大佬帶你深入了解以太網(wǎng)，以太網(wǎng)相關(guān)技術(shù)介紹

以太網(wǎng)是現(xiàn)在比較常見的網(wǎng)絡(luò)之一，對于以太網(wǎng)，小編在往期文章中有過諸多介紹。為增進大家對以太網(wǎng)的認識，本文將對以太網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)予以解讀，這些以太網(wǎng)相關(guān)技術(shù)包括共享介質(zhì)、中繼器、集線器等。如果你對以太網(wǎng)具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、共享介質(zhì)

帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問(CSMA/CD)技術(shù)規(guī)定了多臺計算機共享一個通道的方法。這項技術(shù)最早出現(xiàn)在1960年代由夏威夷大學(xué)開發(fā)的ALOHAnet，它使用無線電波為載體。這個方法要比令牌環(huán)網(wǎng)或者主控制網(wǎng)簡單。當(dāng)某臺計算機要發(fā)送信息時，在以下行動與狀態(tài)之間進行轉(zhuǎn)換：

1. 開始- 如果線路空閑，則啟動傳輸，否則跳轉(zhuǎn)到第4步。

2. 發(fā)送- 如果檢測到?jīng)_突，繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)直到達到最小回報時間(min echo receive interval)以確保所有其他轉(zhuǎn)發(fā)器和終端檢測到?jīng)_突，而后跳轉(zhuǎn)到第4步。

3. 成功傳輸- 向更高層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議報告發(fā)送成功，退出傳輸模式。

4. 線路繁忙- 持續(xù)等待直到線路空閑。

5. 線路空閑- 在尚未達到最大嘗試次數(shù)之前，每隔一段隨機時間轉(zhuǎn)到第1步重新嘗試。

6. 超過最大嘗試傳輸次數(shù)- 向更高層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議報告發(fā)送失敗，退出傳輸模式。

因為所有的通信信號都在共享線路上傳輸，即使信息只是想發(fā)給其中的一個終端(destination)，卻會使用廣播的形式，發(fā)送給線路上的所有計算機。在正常情況下，網(wǎng)絡(luò)接口卡會濾掉不是發(fā)送給自己的信息，接收到目標(biāo)地址是自己的信息時才會向CPU發(fā)出中斷請求，除非網(wǎng)卡處于混雜模式(Promiscuous mode)。這種“一個說，大家聽”的特質(zhì)是共享介質(zhì)以太網(wǎng)在安全上的弱點，因為以太網(wǎng)上的一個節(jié)點可以選擇是否監(jiān)聽線路上傳輸?shù)乃行畔?。共享電纜也意味著共享帶寬，所以在某些情況下以太網(wǎng)的速度可能會非常慢，比如電源故障之后，當(dāng)所有的網(wǎng)絡(luò)終端都重新啟動時。

二、中繼器

因為信號的衰減和延時，根據(jù)不同的介質(zhì)以太網(wǎng)段有距離限制。例如，10BASE5同軸電纜最長距離500米 (1,640英尺)。最大距離可以通過以太網(wǎng)中繼器實現(xiàn)，中繼器可以把電纜中的信號放大再傳送到下一段。中繼器最多連接5個網(wǎng)段，但是只能有4個設(shè)備(即一個網(wǎng)段最多可以接4個中繼器)。這可以減輕因為電纜斷裂造成的問題：當(dāng)一段同軸電纜斷開，所有這個段上的設(shè)備就無法通訊，中繼器可以保證其他網(wǎng)段正常工作。

類似于其他的高速總線，以太網(wǎng)網(wǎng)段必須在兩頭以電阻器作為終端。對于同軸電纜，電纜兩頭的終端必須接上被稱作“終端器”的50歐姆的電阻和散熱器，如果不這么做，就會發(fā)生類似電纜斷掉的情況：總線上的AC信號當(dāng)?shù)竭_終端時將被反射，而不能消散。被反射的信號將被認為是沖突，從而使通信無法繼續(xù)。中繼器可以將連在其上的兩個網(wǎng)段進行電氣隔離，增強和同步信號。大多數(shù)中繼器都有被稱作“自動隔離”的功能，可以把有太多沖突或是沖突持續(xù)時間太長的網(wǎng)段隔離開來，這樣其他的網(wǎng)段不會受到損壞部分的影響。中繼器在檢測到?jīng)_突消失后可以恢復(fù)網(wǎng)段的連接。

三、集線器

采用集線器組網(wǎng)的以太網(wǎng)盡管在物理上是星型結(jié)構(gòu)，但在邏輯上仍然是總線型的，半雙工的通信方式采用CSMA/CD的沖突檢測方法，集線器對于減少數(shù)據(jù)包沖突的作用很小。每一個數(shù)據(jù)包都被發(fā)送到集線器的每一個端口，所以帶寬和安全問題仍沒有解決。集線器的總傳輸量受到單個連接速度的限制(10或100 Mbit/s)，這還是考慮在前同步碼、傳輸間隔、標(biāo)頭、檔尾和封裝上都是最小花費的情況。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負載過重時，沖突也常常會降低傳輸量。最壞的情況是，當(dāng)許多用長電纜組成的主機傳送很多非常短的幀(frame)時，可能因沖突過多導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的負載在僅50%左右程度就滿載。為了在沖突嚴重降低傳輸量之前盡量提高網(wǎng)絡(luò)的負載，通常會先做一些設(shè)定以避免類似情況發(fā)生。

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