乙太網路

乙太網路（英語：Ethernet）是一種電腦區域網路的技術。IEEE 組織的 IEEE 八百空二孵三標準制定了乙太網路的技術標準，伊規定矣包括實體層的連線、電子訊號佮媒介存取控制的內容。乙太網路是目前應用上普遍的區域網路技術，取代了其他的區域網路標準若權枴仔、FDDI 和 ARCNET。

乙太網路的標準拓撲結構為匯流排型拓撲，毋過目前的快速乙太網路（一百 BASE-T、一千 BASE-T 標準）為著減少衝突，會當提懸的網路速度佮使用效率上大化，使用交換器（Switch hub）來進行網路連接佮組織。按呢喔一來，乙太網路的拓撲結構就成做星型；但是佇邏輯頂懸，乙太網路猶原使用匯流排型拓撲和 CSMA / CD（Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection，載波多重存取 / 相挵偵測）匯流排技術。

歷史

乙太網路技術起源於全錄帕洛阿爾托研究中心的先鋒技術專案。人通常認為講乙太網路發明佇一九七三年，當年鮑榮。梅特卡夫（Bob Metcalfe）予伊 PARC 的頭家寫一篇有關乙太網路潛力的備忘錄。毋過梅特卡夫本人叫是乙太網路是了後幾年才出現的。佇一九七六年，梅特卡夫和伊的助手 David Boggs 發表一篇叫做〈乙太網路：區域電腦網路的分散式封包交換技術〉的文章。

一九七九年，梅特卡夫為著開發個人電腦和區域網路離開了全錄（Xerox）， 成立三 Com 公司。三 Com 著 DEC、英特爾佮全錄進行遊說，希望佮𪜶做伙將這个乙太網路標準化、規格化。這通用的乙太網路標準佇一九八空年九月三十日提出。彼時陣業界有兩个流行的非公用網路標準權枴仔佮 ARCNET，佇乙太網路浪潮的衝擊之下𪜶真緊萎縮並且予人取代。佇這个過程當中，三 Com 嘛成做一个國際化的大公司。

梅特卡夫捌滾耍笑講，Jerry Saltzer 為三 Com 的成功作出了貢獻。Saltzer 佇一篇參伊人合的真有影響力的論文中指出，佇理論攑權枴仔欲比乙太網路優越。受著遮的結論的影響，真濟電腦的廠商抑是躊躇抑是決定無法度共乙太網路介面做機器的標準組態，按呢三 Com 才有機會對銷售乙太網路網卡大趁。這款狀況也致使另外一種講法「乙太網路無適合佇咧理論中研究，只適合佇實際中應用」。 凡勢干焦句耍笑話，但是這个說明矣按呢一个技術觀點：通常情況下，網路中實際資料流特性佮人佇區域網路普及進前的估計無仝，正正就是乙太網路簡單的結構才予區域網路普遍。梅特卡夫和 Saltzer 捌佇麻省理工學院 MAC 專案（Project MAC）的仝一樓的工作，彼當陣伊當咧做家己的哈佛大學畢業論文，佇這期間的奠定了乙太網路技術的理論基礎。

概述

乙太網路實際做了網路頂懸無線電系統濟個節點傳送資訊的想法，逐个節點著愛取得電纜抑是通道才會用傳送的資訊，有時嘛叫做以太（Ether）。 這个名來是十九世紀的物理學家假使的電磁輻射媒體—— 光以太。每一个節點有全球唯一的四十八位元位元位址也就是製造商分配予網卡的 MAC 位址，以保證乙太網路頂懸所有的點會當互相鑑別。因為乙太網路十分普遍，真濟製造商共乙太網路卡直接整合進電腦主機板。

乙太網路通訊有自相關性的特點，這對電信通訊工程真重要。

CSMA / CD 共享媒介乙太網路

帶衝突檢測的載波偵聽濟路存取（CSMA / CD）技術規定了濟台電腦共享一个通道的方法。這項技術上早出現佇一九六空年代由夏威夷大學開發的 ALOHAnet，伊使用無線電波做載體。這个方法愛比權枴環網抑是主控制網簡單。做某台電腦欲傳送的資訊的時陣，佇以下行動佮狀態之間進行轉換：

一 .開始-若線路空閒，是啟動傳輸，抑若無跳到第四步。 二 .傳送-若檢測著衝突，繼續傳送資料一直到達到上小回報的時間（min echo receive interval）以確保所有其他轉發器佮終端檢測著衝突，跳到第四步。 三 .成功傳輸-向閣較高層的網路協定報告傳送成功，登出傳輸模式。 四 .線路無閒-繼續等待到線路閒閒。 五 .線路空閒-佇猶未達到上大的試驗次數進前，每隔一段隨機時間轉到頭一步重新試看覓。 六 .超過上大的試看傳輸的次數-愈來愈高層的網路協定報告傳送失敗，登出傳輸模式。

就親像佇咧無主持人的座談會中，所有的參加者攏透過一个共同的媒介（空氣）來互相交談。逐个參加者咧講話進前，攏禮貌地等待別人共話講予煞。若兩个人客同時開始講話，𪜶攏停落來，分別隨機等待一段時間才開始講話。這陣，若是兩个參加者等待的時間無仝，衝突就袂出現。若傳輸失敗超過一擺，將延延指數增長時間後閣再試看覓。延遲的時間透過截斷二進位指數了後徙（truncated binary exponential backoff）演算法來實現。

