以太网是一种计算机局域网技术。IEEE组织的IEEE 802.3标准制定了以太网的技术标准，规定了包括物理层连接、电子信号和介质访问层协议等内容。以太网是最常用的局域网技术，取代了令牌环、FDDI和
以太网是 1980 年代初开发的一种通信标准，用于连接家庭等局部环境中的计算机和其他设备。这个局部环境被定义为 LAN（Local Area），也就是我们通常所说的局域网。在 LAN 中，多个设备连接在一起，设备之间可以共享信息。
以太网是一种有线系统，原来使用同轴电缆（Cable），现在则使用双绞线（Pair Cable）和光纤电缆（Fiber Optic Cable）。
1983年，电气和电子工程师协会（IEEE）制定了以太网的.3标准，定义了有线以太网的物理层和数据链路层的介质访问控制（MAC），这两层是OSI参考模型的前两层，物理层包括电缆和设备。
以太网的标准拓扑结构是总线拓扑，但是目前的快速以太网（-T、-T标准）为了尽量减少冲突，尽量提高网络速度和效率，采用交换机（集线器）来连接和组织网络。这样，以太网的拓扑结构就变成了星型，但从逻辑上讲，以太网仍然采用总线拓扑和CSMA/CD（带冲突检测的侦听/载波侦听多路访问）总线争用技术。
1. 以太网电缆
以太网电缆有以下几种类型：
同轴电缆
双绞线
光缆
（1）同轴电缆
同轴电缆是一种电气导线和信号传输线，一般由四层材料构成：最里面是导电的铜线，导线外面包裹着一层塑料（作为绝缘体、电介质用），绝缘体的外面包裹着一层很薄的网状导体（一般为铜或合金），导体外面是最外面一层绝缘材料作为外护套。
（2）双绞线
最常见的电缆是双绞线：
速度高达 1 Gbps 的 6 类电缆
6A 类和 7 类电缆，速度高达 10 Gbps
5 类和 5e 类电缆仍在许多现有应用中使用，但速度较低，在 10 Mbps 到 100 Mbps 之间，并且更容易受到噪声干扰。
以太网双绞线电缆在电缆的两端使用 RJ-45 八针连接器以半双工或全双工模式发送和接收数据。
半双工每次只能在一个方向上传输数据，而全双工可以同时在两个方向上传输数据。
（3）光缆
光纤电缆使用玻璃或塑料光纤作为光脉冲传输数据的管道。它使以太网能够以更高的速度传输更长的距离。
光缆使用几种不同类型的连接器，可以根据我们的需要进行选择，其中包括SFP连接器和SC连接器。
如果我们要在有双绞线的以太网网络中使用光纤，就需要使用以太网光电转换器，也叫光纤收发器，它将使我们的网络有更高的传输速度，延长传输距离。
2. 以太网网络接口类型
SC光纤接口类型。SC光纤接口在以太网时代就已经使用，接口类型很多，主要用在局域网交换环境中，在一些高性能以太网交换机、路由器上都有提供。
FDDI接口类型。FDDI是以太网LAN中传输速率最高的技术，具有定时令牌协议的特点，支持多种拓扑结构，采用光纤作为传输介质。
RJ-45接口类型。此接口是最常见的网络设备接口，俗称“水晶头”，属于双绞线以太网接口类型，传输介质为双绞线。
冲突域
在传统的以粗同轴电缆为传输介质的以太网中，同一介质上的多个节点共享链路的带宽，并争夺链路的使用权，这样就会产生冲突。在CSMA/CD机制中，当发生冲突时，网络会进行退避吉林股票配资，在这段退避时间内，链路上将不会再传输任何数据。而且这种情况是不可避免的。同一介质上的节点越多，发生冲突的概率就越大。这种连接到同一根电线上的所有节点的集合就是一个冲突域。冲突域中的所有节点都争夺相同的带宽，一个节点发出的消息（无论是单播、多播、广播）都可以被其他节点收到。
广播域
