，令牌环和令牌总线网位于MAC层，数据链路子层可作为一个桥接器，必要时在网间传送信息分组。这方面内容在本书前面的“OSI模型中的数据链路层”条目中有描述。
除了1Base－5外、IEEE 802．3标准的各种改进都有10Mbps的传输速度。1Base－5传输率为1Mpbs，但其双绞线段更长，在单个扩展的局域网（LAN）中可以连接多达8，000个工作站。由于通用性的考虑，本书只讨论10Base－5，10Base－2和10Base－T这几种拓扑结构，但所有的拓扑结构都在下面列出。注意名字的第一个数字是指以Mbps为单位的速度，最后一个数字表示每段的长度（单位是100米），Base代表基带而Broad表示宽带。
10Base－5 最大段长度为500米的同轴电缆，使用基带传输方法。
10Base－2 最大段长度为185米的同轴电缆（RG－58A／U），使用基带传输方法。
10Base－T 最大段长度100米的双绞线电缆。
1Base－5 最大段长度500米，最大传输率为1Mbps的双绞线电缆。
10Broad－36最大段长度3，600米，使用宽带传输方法的同轴电缆（RG－59A／UCATV类型）。
10Base－F 支持长达4公里的光缆主干网，传输率10Mbps。EIA／TIA已验证这种电缆适于在其商用建筑布线标准（CBWS）中进行校园建筑间的交叉连结。
100Base－X 一种新的以太网标准，支持100Mbps的吞吐量，并在分层双绞线布线配置上使用当前的CSMA／CD访问方法。
100VG－AnyLAN 一种新的以太网标准，支持100Mbps的吞吐量，并在分层双绞线布线配置上使用一种新的叫做需求优先（demand priority）的访问方法。
除了新的100VG－AnyLAN标准以外，802．3以太网的拓扑结构都是使用CSMA／CD访问方法的线性总线。在同轴电缆以太网的实现中，工作站的连接是一种菊花链的方式，如图E－8左边所示，将每个站间的电缆段连接起来，这些段形成一个整体的。大型电缆系统，叫干线（trunk）。以太网的双绞线版本（10Base－T）则配置成星形拓扑结构，每个工作站的分支电缆都连到中央布线集线器上，如图E－8右部所示。
Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection（CSMA／CD）带有冲突检测的载波监听多路访问（CSMA／CD）
以太网适配器只有在独占电缆时，才能在共享网上传输信息分组。冲突检测用于解决对电缆的同时访问。当电缆空闲时，两个站可能同时试图访问它。如果两个站都开始传送数据，就会产生一个冲突，其结果是数据破坏。使用CSMA／CD协议，检测机制监听到冲突时，两个工作站都各自退避一个随机时间后再进行传输尝试。
CSMA／CD方法在网上交通很轻时是有效的。当通信量增大时，更多的冲突将会发生。工作站一再退避和重发，而网络一直很忙。这种现象将会持续，逐步升级，从而导致性能下降和用户可以觉察到的延迟。一个解决方法是，减少每个LAN段上的工作站数目。在需要交换式集线器的微分段技术中，少到甚至一个工作站就可以占据一个段，这就彻底消除了争用。
冲突问题是对以太网段干线长度进行限制的一个因素。最大长度是2．500米（1．5英里）。超过这个限制的干线会因信号传播的延迟而导致冲突检测机制中的错误，因为处于过长电缆两端的工作站，在同时访问电缆时可能监听不到另一个的访问。这种多路访问监听的失败会导致数据损失并会阻塞LAN网段。
Segmentalion 分段
分段是把一个以太网段分割成两个或更多片段的过程。目的是减少与每个段相连的工作站数目，提高性能。通常单个段被分开并加入桥接器或路由器来连接这些片段，桥接器和路由器就管理网间的数据通信。
当有新用户特别是哪些要求高带宽的用户加入网络时，分段就受到特别的重视。视频应用就需要几乎所有带宽。另外，视频是直接实时的，必须优先传递，但这会降低其他用户的性能。视频用户能够共享他们自己的网段。
NetWare、Windows for Workgroups、Windows NT和类似的操作系统都有内置路由选择能力。每个置于服务器中的网络适配器都有一个单独的LAN段，由操作系统管理段间数据通信。图E－9是个安装了两个分别运行星形和总线拓扑结构以太网的网络接口卡的服务器。拓扑结构的选择依赖于办公环境的布局和使用的电缆类型。
