什么是以太网?

以太网是一种网络技术,包括将台式机或笔记本电脑插入局域网 (LAN) 所需的协议、端口、电缆和计算机芯片,通过同轴或光纤电缆快速传输数据。

以太网是Xerox在1970年开发的一种通信技术,它通过有线连接,连接网络中的计算机。它连接局域网(LAN) 和广域网(WAN)系统。借助 LAN 和 WAN,打印机和笔记本电脑等多种设备可以跨建筑物、住宅甚至小型社区连接。

它提供了一个简单的用户界面,便于连接多个设备,包括以太网交换机、路由器和 PC。只需一个路由器和几个以太网连接,就可以构建局域网(LAN),使用户能够在所有连接的设备之间进行通信。这是因为笔记本电脑具有以太网连接器,电缆插入其中,另一端连接到路由器。

在建立以太网连接时,大多数以太网设备与慢速设备兼容,但是连接速度将由最弱的组件决定。

无线网络在许多地方已经取代了以太网,但后者在有线网络中仍然更加普遍。有线网络比无线网络更可靠,更不容易受到干扰。这是许多企业和组织继续采用以太网的主要原因。

以太网在 1998 年庆祝成立 25 周年,随着技术的进步,它经历了多次修订。以太网随着其功能的扩展和发展而不断重新设计。今天,它是全球使用最广泛的网络技术之一。

以太网的定义

以太网是如何演变的?

以太网于 1970 年初在Xerox Palo Alto Research Center(PARC)由包括David Boggs和Robert Metcalfe在内的一个小组创建。1983年, IEEE将其批准为标准。

Robert Metcalfe在1973年为Xerox PARC撰写的一份文件中提出了以太网的概念,标志着以太网发展的开始。Robert Metcalfe基于Aloha系统构建了以太网,这是1968年在夏威夷大学开始的一项早期网络计划。他在1973年确定该技术已经超越了其最初的名称Alto Aloha Network,并将其更名为以太网。

Metcalfe和Boggs以及他们在Xerox公司的同事Charles Thacker和Butler Lampson将在四年后成功地为以太网技术注册商标。

1980年,Xerox与Digital Equipment Corporation和Intel合作创建了第一个10 Mbps以太网标准。与此同时,IEEE局域网和城域网(LAN/MAN)标准委员会着手制定等效的开放标准。LAN/MAN 委员会成立了一个以太网小组委员会,名称为 802.3。IEEE于1983年通过了第一个以太网802.3标准,并于1985年正式发布。

以太网如何工作?

以太网的工作原理是怎样的?以太网协议采用星形拓扑或线性总线,这是 IEEE 802.3 标准的基础。在 OSI 网络结构中,此协议在物理层和数据链路层(前两个级别)工作。以太网将数据连接层分为两个不同的层:逻辑链路控制层和介质访问控制 (MAC)层。

网络系统中的数据连接层主要关注将数据包从一个节点传输到另一个节点。以太网采用称为 CSMA/CD(载波检测多址/冲突检测)的访问机制,使每台计算机能够在通过网络传输数据之前侦听连接。

以太网还使用两个组件传输数据:数据包和帧。帧包含发送的数据有效负载以及以下内容:

  • 发件人和收件人的 MAC 和物理地址
  • 用于识别传输故障的纠错数据
  • 有关虚拟局域网 (VLAN) 标记以及服务质量 (QoS) 的信息

每个帧都封装在包含许多字节数据的数据包中,以设置连接并标识帧的起始点。

以太网连接的关键组件

以太网连接包括以下内容:

  • 以太网协议:该协议由Xerox公司在 1970 年开发。如前所述,它是一系列标准,用于控制以太网组件之间如何发送数据。
  • 以太网端口:以太网端口是计算机网络基础设施上的开口,可以插入以太网电缆。它支持带有 RJ-45 连接器的电缆。大多数计算机上的以太网连接器用于将设备连接到有线连接。计算机的以太网端口链接到安装在主板上的以太网网络适配器(也称为以太网卡)。路由器可能包含许多以太网端口,以支持各种有线网络设备。
  • 以太网网络适配器:以太网适配器是适合主板上的插槽并允许计算机连接到局域网 (LAN) 的芯片或卡。过去,这些总是与台式计算机一起使用。以太网现已集成到笔记本电脑和台式机主板的芯片组中。
  • 以太网电缆:以太网电缆(通常称为网络电缆)将计算机连接到调制解调器、路由器或以太网交换机。 以太网电缆由 RJ45 连接、内部电缆和塑料护套组成。

以太网的主要用途

以太网现在已成为当今高度互联的数字世界中几乎无处不在的技术。这是因为它:

  • 改善消费者的互联网体验:当他们的无线Wi-Fi数据连接速度不足时,家中的许多人会部署以太网连接。以太网通常用于链接局域网 (LAN) 和广域网 (WAN) 中的多个设备。
  • 提供高带宽连接:以太网提供每秒 10、100、1000、10000、40000 和 100000 兆(Mbps) 的数据传输速率。最初创建以太网时,频段以兆每秒(Mbps) 为单位定义,但目前以千兆位每秒 (Gbps) 计算。
  • 根据预算、区域和要求提供不同的速度选项:标准以太网的最高速度为 10Mbps,而快速以太网的最高速度为 100Mbps,千兆以太网的最高速度为 1Gbps,而 10 Gb 以太网的最高速度为 10Gbps。
  • 在成本和性能之间取得平衡:以太网因其实惠的价格和与任何后续网络设备的兼容性而被广泛使用。以太网速度在1983年约为10Mbps,现在超过400Gbps。以太网因其快速的速度、网络安全和可靠性而被公司、医院、学校、大学和工业领域广泛使用。
  • 增强 Wi-Fi 网络的功能:近年来,Wi-Fi 变得越来越流行。由于技术改进,Wi-Fi提高了速度并提供广泛的覆盖范围。Wi-Fi 传输只能同时支持有限数量的设备。在频繁具有Wi-Fi盲区的旧建筑物中,以太网连接是必不可少的。
  • 实施更高的安全性:以太网具有比 Wi-Fi 更安全的优势。Wi-Fi 热点范围内的任何人都可以访问通过无线电传输的数据。由于无线电信号传递信息,因此很容易被盗。相比之下,以太网提供的数据只能在局域网上访问。
  • 支持直流(DC)电力传输:顾名思义,以太网供电 (POE) 是通过以太网连接提供能源供应。它为许多设备供电,包括闭路电视摄像机和无线接入点。以太网供电的主要优点之一是不需要不同的电源。这对于将设备放置在远离最近电源的位置特别有用。

即使在高速无线连接时代,特别是随着Wi-Fi 6的出现,以太网仍然具有相关性。对于许多地区来说,它仍然是获得互联网接入的最佳方式,大多数家庭都有连接到路由器或集线器的以太网连接。以太网交换机市场尽管已经存在多年,但仍在不断增长。对于企业而言,以太网是网络基础设施的重要组成部分。通过了解以太网的工作原理,您可以优化有线互联网连接的功能。

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