因为网络中采用的是广播，会占用带宽，降低设备的处理效率，所以必须限制广播。比如ARP就是利用广播报文从IP地址解析出MAC地址的。全为一个的MAC地址FFFF-FFFF-FFFF都是广播地址，所有节点都会以目的地址为广播地址来处理数据帧。这种能收到一个节点发出的广播报文，而其他节点也能收到的节点集合就是一个广播域。传统网桥可以根据MAC表转发单播报文，将广播报文转发到所有接口，因此网桥所有接口所连接的节点都属于一个广播域，但每个接口都属于一个独立的冲突域。
以太网双工模式
以太网的物理层有两种模式：半双工和全双工。
半双工
半双工工作模式：
在任何时候，只能接收或发送数据。
采用CSMA/CD机制。
存在最大传输距离限制。
HUB工作在半双工方式。
全双工
当L2交换机取代HUB组建以太网之后，以太网由共享型变为交换型，并且由半双工变为全双工，大大提高了传输数据帧的效率，最大吞吐量提高了一倍。
全双工从根本上解决了以太网的冲突问题，以太网告别了CSMA/CD。
全双工工作模式：
可以同时接收和发送数据。
最大吞吐量是该速率的两倍。
消除了半双工的物理距离限制。
目前生产出来的网卡、二层设备、三层设备，除了HUB外，都是支持全双工模式的。
全双工的硬件保证：
支持全双工的网卡芯片
具有完全分离的发送和接收线路的物理介质
点对点连接
以太网自动协商
自动协商的目的
最早的以太网都是10M半双工的，所以需要CSMA/CD等一系列机制来保证系统的稳定性。随着技术的发展，出现了全双工，然后又出现了100M，以太网的性能得到了很大的提升。但随之而来的问题是如何保证原有以太网网络与新以太网的兼容性？
因此为了解决这一矛盾，提出了自动协商技术。自动协商的主要作用是通过信息交换使物理链路两端的设备自动选择相同的工作参数。自动协商的内容主要包括双工模式、工作速率、流量控制等参数。一旦协商成功，链路两端的设备就锁定在相同的双工模式和工作速率。
以太网速率和双工自协商定义在以下标准中：
100M以太网标准：IEEE 802.3u
IEEE 802.3u 规范将自动协商定义为可选功能。
千兆以太网标准：IEEE 802.3z
IEEE 802.3z 规范将自动协商定为所有设备必须遵守且必须默认启用的强制功能。
自动协商原理
自协商是网络设备之间建立连接的一种方式，它允许网络设备将自己支持的工作模式信息传达给网络上的另一端，并接收另一端可能传递的信息。两台设备根据彼此的工作模式信息交集和双方支持的最佳工作模式建立连接。
对于双绞线连接的以太网，如果没有数据传输，链路并不是一直处于空闲状态，而是每隔16ms发送一个高脉冲来维持链路层的连接福建股票配资，这个脉冲称为NLP（Link Pulse）码流。在NLP码流中插入一些较高频率的脉冲，以传输更多的信息，这一系列脉冲称为FLP（Fast Link Pulse）码流昆明股票配资，如图1所示。自协商功能的基本机制就是把协商信息封装到FLP码流中，达到自协商的目的。
脉冲插入示意图
对于光模块和光纤连接的以太网，和双绞线连接的以太网类似南昌股票配资，自协商也是通过发送码流来进行的，这个码流我们叫C码流，也就是配置（）码流。与电口不同的是，光口一般不协商速率，一般工作在双工模式，所以自协商一般只用于协商流控。
如果协商成功，网卡就将链路设置为活动状态，可以开始传输数据。如果协商失败，则该链路无法使用。
如果一端不支持自协商，则支持自协商的一端将选择一种默认模式进行工作，通常为10M半双工模式。
自协商完全由物理层芯片设计实现。IEEE 802.3规范要求在以下任一情况下启动自协商：
另外，双方并不总是发送自协商流。自协商不使用专用数据包，也不会带来任何高级协议开销。
接口的自动协商规则
当接口对接后，双方能否正常通信与两端接口上设置的工作模式是否匹配有关。
流量控制
流量控制是指当接收方无法处理收到的报文时，为了防止丢包，接收方需要通知报文的发送方在一段时间内停止发送该报文。
