计算机网络知识：高速网络技术之快速以太网发展

计算机三级《网络技术》基础知识：以太网2015计算机三级《网络技术》基础知识：以太网1.以太网的发展1976年7月，Bob在ALOHA网络的基础上，提出总线型局域网的设计思想，并提出冲突检测、载波侦听与随机后退延迟算法，将这种局域网命名为以太网(Ethernet)。

以太网的核心技术是：介质访问控制方法CDMA/CD.这种方法解决了多结点共享公用总线的问题。

早期以太网的传输介质是同轴电缆，后用双绞线，再后用光纤。

2.以太网的帧结构与工作流程(1)以太网数据发送流程冲突：多个站点同时利用总线发送数据，导致数据接收不正确。

总线网没有控制中心，如果一个站点发送数据帧，以广播方式通过总线发送，每一个站点都能收到数据帧，其它站点也可以同时发送，因此冲突不可避免。

CSMA/CD发送流程可简单概括为：先听后发，边听边发，冲突停止，延迟重发。

实现公共传输介质的控制策略，需要解决的问题是：载波侦听，冲突检测，冲突后的处理方法。

(a)载波侦听结点利用总线发送数据时，首先侦听总线是否空闲，以太网规定发送数据采用曼彻斯特编码。

判断总线是否空闲可以判断总线上是否有电平跳变。

不发生跳变总线空闲。

此时如果有结点已准备好发送数据，可以启动发送。

(b)冲突检测方法载波侦听不能完全消除冲突，原因是数字信号是以一定的速率传输的。

例如：结点A发送数据帧时，离他1000m距离的结点在一定的时间延迟后才能收到数据帧，此时间段内如果B也发送数据，造成冲突。

从物理层上看，冲突时多个信号叠加，导致波形不同于任何结点的波形信号。

解决方案：结点A发送数据前，先发送侦听信号，如果侦听信号在最大距离传输时间2倍时，没有冲突信号出现，结点A肯定取得总线的访问权。

冲突信号的延迟时间=2*D/V。

其中：D是结点到最远结点的距离，V表示信号传输速度，信号往返的时间为延迟时间。

进行冲突检测的方法有两种：比较法和编码违例法。

比较法：将发送信号波形与从总线上接收的信号比较，如果不同说明有冲突。

计算机网络快速以太网到1993年，Grand Junction公司推出了世界上第一台快速以太网集线器Fast Ethernet Hub10/100和网络接口卡FastNIC100，快速以太网技术才正式得以应用。

随后Intel、SynOptics、3COM、BayNetworks等公司也相继推出了自己的快速以太网设备。

1995，IEEE 802工作组也通过了IEEE 802.3u标准，将以太网的带宽扩大为100Mbps。

这样快速以太网的时代才正式到来。

从技术上讲，IEEE 802.3u并不是一种新的标准，它是对现存IEEE 802.3标准的升级，其基本思想是：保留所有旧的分组格式，接口以及程序规则，只是将位时从100ns减少到10ns，并且所有的快速以太网系统均使用集线器。

快速以太网除了继续支持在共享介质上的半双工通信外，在1997年IEEE通过IEEE 802.3x标准后，还支持在两个通道上进行的双工通信。

双工通信则进一步改善了以太网的传输性能。

另外在快速以太网中所使用的网络上设备与10Mbps所用的网络设备相比也不贵，致使100Base-T快速以太网得到非常快速的发展。

100Base-T快速以太网定义了100Base-TX、100Base-FX和100Base-T4这三种物理层规范。

1．100Base-TX100Base-TX采用两对5类UTP双绞线（非屏蔽双绞线）或两对1类STP双绞线（屏蔽双绞线）作为传输介质。

其中一对用于发送数据信息，另一对用于接收数据信息。

其最大网段长度为100m。

对于5类UTP来说使用RJ45连接器；对于1类STP来说使用DB9连接器。

另外，它支持全双工的数据传输，符合EIA586的5类布线标准和IBM的SPT1类布线标准。

100Base-TX采用了一种运行在125MHz下的被称为4B/5B的编码方案，该编码方案将每4bit的数据编制成5bit的数据，挑选时每组数据中不允许出现多于3个0，然后在将4B/5B 码进一步编成NRZI码进行传输。

