快速以太网和千兆位以太网技术

2019-11-05 01:42:20

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供稿：网友

　　l 快速以太网（FAST ETHERNET）历史
　　随着信息技术的快速发展，非凡是INTERNET和多媒体技术的发展，网络数据流量迅速增加，原有的10Mbps速率LAN已难以满足通信要求，从而对更高速率的LAN产品提出了迫切需求。
　　1993年10月以前，对于要求10Mbps以上数据流量的LAN应用，只有光纤分布式数据接口（FDDI）可供选择，它是一种价格非常昂贵的、基于100Mpbs光缆的LAN。
　　1991年8月Howard Charney、Larry Birenbaum等成立了Grand Junction公司，并立即投入了100Mbps以太网的开发。1993年10月，Grand Junction公司推出了世界上第一台快速以太网集线器Fast Switch 10/100和网络接口卡Fast NIC 100.随后Intel、SynOptics、3COM、Bay Networks等公司亦相继推出自己的快速以太网装置。与此同时，IEEE802工程组亦对100Mbps以太网的各种标准，如100BASE-TX、100BASE-T4、MII、中继器、全双工等标准进行了研究。1995年3月IEEE公布了IEEE802.3u规范，开始了快速以太网的时代。
　　l 100M以太网和其他高速网络技术的比较
　　¨ FDDI和CDDI（铜质分布型数据接口）
　　FDDI技术同IBM的Token ring技术相似，并具有LAN和Token ring所缺乏的治理、控制和可靠性措施，FDDI支持长达2KM的多模光纤。
　　FDDI/CDDI有多年的使用历史，是经过考验的成熟技术。并有众多的网络厂商提供支持。
　　FDDI的主要缺点是价格同FAST ETHERNET相比过于昂贵、只支持光缆和5类电缆。使用环境受到限制、从ETHERNET升级面临大量移植问题。
　　¨ 异步传输模式（ATM）
　　ATM是一种较新型的单元交换技术，同ETHERNET、TOKEN RING、FDDI等使用可变长度包技术不同，ATM使用53字节固定长度的单元进行交换。
　　ATM是一种交换技术，它没有共享介质或包传递带来的延时，非常适合音频和视频数据的传输。
　　ATM使用相同的数据单元，可实现广域网和局域网的无缝连接。
　　ATM支持VLAN功能，可以对网络进行灵活的治理和配置。
　　ATM具有不同的速率，分别为25、51、155、622Mbps，从而为不同的应用提供不同的速率。
　　ATM的缺点主要有以下几点：
　　ATM的许多概念尚未标准化，尚需时间才能成为一种成熟的标准技术，因此互操作性能不够完善。
　　现有网络操作系统对ATM的支持不够完善。
　　ATM网络构件的生产规模不大，价格较高。
　　¨ 100VG－AnyLAN
　　100VG－AnyLAN是一种100Mbps的共享介质技术，它使用共享介质令牌传递总线仅有HP公司一家大型厂商提供这一产品，这是100VG－AnyLAN技术的致命缺陷。它相当于HP的一种专有技术。
　　¨ FAST ETHERNET
　　1995年3月，100BASE－T正式成为IEEE 802.3u标准，它具有许多优点：
　　快速以太网标准得到众多闻名网络厂商的支持，其中包括Cisco公司、Cabletron公司、Bay Networks公司、3COM公司、Intel公司等，以及众多的中小型公司和OEM厂商，用户可以得到更多的选择和更好的服务。
　　快速以太网集线器和网络接口卡和10Mbps以太网相比具有更高的性能价格比。10/100Mbps网络接口卡的价格仅比10Mbps网络接口卡贵一倍左右，但性能确提高到了10倍。10/100集线器每端口价格比10Mbps集线器每端口价格贵两倍左右。并可望随着用户量的迅速增加进一步下降。
　　10Mbps以太网可以方便的升级为快速以太网，原有的10M型LAN可以无缝的连接到100M型LAN上，通过10/100型集线器连接。这是其他新型网络技术所无法比拟的。
　　快速以太网技术可以有效的保障用户在布线基础实施上的投资，它支持3、4、5类双绞线以及光纤的连接，能有效的利用现有的设施。
　　当然快速以太网也有它的不足：
　　快速以太网是基于载波侦听多路访问和冲突检测(CSMA/CD)技术的，当网络负载较重时，会造成效率的降低，这可以使用交换技术来弥补。
　　l 100M快速以太网技术
　　¨ 100M快速以太网分类
　　100BASE-TX
　　100BASE-TX是一种使用5类数据级无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的快速以太网技术。它使用两对双绞线，一对用于发送，一对用于接收数据。在传输中使用4B/5B编码方式，信号频率为125MHz。符合EIA586的5类布线标准和IBM的SPT 1类布线标准。使用同10BASE-T相同的RJ-45连接器。它的最大网段长度为100米。它支持全双工的数据传输。
　　100BASE-FX
　　100BASE-FX是一种使用光缆的快速以太网技术，可使用单模和多模光纤(62.5和125um)。在传输中使用4B/5B编码方式，信号频率为125MHz。它使用MIC/FDDI连接器、ST连接器或SC连接器。它的最大网段长度为150m、412m、2000m或更长至10公里，这与所使用的光纤类型和工作模式有关。它支持全双工的数据传输。100BASE-FX非凡适合于有电气干扰的环境、较大距离连接、或高保密环境等情况下的适用。
