以太网是用于连接有线局域网 ( LAN ) 或广域网 (WAN) 中的设备的传统技术。它使设备能够通过协议相互通信 ,协议是一组规则或通用网络语言。
以太网描述了网络设备如何格式化和传输数据,以便同一 LAN 或园区网络上的其他设备可以识别、接收和处理信息。以太网电缆是数据传输的物理封装布线。
使用电缆访问地理本地网络(而不是无线连接)的连接设备可能使用以太网。从企业到游戏玩家,不同的最终用户都依赖以太网连接的优势,包括可靠性和安全性。
与无线 LAN ( WLAN ) 技术相比,以太网通常不易受到干扰。与无线技术相比,它还可以提供更高程度的网络安全和控制,因为设备必须使用物理布线进行连接。这使得外部人员很难访问网络数据或劫持未经批准的设备的带宽。
为什么使用以太网?
以太网用于连接网络中的设备,并且仍然是一种流行的网络连接形式。对于特定组织(例如公司办公室、学校校园和医院)使用的本地网络,以太网因其高速、安全性和可靠性而被使用。
与当时的竞争技术(例如 IBM 的 令牌环)相比,以太网最初因其低廉的价格而变得流行。随着网络技术的进步,以太网不断发展并提供更高水平性能的能力确保了其持续普及。在其发展过程中,以太网还保持了向后兼容性。
以太网最初的每秒 10 兆比特的吞吐量在 20 世纪 90 年代中期增加了十倍,达到 100 Mbps。电气和电子工程师协会 (IEEE) 通过连续更新继续提供更高的性能。当前版本的以太网可支持高达每秒 400 吉比特(Gbps) 的操作。
以太网的优点和缺点
以太网为用户带来了很多好处,这就是它如此受欢迎的原因。然而,也有一些缺点。
以太网的优点
- 成本相对较低;
- 向后兼容性;
- 一般抗噪音;
- 良好的数据传输质量;
- 速度;
- 可靠性; 和
- 数据安全,可以使用常见的防火墙。
以太网的缺点
- 适用于较小、距离较短的网络;
- 行动不便;
- 使用较长的电缆会产生串扰;
- 不能很好地与实时或交互式应用程序配合使用;
- 速度随着交通量的增加而降低;
- 接收方不确认数据包的接收;和
- 当试图追踪导致问题的特定电缆或节点时,故障排除非常困难。
以太网与 Wi-Fi
Wi-Fi 是最流行的网络连接类型。与以太网等有线连接类型不同,它不需要连接物理电缆。相反,数据通过无线信号传输。
以太网和 Wi-Fi 连接之间的差异
以太网连接
- 通过电缆传输数据;
- 移动性有限,因为需要物理电缆;
- 比 Wi-Fi 更快、更可靠、更安全;
- 速度一致;
- 不需要数据加密;
- 更低的延迟;和
- 安装过程比较复杂。
无线网络连接
- 通过无线信号而不是通过电缆传输数据;
- 更好的移动性,因为不需要电缆;
- 不像以太网那样快速、可靠或安全;
- 更方便——用户可以从任何地方连接到互联网;
- 速度不一致——Wi-Fi容易出现信号干扰;
- 需要数据加密;
- 比以太网延迟更高;和
- 更简单的安装过程。
以太网的工作原理
IEEE 在 IEEE 802.3标准系列中指定 以太网协议涉及开放系统互连 ( OSI ) 模型上的第 1 层(物理层)和第 2 层(数据链路层)。
以太网定义了两种传输单元:数据包和帧。该帧包括正在传输的数据的有效负载以及以下内容:
- 发送方和接收方的物理媒体访问控制 (MAC) 地址;
- 虚拟 LAN (VLAN) 标记和服务质量 (QoS) 信息;和
- 用于检测传输问题的纠错信息。
每个帧都包装在一个数据包中,该数据包包含几个字节的信息,用于建立连接并标记帧的起始位置。
Xerox 的工程师在 20 世纪 70 年代首次开发了以太网。以太网最初是通过同轴电缆运行的 。早期以太网通过集线器 (负责传输网络数据的第一层设备)使用菊花链或星形拓扑将多个设备连接到网段中 。目前,典型的以太网 LAN 使用特殊等级的双绞线电缆或光纤电缆。
如果共享集线器的两个设备尝试同时传输数据,数据包可能会发生冲突并造成连接问题。为了缓解这些数字流量拥堵,IEEE 开发了带冲突检测的载波侦听多路访问 (CSMA/CD) 协议。该协议使设备能够在启动新传输之前检查给定线路是否正在使用。
后来,以太网集线器很大程度上让位于网络交换机。由于集线器无法区分网段上的点,因此它无法直接从 A 点发送数据到 B 点。 相反,每当网络设备通过输入端口发送传输时,集线器就会复制数据并将其分发给所有网络设备。可用的输出端口。
相比之下,交换机智能地仅向任何给定端口发送用于其设备的流量,而不是网段上任何和所有传输的副本,从而提高安全性和效率。
与其他网络类型一样,所涉及的计算机必须包含网络接口卡 (NIC) 才能连接到以太网。
以太网电缆的类型
IEEE 802.3 工作组于 1983 年批准了第一个以太网标准。此后,该技术不断发展并拥抱新媒体、更高的传输速度和帧内容的变化。
以下是一些变化:
- 引入 802.3ac 是为了适应 VLAN 和优先级标记。
- 802.3af 定义了以太网供电 ( PoE ),这对于大多数 Wi-Fi 和互联网协议 (IP) 电话部署至关重要。
- 802.11a、802.11b、802.11g、802.11n、802.11ac 和 802.11ax 定义了相当于 WLAN 的以太网。
- 802.3u 引入了 100BASE-T(也称为快速以太网),数据传输速度高达 100 Mbps。术语 BASE-T 表示使用双绞线布线。
千兆位以太网的速度为 1,000 Mbps(1 千兆位或每秒 10 亿位 (bps))、 10 GbE、高达 10 Gbps 等。随着时间的推移,每个连接的典型速度往往会增加。
网络工程师使用 100BASE-T 执行以下操作:
- 连接最终用户计算机、打印机和其他设备;
- 管理服务器和存储;和
- 为网络骨干网段实现更高的速度。
以太网电缆将网络设备连接到适当的路由器或调制解调器。不同的电缆具有不同的标准和速度。例如,5 类 (Cat5) 电缆支持传统以太网和 100BASE-T 以太网。5e 类 (Cat5e) 电缆可处理 GbE,而 6 类 (Cat6) 电缆可处理 10 GbE。
还存在连接两个相同类型设备的以太网交叉电缆。这些电缆使两台计算机之间无需交换机或路由器即可连接。