高速网络技术的发展与未来趋势分析近年来，随着科技的迅猛发展，高速网络技术成为现代社会的重要组成部分。

从最早的2G网络到如今的5G网络，网络的速度和稳定性得到了极大的提升，为人们的生活和工作带来了巨大的便利。

本文将探讨高速网络技术的发展历程以及未来的趋势。

一、高速网络技术的发展历程高速网络技术的发展可以追溯到上世纪90年代，当时的2G网络实现了移动通信的突破。

2G网络主要用于语音和短信传输，但其速度相对较慢，无法满足当时人们对更快速度的需求。

进入21世纪，3G网络的问世标志着高速网络技术进入了一个全新的阶段。

3G网络实现了移动互联网的普及，使人们能够更便捷地浏览网页、聆听音乐、观看视频等。

然而，3G网络的速度仍然有限，对数据传输的要求越来越高。

为了满足人们对更快速度的需求，4G网络应运而生。

4G网络通过增加网络带宽，提高了数据传输速度，实现了更快速的网页浏览、视频播放和文件下载等功能。

4G网络的推广让移动互联网发展迅猛，各种应用如雨后春笋般出现。

二、高速网络技术的现状与挑战目前，5G网络已逐步商用，并在一些地区得到了广泛应用。

5G网络不仅具备比4G更快的下载速度，还能实现更低的延迟和更多的连接数量。

5G的到来给许多领域带来了新的机遇和挑战。

首先是通信行业。

随着5G网络的普及，人们在通信方面将体验到前所未有的便利。

高清视频通话、远程医疗、智能家居等应用将大幅提升。

然而，5G网络的建设和维护成本较高，需要大量的投资和技术支持。

其次是智能交通和物联网领域。

5G的低延迟特性将能为自动驾驶、远程控制等领域提供更好的支持。

同时，大规模的物联网设备将加速普及，人们的生活将更加智能化。

但是，随之而来的对设备安全和隐私保护的担忧也越发重要。

再次是教育和娱乐行业。

高速网络将改变教育的方式，促进在线学习的发展。

同时，高清流媒体和云游戏等娱乐方式也将成为主流。

然而，互联网成瘾等问题也需要引起我们的重视和解决。

三、高速网络技术的未来趋势未来高速网络技术的发展将围绕着以下几个方向展开：1. 6G网络的研发。

以太网技术的进化与发展以太网作为一种局域网技术，自20世纪70年代问世以来，一直在不断进化和发展。

今天，以太网已经成为了现代通信网络的基础，而它的进化也同样影响了这些网络的性能和规模。

本文就以太网技术的进化与发展进行探讨。

1. 初代以太网最初的以太网协议发布于1976年，称为“以太网防碰撞协议”（Ethernet Collision Detect，简称Ethernet CD）。

这个协议使用基带频率传输数据，并且发送数据之前需要先监听通道，确保通道空闲。

但是，由于即使在无数据时仍然需要发送空闲包，这种防碰撞方法的效率并不高。

此外，初代以太网每个传输周期中只能有一个传输活动，而且传输速率只有10Mbps，不足以满足今天的大规模网络需求。

然而，初代以太网的出现奠定了现代局域网技术的基础。

2. 发展至Gigabit Ethernet1995年，IEEE标准组织发布了以太网的第一个千兆位数据传输标准--Gigabit Ethernet。

由于它的速度是以前的100倍，同时也采用严格的标准来规范数据传输和流控制，因此在商业和科研环境中被广泛使用。

此外，Gigabit Ethernet还提供了多种优化特性，例如数据包过滤、优先排队和切片流技术，这使它能够为像VoIP和视频流这样的多媒体应用程序提供可靠的带宽。

3. 10 Gigabit Ethernet10 Gigabit Ethernet（10GbE）标准在2002年被IEEE发布。

这个标准在速度上又将以太网的速度提高到了10Gbps，这比上一代Gigabit Ethernet快了10倍。

同时，10GbE还为现代数据中心和超级计算机提供了更快、更可靠和更实用的局域网服务。

在这一代网络技术中，10GbE采用了全局通道（CX4）和光纤通道技术（Fiber Channel），这使得10GbE成为了现代数据中心中不可或缺的网络技术之一。

4. 25、40、50和100 GbE在以太网技术发展的道路上，25、40、50和100 GbE都是很重要的一步。

第6章高速网络技术自20世纪60年代末美国国防部高级研究计划局（ARPA）主持研制的ARPANET投入运行以来，计算机网络的发展就进入了一个崭新的纪元。

70年代中期，CCITT制定了分组交换网标准X.25。

70年代后期，微型计算机的广泛使用促进了局域网的普及。

进入80年代以来，随着计算机及通信技术的发展以及通信业务的多媒体化，使得宽带通信技术获得了迅速发展。

FDDI、ATM、千兆位以太网……，当今的网络技术精彩纷呈。

本章将着重介绍一些常用的高速网络技术。

6.1 高速总线网数据传输速率为100Mbps的快速以太网是一种高速局域网技术，能够为桌面用户以及服务器或者服务器集群等提供更高的网络带宽。

电气和电子工程师协会（IEEE）专门成立了快速以太网研究组评估以太网传输速率提升到100Mbps的可行性。

该研究组织为快速以太网的发展确立了重要目标，但是在采用哪一种媒体访问方法的问题上却产生了严重的分歧，最终导致研究小组分化为快速以太网联盟和100VG-AnyLAN论坛两个不同的组织。

