共享式乙太網

乙太網是當今現有區域網路採用的最通用的通信協定標準。該標準定義了在區域網路（LAN）中採用的電纜類型和信號處理方法。乙太網在互聯設備之間以10~100Mbps的速率傳送信息包，雙絞線電纜10 Base T乙太網由於其低成本、高可靠性以及10Mbps的速率而成為套用最為廣泛的乙太網技術。直擴的無線乙太網可達11Mbps，許多製造供應商提供的產品都能採用通用的軟體協定進行通信，開放性最好。

基本介紹

• 中文名：共享式乙太網
• 外文名：無
• 拓撲結構：匯流排型
• 屬性：通信協定標準

乙太網的連線

拓撲結構

匯流排型：所需的電纜較少、價格便宜、管理成本高，不易隔離故障點、採用共享的 訪問機制，易造成網路擁塞。早期乙太網多使用匯流排型的拓撲結構，採用同軸纜作 為傳輸介質，連線簡單，通常在小規模的網路中不需要專用的網路設備，但由於它 存在的固有缺陷，已經逐漸被以集線器和交換機為核心的星型網路所代替。

星型：管理方便、容易擴展、需要專用的網路設備作為網路的核心節點、需要更多 的網線、對核心設的可靠性要求高。採用專用的網路設備（如集線器或交換機）作 為核心節點，通過雙絞線將區域網路中的各台主機連線到核心節點上，這就形成了星 型結構。星型網路雖然需要的線纜比匯流排型多，但布線和連線器比匯流排型的要便宜 。此外，星型拓撲可以通過級聯的方式很方便的將網路擴展到很大的規模，因此得 到了廣泛的套用，被絕大部分的乙太網所採用。

傳輸介質

乙太網可以採用多種連線介質，包括同軸纜、雙絞線和光纖等。其中雙絞線多用於 從主機到集線器或交換機的連線，而光纖則主要用於交換機間的級聯和交換機到路 由器間的點到點鏈路上。同軸纜作為早期的主要連線介質已經逐漸趨於淘汰。

接口工作模式

乙太網卡可以工作在兩種模式下：半雙工和全雙工。

半雙工：半雙工傳輸模式實現乙太網載波監聽多路訪問衝突檢測。傳統的共享LAN是 在半雙工下工作的，在同一時間只能傳輸單一方向的數據。當兩個方向的數據同時 傳輸時，就會產生衝突，這會降低乙太網的效率。

全雙工：全雙工傳輸是採用點對點連線，這種安排沒有衝突，因為它們使用雙絞線 中兩個獨立的線路，這等於沒有安裝新的介質就提高了頻寬。例如在上例的車站間 又加了一條並行的鐵軌，同時可有兩列火車雙向通行。在雙全工模式下，衝突檢測 電路不可用，因此每個雙全工連線只用一個連線埠，用於點對點連線。標準乙太網的 傳輸效率可達到50%～60%的頻寬，雙全工在兩個方向上都提供100%的效率。

工作原理

乙太網採用帶衝突檢測的載波偵聽多路訪問（CSMA/CD）機制。乙太網中任一節點都可以看到在網路中傳送的所有信息，因此，我們說乙太網是一種廣播網路。乙太網的工作過程如下：

當乙太網中的一台主機要傳輸數據時，它將按如下步驟進行：

1、偵聽信道上是否有信號在傳輸。如果有的話，表明信道處於忙狀態，就繼續幀聽 ，直到信道空閒為止；

2、若沒有偵聽到任何信號，就傳輸數據；

3、傳輸的時候繼續偵聽，如發現衝突則執行退避算法，隨機等待一段時間後，重新執行步驟1（當衝突發生時，涉及衝突的計算機會傳送一個擁塞序列，以警告所有的 節點）；

4、若未發現衝突則傳送成功，計算機會返回到偵聽信道狀態。

注意：每台計算機一次只允許傳送一個包，所有計算機在試圖再一次傳送數據之前 ，必須在最近一次傳送後等待9.6微秒（以10Mbps運行）。

幀結構

乙太網幀的概述：

乙太網的幀是數據鏈路層的封裝，網路層的數據包被加上幀頭和幀尾成為可以被數 據鏈路層識別的數據幀（成幀）。雖然幀頭和幀尾所用的位元組數是固定不變的，但 依被封裝的數據包大小的不同，乙太網的長度也在變化，其範圍是64～1518位元組（ 不算8位元組的前導字）。

