(北京交通大学通信与信息工程学院，北京 100044)
摘 要：本文简要介绍了当今以太网技术的发展概况，对不同发展阶段的以太网技术、特点、构架进行论述和比较，同时指出以太网存在的问题，并展望了其应用的前景。
关键词：以太网；csma/cd；ieee 802.3
中图分类号：tp393.11  文献标识码：a  文章编号：1007—6921(2007)07—0083—03
1 概述
      以太网(ethernet)是在70年代首先由xerox公司开发的一种基带局域网(lan)规范。80年代初首次公布出版，1982年又进行了修改。不久又公布了与ieee(电子电气工程师协会)802.3一致的以太网规范。以太网和ieee 802.3的规定虽然有很多不同，但在术语上通常认为以太网与ieee 802.3是兼容的。当今，新一代多媒体、群件(groupware)、影像传输和数据库产品的信息量猛增使速率为10mb/s的以太网面临严峻挑战，从而迫使以太网向更高的速度发展。为提高以太网的工作速率，电气和电子工程师协会(ieee)相关组起草了802.3u-100 -t标准规范，1995年7月获得批准，从而将以太网速率提升到100mb/s，并且维持原来csma/c
d以太网传输协议。1998年将光纤通道和ieee802.3协议栈相结合形成千兆以太网协议栈草案，形成了将快速以太网速率提高一个量级的1000 -x千兆以太网。1999年该草案成为ieee802.3ab/ieee802.3z标准。接着2000年又制订了10000 -x以太网协议草案，即ieee802.3ae标准草案。30来年的历史，由于技术不断更新，特别是近年来，千兆以太网的实用化以及与光纤技术的有机结合，使以太网帧信号不但可实现长距离(达100km)传输而且用简单方法便可实现“干线直接到桌面”。这一切不但使以太网技术占领了局域网(lan)广大领域，而且其技术更向城域网(man)和广域网(wan)迈进，至今仍然焕发勃勃生机，使以太网为数据网乃至整个通信网的发展开辟了锦绣前程。
      以太网技术在局域网中的成功缘于以下几个因素:①具有强大的用户基础。现在世界上至少80%以上的局域网采用以太网技术。②易于移植和升级。对于所有以太网技术，一样的帧结构和帧长度，不需做网络调整；星型集线器的应用和基于10/100 -t的网卡及交换技术，100mbit/s快速以太网标准的建立，ieee802.3标准，10ge(万兆以太网)协议已经标准化。都提供了一个非常好的升级途径，使升级更容易。③低成本。以太技术无论在局域网、接入网还是将可能进入的城域网、广域网在价格上与其他技术相比都具有优越性。④培训成本低。因为不同版本以太网的帧结构和网络拓扑结构是一致的，标准化程度高，因此它的培训成本比较低。而且几乎所有的操作系统和应用协议都与以太网兼容。⑤不断提高的qos和网管能力。802.1p、802.1q和802.1w使以太网技术具有优先级控制、vlan和类似于sdh的快速自愈能力，并且可利用mpls提供具有qos的宽带服务。
2 以太网体系结构
      在以太网中数据链路层被分割为两个子层，因为在传统的数据链路控制中缺少对包含多个源地址和多个目的地址的链路进行访问管理所需的逻辑控制，另外也使局域网体系结构能适应多种通信介质。换句话说，在逻辑链路控制(llc)不变的条件下，只需改变媒体访问控制(mac)便可适应不同的媒体和访问方法，mac子层与介质材料相对无关。
      物理层又分为两个接口：媒体相关接口(mdi)和连接单元接口(aui)。其中媒体相关接口随媒体而改变，但不影响llc和mac的工作；以太网的分层结构从网络分层看，以太网的每一个新的标准都兼容以前的标准，而且不改变上层协议。其分层结构图如图1所示。
      从各种速率以太网分层结构图我们可以看到，以太网只对物理层和媒质访问层(mac)定义。以太网发展过程中，协议的修改基本是在物理层进行的，网络层以上是不改动的。在ip网络中，以太网协议的修改，不直接涉及tcp/ip协议。mac层重要功能之一就是成帧，当这些以太网帧一致时，mac层基本上不用作改动。10ge作广域传输时，mac层才做相应的改动。以太网的传输媒质从开始基于总线共享的同轴电缆到后来的铜线、光纤、无线等;传输方式从基于csma/cd的半双工到全双工(10ge只支持全双工方式)；编码方式从10Ｍ以太网的曼彻斯特编码、快速以太网的4b5b和8b6t到ge的8b10b以及10ge的64b66b和8b10b；这些变化都只体现在物理层和媒质访问层的改变上。
3 以太网协议
      ieee 802.3所用的媒体访问方法采用带有碰撞检测的载波侦听多路访问(csma/cd)技术。在这种方式中，一个工作站在发送前，首先使用载波侦听协议侦听媒体上是否有收发活动，也就是载波是否存在。当侦听到媒体空闲时，立即开始进行传输。如果侦听到有载波存在，工作站便推迟自己的传输，退避一段时间后再试。如果两个工作站同时试图进行传输，将会造成彼此间的干扰，这种现象称为碰撞。这是一种正常现象，因为媒体上连接的所有工作站的发送都基于媒体上是否有载波，所以称为载波侦听多路访问(csma)。