半双工模式和全双工模式的流量控制实现方式不同，全双工模式下，接收方通过发送一个特殊的数据帧（称为PAUSE帧）来通知发送方停止发送消息。
如果数据报文的接收方在发送PAUSE帧后，在发送PAUSE帧的等待时间超时之前能够处理完数据报文，则会发送另一个等待时间为0的PAUSE帧，通知数据发送方开始发送数据。
PAUSE的接收方（也是数据报文的发送方）在收到PAUSE帧之后，会按照PAUSE帧中的等待时间停止发送报文，等待时间到之后才继续发送报文。
在半双工模式下，以太网采用CSMA/CD机制来处理冲突和链路使用问题。根据CSMA/CD机制，在半双工模式下，所采用的流量控制方式是背压。这种方法的实现方式有两种，一种是数据接收方故意制造冲突，数据发送方检测到冲突并采取行动，从而延迟数据传输；另一种方法是制造载波信号，让数据发送方感觉到接收方要发送数据，从而通过检测载波来延迟传输。
以太网卡流量控制开启/关闭
大多数网卡都有流量控制开关命令，在Linux系统中可以通过工具来控制。
-A ethx off //自动协商关闭
-A ethx tx off //发送模块关闭
-A ethx rx off //接收模块关闭
全双工模式下的流控工作流程
PAUSE帧格式
PAUSE帧消息
1. 标准以太网
标准以太网是最早出现的以太网，传输速率为 ，又称传统以太网。这种类型的以太网组网非常灵活，既可以用粗、细电缆组成总线型网络，又可以用双绞线组成星型网络，还可以用同轴电缆和双绞线组成混合型网络，采用带碰撞检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD，/）的访问控制方式。这些网络都符合标准。下面是标准中规定的一些传统以太网物理层标准。
①-2：使用细同轴电缆，最大段长为185m。
②-5：使用粗同轴电缆，最大段长为500m。
③-T：使用双条电缆，最大段长为100m。
④-36：使用同轴电缆，最大段长3600m。
⑤-F：采用光纤，最大段长为2000m，传输速率为10Mb/s。
土耳其标准中第一个数字代表传输速率，单位为Mbis；最后一个数字代表单段网线的长度（基本单位是100m）；Base代表基带传输，Broad代表宽带传输。
2. 快速以太网
随着互联网的发展和各种网络技术的普及，标准的以太网技术已经不能满足人们对网络数据流量和速度的需求。1993年10月以前，人们只能选择价格昂贵的基于光纤电缆的FDD技术来组建高标准的网络。1993年10月，格朗推出了全球第一台百兆以太网Hub/100和百兆网络接口卡Fast NIC 100，百兆以太网技术正式应用。
随后，Intel、3COM等公司也相继推出了自己的快速以太网设备，同时工作组研究了1995年/以太网的各项标准，并于1995年4月发布了IEEE 802.3uT快速以太网标准，从此开启了快速以太网时代。
IEEE 802.3U标准基本保持了标准LAN的规定，包括帧格式、接口、媒体访问控制方法等。
(CSMA/CD)等，只是将数据传输速率从提高到，并且使用了一些新的物理层标准，如下所示。
①-1X：使用两对5类屏蔽或非屏蔽双绞线电缆，一对用于发送数据，一对用于传输数据；使用RJ-45或DB9接口，节点与集线器之间最大距离为100m湖南股票配资，支持全双工。
② -T4：使用4对3类、4类或5类双绞线电缆，3对用于发送数据，1对用于检测冲突信号；使用R-45连接器，最大段长为100m，不支持全双工。
③-FX：使用一对单模或多模光纤，一根用于发送数据，一根用于接收数据；最大段长200m（使用单模光纤时可达2000m），支持全双工。该类网络主要用于组建主干网，提高主干网的传输速率。
3.千兆以太网