过滤（Filtering）是分段方案的一个重要部分。一旦你分割了一个网络以减少通信量和提高性能，你就应该过滤信息分组，以减少不使用这些分组的网上的通信量。互联网络桥接／路由方法的一个缺点就是桥接器和路由器在网间传输分组时引入了延迟。交换式集线器可以消除这种延迟问题。
Enthernet Switching Hubs 以太网交换式集线器
交换式集线器是在分段概念上的扩展，它在一个盒子中提供微分段。甚至一个工作站就可以有一条到服务器或其他设备的直接、非共享链路，这减少了争用并保证了网上10Mbps的速率。有工程工作站或多媒体工作站的网络从交换式集线器提供的高传输率中获益匪浅。
交换式集线器是低等待（low－latency）设备，实行图E－10所示的矩阵交换。许多交换式集线器使用高速专用连接与服务器相连，如100Mbps的FDDI接口，其原因是以太网标准的10Mbps吞吐量通常不足以处理到服务器的吞吐量。将一个以数个MIPS运行的多处理超级服务器与一个低速网相连是很荒谬的。注意图E－10中的数字，FDDI的传输能力是100Mbps，图中交换式集线器提供10个端口，每个端口是10Mbps，所以FDDI端口的100Mbps带宽可以充分利用来处理同时进行传输操作的10台工作站。
Enthernet at 100 Mbits／sec100MbpS级的以太网
随着多媒体、高清晰度电视、实时视频以及结合了上述几种形式的电子函件的广泛应用，迫切需要台式机有更高的带宽。计算机辅助制造（CAM）和计算机辅助设计（CAD）用户通常需要很高的带宽，新兴的应用，如图象和文档存储也需要高带宽。运行在100Mbps的以太网标准有两个：
100VG－AnyLAN以太网它由Novell，Microsoft、HP、AT＆T及另外11个供应商提供支持，使用类似于10Base－T以太网使用的那种四线3型电缆，并使用一种叫做需求优先的新优先级方法。
IEEE802．12委员会负责它的开发，参见“Ethernet 100VG－AnyLAN”。
100Base－X以太网 它保留了CSMA／CD访问方法，运行于非屏蔽双绞线（UTP）5型数据级电缆上。IEEE802．3委员会现在负责其开发。
电缆对100Mbps的以太网来说是很重要的。声音级（VoiceGrade）电缆不适于快速以太网（Fast Ethernet）。100VG－Any LAN需要3型电缆（使用了电缆中所有4对线）。同样要注意到光纤分布式数据接口（FDDI）和铜缆分布数字接口（CDDI）形式的局域网同样可以提供100Mbps的传输率。然而，由于价格昂贵和实现上缺乏经验，它们并未用于进行LAN连结。就日益增长的传输率趋势来说，光缆会带来长远的利益。
Frame Formats帧格式
一个以太帧表示了在以太网上传输的数据分组的结构。它描述了分组中头部、数据位的位置。你如果想在网上连一个协议分析器并监控网络的通信，那么了解帧的类型是很重要的，你可通过它查看分组中内容。并对它们的统计结果进行整理，从而排除网上所出现的问题。
以太网中有4种帧格式：
Ethernet－Ⅱ最初的以太网帧格式。它分配了唯一的用于AppleTalk Phase I网，与DEC系统相连的网或与使用TCP／IP协议的计算机相连的网上的信息分组头部。
Ethernet-802．3这种帧格式通常用在Novell NetWare网中。
Ethernet－802．2这种格式约定用在Novell NetWare4．x网中。
Ethernet-SNAP 这种帧格式用于AppleTalk PhaseⅡ网上。
在图E－11中，上面是最初的Ethernet-Ⅱ帧，下面是IEEE802．3帧，这些帧中重要的域描述如下：
前置同步信号（Preamble） 这个域标志一帧的开始。
开始帧定界符（SFD） 这个域提供一个指示IEEE802．3以太帧开始的附加域。
目的和源地址 这些域存放源地址和目的地址。
数据域长度（LEN）这个域指示了帧中数据部分的长度。
循环冗余检验和（CRC） 这个域存放一个由发送者在分组上计算出的值。接收者使用相同的计算方法比较是否产生了同样的值，若不同，帧就被视为损坏，需要重传。
相关条目：Ethernet 10Base－2 10Base2以太网；Ethernet 10Base5 10Base－5以太网；Ethernet 10Base T 10Base－T以太网；Ethernet 100VG－AnyLAN 100VG－AnyLAN以太网；Fast Ethernet快速以太网。