以太網(wǎng)的工作原理
還記得以太網(wǎng)的多路訪問和共享介質(zhì)意味著線路上的所有站點(diǎn)會收到所有傳輸數(shù)據(jù)并檢查自己是否是目標(biāo)接收方嗎?網(wǎng)橋便利用這個特性在各個網(wǎng)段間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。在上圖中,網(wǎng)橋?qū)⒕W(wǎng)段1和網(wǎng)段2連接在一起。如果站點(diǎn)A或B要發(fā)送數(shù)據(jù),網(wǎng)橋?qū)⑹盏骄W(wǎng)段1上傳輸?shù)臄?shù)據(jù),它應(yīng)如何響應(yīng)該流量呢?它可以像轉(zhuǎn)發(fā)器一樣自動將該幀發(fā)送到網(wǎng)段2上,但是這并不能減輕堵塞現(xiàn)象,因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在的行為與單個長網(wǎng)段沒有區(qū)別。
網(wǎng)橋的目標(biāo)在于減少兩個網(wǎng)段上不必要的網(wǎng)絡(luò)流量。為了做到這一點(diǎn),在決定如何處理幀之前,它會檢查幀的目標(biāo)地址。如果目標(biāo)地址是站點(diǎn)A或B,那么便無需將幀發(fā)送到網(wǎng)段2上。因此,網(wǎng)橋不會執(zhí)行任何操作。我們可以說,網(wǎng)橋過濾或丟棄了該幀。如果目標(biāo)地址是站點(diǎn)C或D,或者是一個廣播地址,那么網(wǎng)橋會將該幀傳輸(或者說轉(zhuǎn)發(fā))到網(wǎng)段2。通過轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包,網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)了上圖中所有四臺設(shè)備的相互通信。此外,由于網(wǎng)橋可以根據(jù)需要過濾掉數(shù)據(jù)包,在站點(diǎn)A向站點(diǎn)B發(fā)送數(shù)據(jù)的同時,站點(diǎn)C也可以向站點(diǎn)D發(fā)送數(shù)據(jù),兩個對話可以同時進(jìn)行!
交換機(jī)是比網(wǎng)橋更先進(jìn)的類似產(chǎn)品,它不僅功能與網(wǎng)橋相當(dāng),而且為網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點(diǎn)提供了一個專用網(wǎng)段。為了解決網(wǎng)絡(luò)分段造成的問題,以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)使用了網(wǎng)橋。網(wǎng)橋可將兩個(或更多)網(wǎng)段連接在一起,與轉(zhuǎn)發(fā)器一樣能夠提高網(wǎng)絡(luò)直徑,但是網(wǎng)橋的不同之處在于它還有助于控制網(wǎng)絡(luò)流量。網(wǎng)橋可以發(fā)送和接收傳輸?shù)臄?shù)據(jù),這和其他任何節(jié)點(diǎn)一樣,但是它在功能上與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)并不相同。網(wǎng)橋不會產(chǎn)生任何自己的流量,因?yàn)樗c轉(zhuǎn)發(fā)器相同,只是重復(fù)它從其他站點(diǎn)那里聽到的內(nèi)容。(最后一句的表述并不完全準(zhǔn)確:網(wǎng)橋會產(chǎn)生一種特殊的以太網(wǎng)幀,使得它們能夠與其他網(wǎng)橋進(jìn)行通信,但是這并不屬于本文的討論范疇。) 以太網(wǎng)介質(zhì)
路由器
網(wǎng)橋允許不同網(wǎng)段同時進(jìn)行對話,從而減少了網(wǎng)絡(luò)擁堵,但是它們在對流量進(jìn)行分段方面存在一些局限。
網(wǎng)橋的一個重要特征便是:它會向所有連接的網(wǎng)段轉(zhuǎn)發(fā)以太網(wǎng)廣播。這種行為很有必要,因?yàn)橐蕴W(wǎng)廣播的目標(biāo)是網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點(diǎn),但是對于過于龐大的網(wǎng)橋網(wǎng)絡(luò),這種做法也會帶來問題。如果網(wǎng)橋網(wǎng)絡(luò)中的大量站點(diǎn)都發(fā)送廣播,與所有這些設(shè)備處于同一個網(wǎng)段中一樣,會發(fā)生嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)擁堵。
