以太网是个什么鬼？

1.以太网介绍

以太网是 80 年代初开发的一种通信标准，用于在本地环境（例如家庭或建筑物）中联网计算机和其他设备。

该本地环境被定义为 LAN（局域网），它连接多个设备，以便它们可以创建、存储和与该位置的其他人共享信息。以太网是一种有线系统，从使用同轴电缆开始，并成功发展到现在使用双绞线铜线和光纤线。

1983 年，以太网被电气和电子工程师协会 ( IEEE )标准化为标准IEEE 802.3。该标准定义了有线以太网“数据链路”层的物理层和 MAC（媒体访问控制）部分。

这两层被定义为 OSI（开放系统互连）模型中的前两层。物理层由以下组件组成：

1.布线

2. 设备

2. 以太网物理层

2.1. 以太网电缆

首先，让我们来看看以太网布线。

如前所述，以太网电缆是：

– 同轴电缆（并不常见，除了在较旧的安装中）

– 双绞线

– 光纤

2.1.1. 双绞线

最常见的电缆是双绞线电缆

– 速度高达 1 Gbps 的 6 类。

– CAT6a 和 CAT 7，速度高达 10 Gbps。

– 5 类和 5e 类电缆仍在许多现有应用中使用，可以处理 10 Mbps 到 100 Mbps 之间的较低速度，但更容易受到噪声的影响。

以太网双绞线使用位于电缆两端的RJ-45八针连接器，该连接器被固定用于半双工或全双工模式传输和接收数据。

“半双工”在传输过程中同时只能向一个方向传输，一方的数据传输结束之后，另外一方再回应，而全双工允许同时在两个方向上发送和接收数据。

以太网中的“全双工”可以通过使用两对电线来实现，允许数据同时向两个方向传输。

2.1.2. 光纤电缆

光缆使用玻璃或塑料光纤作为光脉冲传输数据的导管。它允许以太网以更高的速度传输更远的距离。

光纤电缆使用多种不同类型的连接器，这些连接器因你的应用需求而异。比如 SFP和 SC。

为了在使用双绞线以太网电缆的以太网中使用光纤，需要使用“以太网到光纤转换器”。

2.2. 以太网设备

以太网设备由计算机、打印机或任何具有内部 NIC（网络接口卡）或基于 USB 或 PCI 的外部 NIC 的设备组成。

2.2.1. 交换机和路由器

“交换机”和“路由器”充当网络的指挥者，将多台计算机甚至网络连接在一起，以实现所有不同设备之间的通信。

2.2.2. 网关和桥接器

“网关”和“网桥”用于将多个以太网网络连接在一起并允许它们之间进行通信。

“网关”将两个“不同”的网络连接在一起。

“网桥”将两个“相似”的网络连接在一起，因此你只能看到一个网络。

既然我们已经讨论了以太网的基本物理组件，让我们进入 OSI 模型的第二层，即数据链路层。

3. 以太网数据链路层

数据链路层可以分为两部分；

– 逻辑链路控制 (LLC)

– 媒体访问控制 (MAC)

“逻辑链路控制”为以太网上的数据建立路径以在设备之间传输。

“媒体访问控制”使用分配给网络接口卡 (NIC) 的硬件地址来识别特定的计算机或设备，以显示数据传输的来源和目的地。

以太网通过使用称为 CSMA/CD（带冲突检测的载波侦听多路访问）的算法在此数据链路层传输数据包。

CSMA/CD 用作以太网的标准，以减少数据冲突并增加成功的数据传输。

该算法首先检查网络上是否有流量。如果没有找到，它会发出第一位信息，看看是否会发生冲突。

如果第一个位成功，那么它将在仍然测试冲突的同时发送其他位。

如果发生冲突，算法会计算等待时间，然后重新开始整个过程，直到完整传输完成。

当你在全双工模式下使用速度更快的以太网并集成交换机时，你就在交换机端口和设备之间使用了星形拓扑。

与所有设备共享相同路径的总线拓扑相比，这是更直接的传输路径和更少的冲突。

4.以太网的优缺点

随着新技术的不断涌现，以太网功能正在迅速变化。虽然我们目前正处于成功进入高于当前 1 Gbps 的速度的边缘，并且在过去几年中出现了 10 Gbps，但这些新的以太网技术将是昂贵的。

此外，当你将此以太网局域网连接到 Internet 以创建一个非常大的 WAN（广域网）时，信息世界的可能性似乎无穷无尽。

总而言之，以太网很受欢迎，因为它在速度、成本和易于安装之间取得了良好的平衡。这些优势与计算机市场的广泛接受性以及支持几乎所有流行网络协议的能力相结合。