　　100BASE-T4
　　100BASE-T4一种可使用3、4、5类无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的快速以太网技术。它使用4对双绞线，3对用于传送数据，1对用于检测冲突信号。在传输中使用8B/6T编码方式，信号频率为25MHz。符合EIA586结构化布线标准。使用同10BASE-T相同的RJ-45连接器。它的最大网段长度为100米。
　　¨ 100M快速以太网技术
　　FASTETHERNET的介质无关接口(MII)
　　介质无关接口是100BASE-T的MAC子层与不同物理层之间的电气接口，同10M以太网的附属装置接口(AUI)的作用相似，介质无关接口型号是一种数字逻辑信号。能驱动大约0.5米的电缆。它使用40针的连接器。
　　自动协商模式(Auto Negotiation Mode)
　　自动协商模式(Auto Negotiation Mode)即N-WAY技术，它建立在1995年2月国家半导体公司的Bill Bunch的论文"An IntrodUCtion to Auto-Negotiation"的基础上。在IEEE802.3u Fast ethernet规范中有具体的说明。
　　具有自动协商模式的集线器和网络接口卡在上电后会定时发"快速链路脉冲(FLP)"序列，该序列包含有半双工、全双工、10M、100M、TX的信息，对方检测相应的信息，并自动调节到双方均能接受的最佳模式上，这样，可以保证双方能以可接受的最佳速率连接。
　　自动协商模式(Auto Negotiation Mode)可大大的简化局域网的治理。从而减轻网络治理员的工作量。
　　快速以太网中继器(Repeater)
　　中继器主要用于拓展网络的长度，它的功能为从一个端口接收数据信号，然后将这些信号整形、放大，最后将之传送到其他端口上。中继器不检测它所传送的信号信息，仅仅是将不理想的信号再现为完美的信号。由于它不检测冲突(conflict),所以它不会增加网络的冲突域。假如需要增加网络的冲突域，则可以使用网桥，它具有信息包的过滤功能。
　　l 千兆位以太网的现状
　　¨ 千兆位以太网标准
　　1995年11月，IEEE802.3工作组委任了一个高速研究组(Higher Speed Study Group)，研究将快速以太网速度增至更高.该研究组研究了将快速以太网速度增至1000M以太网的可行性和方法。1996年6月IEEE标准委员会批准了千兆位以太网方案授权申请(Gigabit Ethernet PRoject Authorization Request)。随后IEEE802.3工作组成立了802.3z工作委员会。
　　IEEE 802.3z委员会的目的是建立千兆位以太网标准：包括在1000Mbps通信速率的情况下的全双工和半双工操作、802.3以太网帧格式、载波侦听多路访问和冲突检测(CSMA/CD)技术、在一个冲突域中支持一个中继器(Repeater)、10BASE-T和100BASE-T向下兼容技术。
　　IEEE 802.3z千兆位以太网标准现在尚未全部完成，现以完成的有1000BASE-FX基于光缆的标准。1000BASE-T基于5类UTP双绞线的标准预计会在1998年中左右完成。
　　¨ 千兆位以太网技术
　　千兆位以太网具有以太网的易移植、易治理特性，在处理新应用和新数据类型方面具有灵活性，它是在赢得了巨大成功的10M和100M IEEE802.3以太网标准的基础上的延伸，提供了1000Mbps的数据带宽。这使得千兆位以太网成为高速、宽带网络应用的战略性选择。
　　以太网标准IEEE802.3z
　　1000Mbps通信速率的情况下的全双工和半双工操作。
　　802. 3以太网帧格式。
　　载波侦听多路访问和冲突检测(CSMA/CD)技术。
　　在一个冲突域中支持一个中继器(Repeater)。
　　10BASE-T和100BASE-T向下兼容技术。
　　多模光纤连接的最大距离为550米。
　　单模光纤连接的最大距离为3000米。
　　铜基连接距离最大为25米，并开发将基于5类无屏蔽双绞线的连接距离增至100 米的技术。
　　可选的千兆位介质无关接口(GMII).
　　基于光纤的全双工和半双工操作
　　基于光纤的全双工和半双工操作现完成，基于UTP的全双工和半双工操作尚未完成。
　　千兆位以太网支持一种新的全双工模式，用于交换机(SWITCH)和交换机、交换机和工作站的连接。
　　半双工操作模式用于使用中继器(Reperter)和载波侦听多路访问和冲突检测(CSMA/CD)访问技术的共享连接。
　　基于不同传输介质的连接距离
　　1000BASE-CX一种基于铜缆的标准，使用8B/10B编码解码方式，最大传输距离为25米。
　　1000BASE-LX基于1300nm的单模光缆标准时，使用8B/10B编码解码方式，最大传输距离为3000米。基于50微米或62.5微米多模光缆标准，使用8B/10B编码解码方式，传输距离为300到550米。
　　1000BASE-SX基于780nm的Fibre Channel optics,使用8B/10B编码解码方式，
　　使用50微米或62.5微米多模光缆，最大传输距离为300米到500米。
　　1000BASE-T基于无屏蔽双绞线传输介质，使用1000BASE-T Copper PHY编码解码方式，传输距离为100米。

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