一.关于以太网的介绍

首先我们要知道什么是以太网，以太网是20世纪80年代初开发的一种通信标准，用于在家庭等本地环境中连接计算机和其他设备。这个本地环境被定义为LAN（Local Area Network），也就是我们平时所说的局域网。在局域网网中，多个设备相连，设备与设备之间可以共享信息。

以太网是一种有线系统，最初使用同轴电缆（Coaxial Cable），现在使用双绞线(Twisted Pair Cable)和光缆(Fiber Optic Cable)。

1983年，电气与电子工程师协会（IEEE）组织的IEEE802.3标准制定了以太网的技术标准，该标准定义了有线以太网的物理层和数据链路层的介质访问控制（MAC），这两层是OSI参考模型中的前两层，物理层包括电缆和设备两部分。

OSI参考模型

二.以太网物理层

1.以太网电缆

如上文所述，以太网电缆有以下几种：

同轴电缆双绞线光缆

（1）双绞线

最常见的线缆是双绞线，包括

速度高达1 Gbps的六类线速度高达10 Gbps的超六类线和七类线5类和超五类线仍在许多现有应用中使用，但速度较低，在10 Mbps至100 Mbps之间，而且更容易受到噪声的干扰。

双绞线

以太网的双绞线利用电缆两端的RJ-45八针连接器，以半双工（Half-Duplex）或全双工(Full-Duplex)模式进行数据的发送和接收。

半双工每次只在一个方向上传递数据，而全双工则可以同时在两个方向上传递数据。

以太网中的全双工可以通过使用两对导线来实现，以允许数据同时在两个方向上传输。

（2）光缆

光缆使用玻璃或塑料光纤作为光脉冲传输数据的导管。它允许以太网以更高的速度传播更远的距离。

玻璃光缆

塑料光缆

光缆使用几种不同类型的连接器，根据我们的需求来进行选择，包括SFP连接器和SC连接器。

光缆连接器

如果想在铺设了双绞线的以太网中使用光纤，那么我们就需要使用以太网光电转换器，也叫光纤收发器，这将使我们的网络具有更高的传输速度，并延长传输距离。

光电转换器

2.以太网设备

（1）交换机和路由器

交换机和路由器充当网络的控制器，将多台计算机甚至网络连接在一起，以实现不同设备之间的通信。

（2）网关和网桥

网关和网桥将多个以太网网络连接在一起，并实现跨网络通信。

网关将两个"不相似"网络连接在一起。

网桥将两个"相似"网络连接在一起，这样你只能看到一个网络。

网关和网桥

三.以太网数据链路层

数据链路层可以分为两个部分：

逻辑链路控制子层（LLC）介质访问控制子层（MAC）

“逻辑链路控制”为以太网上的数据在设备之间传输建立路径。

“介质访问控制”使用分配给网卡的硬件地址来标识特定的计算机或设备，以显示数据传输的源和目的地。

以太网通过使用一种叫CSMA/CD(载波侦听多路访问/冲突检测)的方法在数据链路层中传输数据包。CSMA/CD作为以太网的标准，用于减少数据冲突，提高数据传输的成功率。

此方法首先会检测网络中是否有信息传输，若没有，它将发送第一个比特信息，看是否发生冲突，如果该信息发送成功，它就会接着发送其他信息，同时继续检测冲突。

如果发生冲突，该方法会计算等待时间，然后重新开始整个过程，直到数据传输完成。

当我们在全双工模式下使用更快的以太网并加入交换机时，那么我们可以在交换机端口和设备之间使用星型拓扑结构。与所有设备共享相同路径的总线拓扑相比，它允许更直接的传输路径和更少的冲突。

四.总结

以太网在速度、成本和安装方便性之间取得了良好的平衡，再加上它支持几乎所有流行的网络协议，在计算机市场上被广泛接受。