以太网交换概述

Posted 2021-03-03 dragonbo

以太网交换概述简介

定义

以太网最早是指由DEC（Digital Equipment Corporation）、Intel和Xerox组成的DIX（DEC-Intel-Xerox）联盟开发并于1982年发布的标准。经过长期的发展，以太网已成为应用最为广泛的局域网，包括标准以太网（10 Mbit/s）、快速以太网（100 Mbit/s）、千兆以太网（1000 Mbit/s）和万兆以太网（10 Gbit/s）等。IEEE 802.3规范则是基于以太网的标准制定的，并与以太网标准相互兼容。

在TCP/IP中，以太网的IP数据报文的封装格式由RFC894定义，IEEE802.3网络的IP数据报文封装由RFC1042定义。当今最常使用的封装格式是RFC894定义的格式，通常称为Ethernet_II或者Ethernet DIX。

 说明：

为区别两种帧，本文以Ethernet_II称呼RFC894定义的以太帧，以IEEE802.3称呼RFC1042定义的以太帧。

发展历史

早在1972年，Robert Metcalfe（被尊称为“以太网之父”）作为网络专家受雇于Xerox公司，当时他的第一个任务是把Xerox公司Palo Alto研究中心（PARC）的计算机连接到Arpanet（Internet的前身）。同年底，Robert Metcalfe设计了一套网络，把PARC的计算机连接起来。因为该网络是以ALOHA系统（一种无线电网络系统）为基础的，又连接了众多的Xerox公司Palo Alto研究中心的计算机，所以Metcalfe把它命名为ALTO ALOHA网络。ALTO ALOHA网络在1973年5月开始运行，Metcalfe把这个网络正式命名为以太网（Ethernet），这就是最初的以太网试验原型，该网络运行速率为2.94Mbps，网络运行的介质为粗同轴电缆。1976年6月，Metcalfe和他的助手David Boggs发表了一篇名为《以太网：区域计算机网络的分布式包交换技术》（Ethernet: Distributed Packet Switching for Local Computer Networks）的文章。1977年底，Metcalfe和他的三位合作者获得了“具有冲突检测的多点数据通信系统”（"Multipoint data communication system with collision detection"）的专利。从此，以太网就正式诞生了。

经过多年的技术发展，以太网是当前应用最普遍的局域网技术，它很大程度上取代了其他局域网标准。如令牌环、FDDI和ARCNET。历经100M以太网在上世纪末的飞速发展后，目前千兆以太网甚至10G以太网正在国际组织和领导企业的推动下不断拓展应用范围。

目的

以太网是当今现有局域网LAN（Local Area Network）采用的最通用的通信协议标准。该标准定义了在局域网中采用的电缆类型和信号处理方法。

以太网是建立在CSMA/CD机制上的广播型网络。冲突的产生是限制以太网性能的重要因素，早期的以太网设备如HUB是物理层设备，不能隔绝冲突扩散，限制了网络性能的提高。而交换机做为一种能隔绝冲突的二层网络设备，极大的提高了以太网的性能，并替代HUB成为主流的以太网设备。然而交换机对网络中的广播数据流量不做任何限制，这也影响了网络的性能。通过在交换机上划分VLAN和采用L3交换机可解决这一问题。

以太网作为一种原理简单，便于实现同时又价格低廉的局域网技术已经成为业界的主流。而更高性能的千兆以太网和万兆以太网的出现更使其成为最有前途的网络技术。