乙太網

乙太網

乙太網（Ethernet）是一種計算機區域網路技術，由Xerox公司於1973年開發，後來與Intel和DEC公司共同完善。作為目前最普遍的區域網路標準，乙太網定義了網路連接的物理層和數據鏈路層的硬體協議，廣泛應用於企業、家庭和數據中心等各種網路環境。

• 1973年：Xerox PARC的Robert Metcalfe提出乙太網概念

• 1980年：DEC、Intel和Xerox共同發布DIX乙太網標準（10Mbps）

• 1983年：IEEE 802.3標準正式發布

• 1990年代：快速乙太網（100Mbps）和千兆乙太網（1Gbps）相繼出現

• 2000年代後：萬兆乙太網（10Gbps）、四萬兆（40Gbps）和十萬兆乙太網（100Gbps）陸續標準化

乙太網遵循IEEE 802.3系列標準，主要技術規格包括：

傳輸速率演進

• 標準乙太網：10 Mbps

• 快速乙太網（Fast Ethernet）：100 Mbps

• 千兆乙太網（Gigabit Ethernet）：1 Gbps

• 萬兆乙太網（10 Gigabit Ethernet）：10 Gbps

• 更高速率：40Gbps、100Gbps、400Gbps

傳輸介質

1. 同軸電纜：早期使用，現已淘汰

2. 雙絞線：

   • 3類線（Cat3）：支持10Mbps

   • 5類線（Cat5）：支持100Mbps

   • 超5類線（Cat5e）：支持1Gbps

   • 6類線（Cat6）：支持10Gbps（短距離）

3. 光纖：多用於高速長距離傳輸

乙太網採用CSMA/CD（載波偵聽多路訪問/衝突檢測）機制：

1. 載波偵聽：發送前檢測線路是否空閒

2. 多路訪問：多台設備共享同一傳輸介質

3. 衝突檢測：發生衝突時隨機等待後重發

乙太網數據幀包含以下字段：

• 前導碼（7字節）：同步時鐘

• 幀起始定界符（1字節）：標記幀開始

• 目的MAC地址（6字節）

• 源MAC地址（6字節）

• 類型/長度（2字節）

• 數據（46-1500字節）

• 幀校驗序列（4字節）：CRC校驗

1. 匯流排型：早期同軸電纜連接方式

2. 星型：通過交換機/集線器連接

3. 樹型：多級星型結構組合

現代乙太網主要使用交換技術：

• 交換機：每個端口獨享帶寬

• 全雙工通信：同時收發數據

• VLAN：虛擬區域網路劃分

• 生成樹協議（STP）：防止環路

1. 企業網路：辦公室區域網路

2. 數據中心：伺服器連接

3. 工業控制：工業乙太網

4. 家庭網路：寬帶接入

5. 電信網路：承載網技術

• 成本低廉：設備和線纜價格低

• 易於部署：安裝維護簡單

• 兼容性強：不同速率設備可共存

• 擴展性好：從10M到100G平滑升級

1. 速率提升：向800Gbps和1.6Tbps發展

2. 時延降低：時間敏感網路（TSN）技術

3. 能效提高：節能乙太網（EEE）

4. 應用擴展：車載乙太網、物聯網等新領域

乙太網經過40多年發展，已成為全球最重要的有線網路技術，持續演進以滿足不斷增長的數據傳輸需求。