1. 发展历史
以太网是在20 世纪70 年代初期由Xerox 公司Palo Alto 研究中心推出的。1979 年Xerox、Intel 和DEC 公司正式发布了DIX 版本的以太网规范，1983 年IEEE 802.3 标准正式发布。初期的以太网是基于同轴电缆的，到20 世纪80 年代末期基于双绞线的以太网完成了标准化工作，即我们常说的10BASE-T。随着市场的推动，以太网的发展越来越迅速，应用也越来越广泛。下面简单列一下以太网的发展历程：
（1）20 世纪70 年代初，以太网产生；
（2）1929 年，DEC、Intel、Xerox 成立联盟，推出DIX 以太网规范；
（3）1980 年，IEEE 成立了802.3 工作组；
（4）1983 年，第一个IEEE 802.3 标准通过并正式发布；
（5）通过20 世纪80 年代的应用，10 Mb/s 以太网基本发展成熟；
（6）1990 年，基于双绞线介质的10BASE-T 标准和IEEE 802.1D 网桥标准发布；
（7）20 世纪90 年代，LAN 交换机出现，逐步淘汰共享式网桥；
（8）1992 年，出现了100 Mb/s 快速以太网；
（9）通过100BASE-T 标准（IEEE 802.3u）；
（10）全双工以太网（IEEE 97）；
（11）千兆以太网开始迅速发展（96）；
（12）1 000 Mb/s 千兆以太网标准问世（IEEE 802.3z/ab）；
（13）IEEE 802.1Q 和802.1P 标准出现（98）；
（14）10GE 以太网工作组成立（IEEE 802.3ae）。
2. CSMA/CD
以太网使用 CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection，带有冲突监测的载波侦听多址访问）。我们可以将CSMA/CD 比作一种文雅的交谈。在这种交谈方式中，如果有人想阐述观点，他应该先听听是否有其他人在说话（即载波侦听）。如果这时有人在说话，他应该耐心地等待，直到对方结束说话，然后他才可以开始发表意见。另外，有可能两个人在同一时间都想开始说话，那会出现什么样的情况呢？显然，如果两个人同时说话，这时很难辨别出每个人都在说什么。但是，在文雅的交谈方式中，当两个人同时开始说话时，双方都会发现他们在同一时间开始讲话（即冲突检测），这时说话立即终止。随机地过了一段时间后（回退），说话才开始。说话时，由第一个开始说话的人来对交谈进行控制，而第二个开始说话的人将不得不等待，直到第一个人说完，然后他才能开始说话。
除计算机以外，以太网的工作方式与上面的方式相同。首先，以太网网段上需要进行数据传送的节点对导线进行监听，这个过程称为CSMA/CD 的载波侦听。如果这时有另外的节点正在传送数据，监听节点将不得不等待，直到传送节点的传送任务结束。如果某时恰好有两个工作站同时准备传送数据，以太网网段将发出“冲突”信号。这时，节点上所有的工作站都将检测到冲突信号，因为，这时导线上的电压超出了标准电压。冲突产生后，这两个节点都将立即发出拥塞信号，以确保每个工作站都检测到这时以太网上已产生冲突，导线上的带宽为0 Mb/s。然后，网络进行恢复，在恢复的过程中，导线上将不传送数据。在这一过程中，不属于产生冲突的网段上的节点也要等到冲突结束后才能传送数据。当两个节点将拥塞信号传送完，并过了一段随机时间后，这两个节点便开始将信号恢复到零位。第一个达到零位的工作站将首先对导线进行监听，当它监听到没有任何信息在传输时，便开始传输数据。当第二个工作站恢复到零位后，也对导线进行监听，当监听到第一个工作站已经开始传输数据后，就只好等待了。注意实际上，随机的时间是通过一种算法产生的，这种算法在IEEE 802.3 标准CSMA/CD 文档第55 页可以找到。