衝突/衝突域

衝突（Collision）：在乙太網中，當兩個數據幀同時被發到物理傳輸介質上，並完 全或部分重疊時，就發生了數據衝突。當衝突發生時，物理網段上的數據都不再有 效。

衝突域：在同一個衝突域中的每一個節點都能收到所有被傳送的幀。

影響衝突產生的因素：衝突是影響乙太網性能的重要因素，由於衝突的存在使得傳 統的乙太網在負載超過40%時，效率將明顯下降。產生衝突的原因有很多，如同一 衝突域中節點的數量越多，產生衝突的可能性就越大。此外，諸如數據分組的長度 （乙太網的最大幀長度為1518位元組）、網路的直徑等因素也會影響衝突的產生。因 此，當乙太網的規模增大時，就必須採取措施來控制衝突的擴散。通常的辦法是使 用網橋和交換機將網路分段，將一個大的衝突域劃分為若干小衝突域。

廣播/廣播域

廣播：在網路傳輸中，向所有連通的節點傳送訊息稱為廣播。

廣播域：網路中能接收任何一設備發出的廣播幀的所有設備的集合。

廣播和廣播域的區別：廣播網路指網路中所有的節點都可以收到傳輸的數據幀，不 管該幀是否是發給這些節點。非目的節點的主機雖然收到該數據幀但不做處理。

廣播是指由廣播幀構成的數據流量，這些廣播幀以廣播地址（地址的每一位都為“ 1”）為目的地址，告之網路中所有的計算機接收此幀並處理它。

共享式乙太網

共享式乙太網的典型代表是使用10Base2/10Base5的匯流排型網路和以集線器（集線 器）為核心的星型網路。在使用集線器的乙太網中，集線器將很多乙太網設備集中 到一台中心設備上，這些設備都連線到集線器中的同一物理匯流排結構中。從本質上 講，以集線器為核心的乙太網同原先的匯流排型乙太網無根本區別。

工作原理

集線器並不處理或檢查其上的通信量，僅通過將一個連線埠接收的信號重複分發給其 他連線埠來擴展物理介質。所有連線到集線器的設備共享同一介質，其結果是它們也 共享同一衝突域、廣播和頻寬。因此集線器和它所連線的設備組成了一個單一的沖 突域。如果一個節點發出一個廣播信息，集線器會將這個廣播傳播給所有同它相連 的節點，因此它也是一個單一的廣播域。

工作特點

集線器多用於小規模的乙太網，由於集線器一般使用外接電源（有源），對其接收 的信號有放大處理。在某些場合，集線器也被稱為“多連線埠中繼器”。

集線器同中繼器一樣都是工作在物理層的網路設備。

共享式乙太網存在的弊端：由於所有的節點都接在同一衝突域中，不管一個幀從哪 里來或到哪裡去，所有的節點都能接受到這個幀。隨著節點的增加，大量的衝突將 導致網路性能急劇下降。而且集線器同時只能傳輸一個數據幀，這意味著集線器所 有連線埠都要共享同一頻寬。

訪問技術

綜述

乙太網是當今現有區域網路採用的最通用的通信協定標準，組建於七十年代早期。Ethernet(乙太網）是一種傳輸速率為10Mbps的常用區域網路（LAN）標準。在乙太網中，所有計算機被連線一條同軸電纜上，採用具有衝突檢測的載波感應多處訪問（CSMA/CD）方法，採用競爭機制和匯流排拓樸結構。基本上，乙太網由共享傳輸媒體，如雙絞線電纜或同軸電纜和多連線埠集線器、網橋或交換機構成。在星型或匯流排型配置結構中，集線器/交換機/網橋通過電纜使得計算機、印表機和工作站彼此之間相互連線。

乙太網協定

IEEE 802.3標準中提供了以太幀結構。當前乙太網支持光纖和雙絞線媒體支持下的四種傳輸速率：

10 Mbps – 10Base-T Ethernet（802.3）

100 Mbps – Fast Ethernet（802.3u）

1000 Mbps – Gigabit Ethernet（802.3z)）

10 Gigabit Ethernet – IEEE 802.3ae