路由器是一種高級的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,可以將單個網(wǎng)絡(luò)從邏輯上劃分為兩個單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)。盡管以太網(wǎng)廣播可以通過網(wǎng)橋到達(dá)網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點(diǎn),但是它們無法通過路由器,因?yàn)槁酚善餍纬闪司W(wǎng)絡(luò)的邏輯邊界。
路由器所基于的協(xié)議獨(dú)立于具體的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(如以太網(wǎng)或下文要討論的令牌環(huán)網(wǎng))。它可以將使用不同網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)(不論是局域網(wǎng)還是廣域網(wǎng))輕松連接在一起。因此,它在將世界各地的設(shè)備連接到全球互聯(lián)網(wǎng)的工作中得到了廣泛應(yīng)用。
請參見路由器工作原理查看對該技術(shù)的詳細(xì)討論。
交換以太網(wǎng)
從外表看起來,現(xiàn)代以太網(wǎng)經(jīng)常完全不同于其歷史前輩。早期以太網(wǎng)中使用長長的同軸電纜來連接多個站點(diǎn),而現(xiàn)代化的以太網(wǎng)則使用雙絞線或光纖以放射模式連接站點(diǎn)。早期以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度為每秒10M,而現(xiàn)代以太網(wǎng)的傳輸速度為100或1,000M!
也許現(xiàn)代以太網(wǎng)中最振奮人心的技術(shù)進(jìn)展應(yīng)該是交換以太網(wǎng)的使用。交換以太網(wǎng)用針對每個站點(diǎn)的專用網(wǎng)段取代了早期以太網(wǎng)的共享介質(zhì)。這些網(wǎng)段連接到一臺交換機(jī),該交換機(jī)工作起來非常類似于網(wǎng)橋,但是它可以連接眾多的單站點(diǎn)網(wǎng)段。今天的某些交換機(jī)可支持?jǐn)?shù)百個專用網(wǎng)段。網(wǎng)段上的設(shè)備只有交換機(jī)和終端站點(diǎn),因此站點(diǎn)發(fā)送的所有數(shù)據(jù)到達(dá)另一個節(jié)點(diǎn)之前,交換機(jī)都可以首先得到它。然后,交換機(jī)會將該幀轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的網(wǎng)段,這與網(wǎng)橋的作用一樣,但是因?yàn)樗芯W(wǎng)段都只包含一個節(jié)點(diǎn),所以只有目標(biāo)節(jié)點(diǎn)能夠接收到該幀。這樣在一個交換網(wǎng)絡(luò)上就可以同時進(jìn)行許多對話。
全雙工以太網(wǎng) 以太網(wǎng)的交換技術(shù)催生了另一項(xiàng)技術(shù),即全雙工以太網(wǎng)。全雙工是一個數(shù)據(jù)通信術(shù)語,指的是能夠同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。 早期以太網(wǎng)是半雙工的,也就是說在一個時間只能沿一個方向移動數(shù)據(jù)。在徹底的交換網(wǎng)絡(luò)中,節(jié)點(diǎn)只能與交換機(jī)通信,而且永遠(yuǎn)不會與其他節(jié)點(diǎn)直接進(jìn)行通信。此外,交換網(wǎng)絡(luò)還使用雙絞線或光纖,它們在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時使用不同的導(dǎo)線。在這種類型的環(huán)境中,以太網(wǎng)站點(diǎn)可以拋棄沖突檢測過程并根據(jù)自身需要隨時發(fā)送數(shù)據(jù),因?yàn)樗鼈兪俏ㄒ荒軌蛟L問介質(zhì)的設(shè)備。因此,在終端站點(diǎn)向交換機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時,交換機(jī)也可以向站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù),這就營造了一個無沖突環(huán)境。 您可能聽說過“802.3”這個詞,它被用來取代以太網(wǎng)這個術(shù)語或與其結(jié)合使用。“以太網(wǎng)”最初指的是按照Digital、英特爾和施樂公司的標(biāo)準(zhǔn)建立的網(wǎng)絡(luò)。