每一个组织都制定了自己的以太网高速运行规范，即100BaseT和100VG-AnyLAN（适用于令牌环网）。

千兆以太网是对IEEE 802.3以太网标准的扩展，在基于以太网协议的基础之上，将快速以太网的传输速率（100Mbps）提高了10倍，达到了1 Gbps。

因为千兆以太网是以太网技术的改进和提高，所以在以太网和千兆以太网之间可以实现平滑升级。

6.1.1 快速以太网1．快速以太网的发展100BASE-T最初是基于Grand Tunction Networks公司的100BASE-X技术发展而来的，并由快速以太网（Fast Ethernet）联盟所推动。

100BASE-T快速以太网标准是10BASE-T以太网（Ethernet）标准的扩展，它保留了众所周知的以太网观念，同时开发了新的传输技术，使网络速度提高了十倍。

100BASE-T快速以太网由IEEE802.3u标准化。

计算机三级《网络技术》基础知识：高速局域网工作原理1.高速局域网的研究方法传统局域网技术建立在共享介质的基础上，网中所有结点共享一条公共传输介质，典型的控制方法有：CSMA/CD、令牌环和令牌总线。

介质访问控制方法使得每个节点都能够公平使用公共传输介质，如果网络中结点数目增多，每个结点分配的带宽将越来越少，冲突和重发现象将大量增加，网络效率急剧下降，数据传输的延迟增长，网络服务质量下降。

解决方案：(1)增加公共线路的带宽。

优点：仍然是局域网保护用户已有的投资。

(2)将大型局域网划分成若干个用网桥或路由连接的子网。

优点：每个子网作为小型局域网，隔离子网间的通信量，提高网络的安全性。

(3)将共享介质改为交换介质。

优点：交换式局域网的设备是交换机，可以在多个端口之间建立多个并发连接。

交换方式出现后，局域网分为：共享式和交换式局域网。

2.快速以太网(标准IEEE802.3u)以太网采用相同的帧格式，同样的介质访问控制与组网方法，将速率从10Mbps提高10倍到100Mbps。

解决方法只要在MAC子层使用CSMA/CD，在物理层进行必要调整，定义新的物理层标准。

形成快速以太网标准IEEE802.3u。

100base-T标准定义了介质独立接口，它将MAC子层与物理层隔开，传输介质和信号编码方式的变化不会影响MAC子层。

100BASE-T的有关传输介质标准主要有3种：(1)100base-TX：支持2对5类非屏蔽双绞线或2对1类屏蔽双绞线;其中1对用来发送，1对用来接收，是全双工系统，每个结点可同时以100Mbps发送和接收数据。

(2)100base-T4：支持4对3类非屏蔽双绞线，其中3对用于数据传输，1对用于冲突检测。

(3)100base-FX：支持2芯的单模或多模光纤，主要用于高速主干网，从结点到集线器的距离可达2km。

是全双工系统。

3.千兆以太网(标准IEEE802.3z)在电视会议、三维图形与高清晰图像应用中，需要使用更高带宽的局域网。

计算机网络前三章总结第一章：计算机网络概述1.1计算机网络与因特网的产生与发展：计算机网络技术发展的历程：第一阶段：20世纪50年代，计算机网络开始形成。

第二阶段：20世纪60年代，实现了分组交换网。

第三阶段：20世纪70年代，因特网开始形成。

第四阶段：20世纪90年代，计算机网络出现了大发展。

具体表现为以下几个方面：1.因特网迅速扩展与快速发展2.无线局域网和无线城域网快速发展3.三网融合促进了宽带城域网的出现三网融合：计算机网络电信网广播电视网4．物联网技术的形成与发展1.2计算机网络的定义和拓扑结构1.2.1计算机网络的定义：计算机网是“以能够相互共享资源的方式互联的自治计算机系统的集合“1.2.2计算机网络拓扑结构连接到网络中的计算机等各种设备称为结点，把结点连成网络可以有多种结构，我们称之为网络拓扑。

基本的网络拓扑有5种：1.总线形：在总线形拓扑结构中，所有结点连接在一条作为公共传输介质的总线上。

2.星形：在星形拓扑结构中，结点通过点-点通信线路与中心结点连接，所以增减结点非常方便。

3.树形：在树形拓扑结构中，结点按层次进行连接，信息交换主要在上、下结点之间进行。

4.环形：在环形拓扑结构中，结点通过点-点通信线路连接成闭合环路。

5.网状：网状拓扑又被称为无规则型。

在网状拓扑结构中，结点之间的连接是任意的，没有规律的。

1.3计算机网络分类按覆盖的地理范围进行分类，计算机网络可以分为：个人区域网（PAN 0~10m）局域网（LAN 10m~10km）城域网（MAN 10km~100km）广域网（WAN100km~1000km）。

局域网、城域网与广域网三网融合1.4分组交换技术计算机网络的数据交换方式基本上可以分为电路交换和存储转发交换。

存储转发交换方式又可分为报文交换和分组交换。

分组交换又进一步分成数据报和虚电路方式。

1.4.1交换方式1.电路交换：电路交换方式与电话交换的工作过程类似。

这里，电话换成计算机（称为主机），电话交换机换成了数据交换机，电话交换网变成了通信子网。