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以太网历史及关键技术

供稿:武汉波仕电子有限公司 2013/5/16 14:58:33

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  • 关键词: 以太网 工业以太 局域网 网络通讯 千兆 百兆
  • 摘要:以太网是局域网技术的一种,其他的局域网技术包括令牌环、FDDI、ATM等。以太网以其诸多方面的优势在很大程度上取代了其他局域网技术,成为目前应用最为普遍的局域网技术。

以太网是局域网技术的一种,其他的局域网技术包括令牌环、FDDI、ATM等。以太网以其诸多方面的优势在很大程度上取代了其他局域网技术,成为目前应用最为普遍的局域网技术。

以太网是在1972年由Xerox Palo Alto研究中心Bob Metcalf 和David Boggs发明的,最初的以太网与Ethernet并不是指同一事物。在以太网技术日益发展,走向成熟后,人们已经不太区分两者的区别,一般意义上两者含义相同。

以太网的主要网络特征包括
1. 差分信号,串行数据传输,全双工通信;
2. 传输速率:10Mbps,100Mbps,1Gbps,10Gbps或自适应;
3. 网络组成:单机-集线器/交换机-子网-域;
4. 通信介质:双绞线,粗缆,细缆或光缆。

以太网使用总线型的网络拓扑结构,以太网总线,即EMAC总线。以太网拓扑的相关设备有集线器,交换机,路由器等。通常按传输速率来划分以太网:10M以太网,快速以太网(100Mbps),千兆位以太网(1Gbps),万兆位以太网(10Gbps)。

以太网的关键技术载波监听多路访问及冲突检测通信控制机制

通信控制机制CSMA/CD,算法规定了同一以太网内的多台计算机共享一个通道的方法,CSMA/CD控制规程的核心问题:解决在公共通道上以广播方式传送数据中可能出现的问题(主要是数据碰撞问题)。控制过程包含4个处理内容:侦听、发送、检测、冲突处理。


1. 侦听:通过专门的检测机构,在站台准备发送前先侦听总线上是否有数据正在传送(线路是否忙)。若“忙”则进入后述的“退避”处理程序,然后再进一步反复进行侦听工作;若“闲”,则确定算法原则决定如何发送。

2. 发送:当确定要发送后,通过发送机构,向总线发送数据。

3. 检测:数据发送后,也可能发生数据碰撞。因此,要对数据边发送,边检测,以判断是否冲突了。

4. 冲突处理:当确认发生冲突后,进入冲突处理程序,有两种冲突情况:
A. 若在侦听中发现线路忙,则等等一个延时后再次侦听,若仍然忙,则继续延迟等待,一直到可以发送为止。每次延时的时间不一致,由退避算法确定延时值。
B。若发送过程中发现数据碰撞,先发送阻塞信息,强化冲突,再进行侦听工作,以待下次重新发送(方法同上)。

上述过程可以用下述的流程图来描述。

 

在CSMA/CD算法中涉及一个退避算法,该算法一般采用二进制指数退避算法来实现。其主体思想如下:
首先退避时间以时数来衡量,一个时隙一般为30ns,假设在初始退避范围随机选择一个数目n(其值必定为2n-1)作为退避等待的时隙数。当此次退避完成时,如果仍然没取得停产访问权,则尝试失败数目增加,同时随机范围扩大为2n+1-1(一般范围有上限,例如232-1。达到上限后其范围会重新变成最小范围)。

 

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