千兆以太网（GE）又称为万兆以太网。1995年11月，IEEE 802.3工作组委托高速研究组研究提高快速以太网速度的可行性和方法。1996年6月，IEEE标准委员会批准了千兆以太网方案授权申请，随后IEEE 802.3工作组成立了IEEE 802.3z工作委员会，制定了千兆以太网标准。标准的主要条款如下：
① 速率为/s的以太网在通讯时为全双工/半双工操作。
②采用8023以太网帧格式和CSMA/CD技术。
③ 在一个冲突域内支持一个中继器。
④ 向后兼容-T和-TIEEE 802.3。
该工作组制定了一系列千兆以太网物理层标准，其中常用的标准如下。
（1）-SX：采用芯径50m和625m的多模光纤，工作波长为850m，采用8B/10B编码，传输距离分别为260m和525m。该标准主要用于同一建筑物同一楼层的短距离主干网。
（2）-LX：采用芯径为50pm和625m的多模和单模光纤，工作波长为850nm，芯径为5m，工作波长为-LX。传输距离分别为525m、550m和3000m。该标准主要用于校园骨干网。
（3）-CX：采用1500屏蔽双绞线，采用8B/10B编码，传输速率为1.0，传输距离为25m。该标准主要用于集群设备连接，例如交换机房内的设备互联。
（4）-T：使用4对5类非屏蔽双绞线电缆，采用PAM5编码，传输距离为100m。
该标准主要用于同一建筑物内的通信，从而可以利用已安装的非屏蔽双绞线电缆用于标准以太网或快速以太网。
千兆以太网采用光纤作为楼宇间连接的上行链路，最初是作为交换技术设计的，后来广泛应用于服务器连接和骨干网络。如今，千兆以太网已成为主流网络技术，无论是大型企业还是中小型企业，千兆以太网都是构建网络的首选高速网络技术。
4. 10千兆以太网
万兆以太网（10、10GE）又称万兆以太网，是继千兆以太网之后出现的高速以太网。千兆以太网的IEEE 802.3Z规范通过后不久，IEEEE就成立了高速研究组（HssG），主要致力于10GE的研究。
10GE并不是简单地将千兆以太网的速度提高10倍，2002年6月，IEEE 802.3ae委员会制定了10GE的正式标准，主要包括以下内容。
①兼容8023标准定义的最小和最大以太网帧长度。
②仅支持全双工模式。
③利用点对点链路和结构化布线组建星型局域网。
④在MAC/PLS服务接口上实现10Gbs速度。
⑤定义两个物理层规范，即局域网PHY和广域网PHY。
⑥定义将MAC/PLS数据传输速率映射到WAN PHY数据传输速率的适配机制。
⑦ 定义支持特定物理介质相关接口（PMD）的物理层规范，包括多模光纤和单模光纤及相应的传输距离；支持ISO/第二版定义的光纤介质类型等。
⑧通过WAN接口子层，10Gbi/s也可以调整到较低的传输速率。
此外，不再使用铜线，只使用光纤作为传输介质；不再使用CSMA/CD协议。千兆以太网仍然可以使用现有的光纤通道技术，但10GE采用了新开发的物理层。10GE常用的物理层规范如下。
①10G Base-SR：SR 代表“Short Reach”。-SR 仅用于短距离连接。此规格支持 64B/66B 编码的短波（850mm）多模光纤，有效传输距离为 2m~300m。
② 10G Base-LR：LR 代表“Long Reach”，10G Base-LR 主要用于长距离连接，此规格支持 64B/66B 编码的长波（）单模光纤，有效传输距离为 2m~10km，最大可达 25km。
④ 10G Base-ER：ER代表“Reach”（超长距离）。10G Base-ER支持超长波（）单模光纤，有效传输距离为2m~40km。
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