(因此,它也稱作DIX標(biāo)準(zhǔn)。) 1980年2月,電氣及電子工程師學(xué)會(IEEE)設(shè)立了一個委員會,負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化。IEEE將該委員會稱為802工作組,這是以它成立日期的年和月來命名的。802工作組的附屬委員會分別負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不同方面。IEEE使用802.X這樣的數(shù)字編號來區(qū)分各個附屬委員會,其中的X代表每個附屬委員會的唯一編號。802.3工作組對CSMA/CD網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化,該網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)作方式與DIX以太網(wǎng)相同。 以太網(wǎng)和802.3在術(shù)語和幀的數(shù)據(jù)格式上略有不同,但是在大部分方面都完全相同?,F(xiàn)在,以太網(wǎng)這個術(shù)語已經(jīng)成為了對DIX以太網(wǎng)和IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)稱。 可替代以太網(wǎng)的最常見局域網(wǎng)技術(shù)是由IBM開發(fā)的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù),稱作令牌環(huán)。以太網(wǎng)通過各次傳輸之間的隨機(jī)空隙來控制對介質(zhì)的訪問,而令牌環(huán)網(wǎng)則采用一種嚴(yán)格的順序訪問方法。令牌環(huán)網(wǎng)將節(jié)點(diǎn)在邏輯上排列為一個環(huán)形,如下圖所示。節(jié)點(diǎn)圍繞該環(huán)沿一個方向轉(zhuǎn)發(fā)幀,并且在轉(zhuǎn)發(fā)一整圈后將該幀刪除。 令牌環(huán)網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)不偵聽載波信號或檢測沖突,使用令牌幀的目的就在于保證站點(diǎn)能夠發(fā)送數(shù)據(jù)幀而無需擔(dān)心其他站點(diǎn)的干擾。由于在沿著環(huán)傳遞令牌之前站點(diǎn)只能發(fā)送一個數(shù)據(jù)幀,所以環(huán)中的所有站點(diǎn)都會被輪到,從而能夠公平地輪流進(jìn)行通信。令牌環(huán)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率通常為4或16M。 光纖分布數(shù)據(jù)接口(FDDI)是另外一種令牌傳遞技術(shù),它使用一對光纖環(huán),兩個環(huán)以相反方向各自傳遞一個令牌。FDDI網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度為100M,這使它們成為了當(dāng)時最流行的高速網(wǎng)絡(luò)。但是隨著更便宜、更易于管理的100M以太網(wǎng)的出現(xiàn),F(xiàn)DDI已經(jīng)日趨衰落。 異步傳輸模式 我們要介紹的最后一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是異步傳輸模式,即ATM。ATM網(wǎng)絡(luò)模糊了局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間的界限,它能夠連接多種不同設(shè)備,而且具有高可靠性和高速度,即便是橫跨整個國家/地區(qū)也是如此。ATM網(wǎng)絡(luò)不但適于傳輸數(shù)據(jù),而且適于傳輸語音和視頻數(shù)據(jù),因此用途廣泛且易于擴(kuò)展。ATM盡管并沒有像當(dāng)初預(yù)計(jì)那樣迅速地為人接受,但仍然是一種能滿足未來需要的可靠網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 以太網(wǎng)目前仍然受到廣泛歡迎。30年來,以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)得到了整個行業(yè)的廣泛接受,它廣為人知并被人深刻理解;這使得其配置和故障排除過程都很輕松。隨著其他技術(shù)的不斷進(jìn)步,以太網(wǎng)也將與時俱進(jìn),在速度和功能上更上一層樓。
以太網(wǎng)還是802.3?
令牌環(huán)
評論