在CSMA/CD 方式下，在一个时间段，只有一个节点能够在导线上传送数据。如果其他节点想传送数据，必须等到正在传输的节点的数据传送结束后才能开始传输数据。以太网之所以称作共享介质就是因为节点共享同一根导线这一事实。
3. 冲突域和广播域
我们知道，当以太网发生冲突的时候，网络要进行恢复（即处于回退阶段），此时网络上将不能传送任何数据。因此，冲突的产生降低了以太网导线的带宽，而且这种情况是不可避免的。所以，当导线上的节点越来越多后，冲突的数量将会增加。在以太网网段上放置的最大的节点数将取决于传输在导线上的信息类型。显而易见的解决方法是限制以太网导线上的节点。这个过程通常称为物理分段。物理网段实际上是连接在同一导线上的所有工作站的集合，也就是说，和另一个节点有可能产生冲突的所有工作站被看作是同一个物理网段。经常描述物理网段的另一个词是冲突域，这两种说法指的是同一个意思。
由于各种各样的原因，网络操作系统（NOS）使用了广播。TCP/IP 使用广播从IP 地址中解析MAC 地址，还使用广播通过RIP 协议进行宣告。因此，广播存在于所有的网络上，如果不对它们进行适当的维护和控制，它们便会充斥于整个网络，产生大量的网络通信。前面已经介绍过，广播的目标地址为ffff.ffff.ffff，这个地址将使所有工作站处理该帧。因此，广播不仅消耗了带宽，限制了用户获取实际数据的带宽，而且也降低了用户工作站的处理效率。在这种情况下，所有能够接收其他广播的节点被划分为同一个逻辑网段，也称为广播域。一般来说，逻辑网段定义了第三层网络，如IP 子网等。(www.xing528.com)
4. 以太网的典型设备HUB
在局域网（LAN-Local Area Network）中，每个工作站都通过某种传输介质连接到网络上。一般情况下，服务器不会有很多网络接口卡（NIC）。因此，不可能将所有的工作站都连接到服务器上。因此，局域网中会使用HUB，这是网络中很常用的设备。HUB 是一种典型的采用以太网CSMA/CD 机制的设备，其主要作用是：
（1）被用作网络设备的集中点；
（2）放大信号；
（3）无路径检测或交换。
从HUB 的作用可以看出，HUB 对所连接的LAN 只做信号的中继，工作在网络的物理层，连接在HUB 上的所有物理设备相当于连接在同一根导线上，都处于同一个冲突域和广播域，如图3-17 所示，为防止冲突在CSMA/CD 的控制下数据流在同一时间内必须维持单向，即只能工作在半双工模式。因此，在网络设备很多的情况下，设备之间的冲突将会很严重，并且导致广播泛滥，严重影响网络地性能。
图3-17 由HUB 组成的网络
5. 以太网的技术标准
全双工的以太网，数据通过两种独立的路径传输和接收。只存在两个节点，可以在同一时间对信息进行双向传输，而不会发生冲突。支持全双工的网卡芯片 + 收发线路完全分离物理介质＋点到点的连接（HUB 都是半双工的）。最大吞吐量达到双倍速率，从根本上解决了以太网的冲突问题，目前除HUB 外几乎支持所有的以太网的设备。随着技术发展出现了标准以太网、快速以太网、千兆以太网和万兆以太网，接口类型和传输距离如表3-7 所示。
表3-7 以太网标准对比
最常见的线缆接口为RJ45 水晶头，100base tx rj45 接口是常用的以太网接口，支持10 Mb/s 和100 Mb/s 自适应的网络连接速度，网卡上及HUB 上接口的外观为8 芯母插座（RJ45），其外观和接口引脚定义如表3-8 所示。
表3-8 RJ45 接口定义
6. 端口汇聚
端口汇聚（Link Aggregation），也称为端口捆绑、端口聚集或链路聚集。为交换机提供了端口捆绑的技术，允许两个交换机之间通过两个或多个端口并行连接同时传输数据以提供更高的带宽。端口汇聚是目前许多交换机支持的一个基本特性，其模型如图3-18 所示，典型应用如图3-19 所示。
图3-18 端口汇聚模型
图3-19 端口汇聚应用
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