頭仔的乙太網路是採用仝線電纜來連接逐个裝置的這。電腦透過一个叫做附加單元介面（Attachment Unit Interface，AUI）的收發器連接著電纜頂懸。一條簡單網路線對一个小型網路來講真可靠，大型網路來講，某一个線路的故障抑是某一个連接器的故障，攏會造成這个乙太網路某一个抑是真濟網段無穩定。

因為所有的通信訊號攏佇共享線路頂傳輸，就算是資訊只是想欲發予其中的一个終端（destination）， 煞會當使用廣播的形式，發送予線路頂的所有電腦。佇正常情形下，網路介面卡會濾掉毋是傳送予家己的資訊，接收著目標位址是家己的資訊的時陣才會向 CPU 發出中斷請求，除非網卡佇咧濫做伙模式（Promiscuous mode）。 這種「一个講，逐家聽」的特質是共享媒介乙太網路佇安全上的弱點，因為乙太網路頂懸的一个節點會當選擇敢是監聽線路頂懸傳輸的所有資訊。共享電纜也意味對共享頻寬，所以佇咧某一寡情形下乙太網路的速度可能會非常慢，比如講電源故障了後，當所有的網路尾攏重新啟動的時陣。

乙太網路中繼器佮集線器

佇咧乙太網路技術的發展內面，乙太網路集線器（Ethernet Hub）的出現予網路更加會當靠，接線閣較利便。

因為訊號的衰減佮延時，根據無仝款的媒介乙太網路段有距離限制。比如講，十 BASE 五同軸電纜上長距離五百公尺（一 , 六百四十英尺）。 上大距離會當透過乙太網路當中繼器實現，中繼器會當共電纜中的訊號放大閣傳送到後一段。等咧上濟連接五个網段，但是干焦會當一个裝置（即一个網段上濟會當接四个中繼器）。 這會當減輕因為電纜斷裂造成的問題：做一段同軸電纜斷開，所有的這个段期間裝置就無法度通訊，中繼續保證其他的網段正常的工作。

類似其他的高速匯流排，乙太網路網段著愛佇咧兩頭以電阻器作為終端。對仝軸電纜，電纜兩頭的終端必須接著被稱作「終端器」的五十歐姆的電阻佮散熱器，若是無按呢做，就會發生類似電纜斷去的情況：匯流排上的 AC 訊號當到尾仔才調被反射，袂當消散。被反射的訊號將被認為是衝突，毋過若使通信無法度閣繼續。連咧其中繼器會當共連咧其中的兩个網段進行電氣隔離，增強佮同步訊號。大多數的中繼器攏有被稱做「自動隔離」的功能，會當共有傷濟衝突抑是衝突延續時間傷長的網段隔離開來，按呢其他的網段袂去予拍歹部份的影響著。連接器佇檢測著衝突消失了後會當恢復網段的連接。

隨著應用的拓展，人慢慢仔發現星型的網路拓撲結構上成有效，所以裝置廠商開始研製造有幾若埠的中繼器。濟埠中繼器就是通人知的集線器（Hub）。 集線器會當接著其他的集線器或者是仝軸網路。

頭一个集線器予人認為是「濟埠頭收發器」抑是講號做「fanouts」。 上出名的彼个例是 DEC 的 DELNI，伊會使足濟臺具有 AUI 連接器的主機共享一个收發器。集線器嘛致使用仝線電纜的小型獨立乙太網路網段的出現。

像 DEC 和 SynOptics 這款的網路的裝置製造商捌賣過用佇連接濟濟十 BASE 響二細同軸線網段的集線器。

無遮閘雙絞線（unshielded twisted-pair cables , UTP）代先應用佇星型的區域網路內面，了後嘛佇咧十 BASE-T 中應用，上尾取代了仝陣電纜成做乙太網路的標準。這項改進了後，RJ 四十五電話介面代替矣 AUI 成做電腦和集線器的標準線路，不太盛三類雙絞線 / 五類雙絞線成做標準載體。集線器的應用使某條電纜或者是某一裝置的故障袂影響著規个網路，提懸矣乙太網路的可靠性。雙絞線乙太網路共每一个網段著相連紲，按呢終端就會當做成一个標準的硬體，解決著乙太網路的終端問題。

採用集線器組網的乙太網路儘管佇物理上是星型結構，但是佇邏輯頂懸猶原是匯流排型的，半雙工的通信方式採用 CSMA / CD 的衝突檢測方法，集線器對減少封包衝突的作用誠細。每一个封包攏去予傳送到集線器的每一个埠頭，所以一直闊佮安全的問題猶原無解決。集線器的總傳輸量受著單個連接速度的限制（十抑是一百 Mbit / s）， 這嘛是考慮著前仝步碼、傳輸間隔、檔頭、檔尾佮封裝上攏是上細開的狀況。做網路負載過重時，衝突嘛定定會降低傳輸量。上歹的狀況是，當真濟用長電纜組成的主機傳送真濟非常短的訊框 ( frame ) 時，可能因為衝突過多致使網路的負載佇咧干焦百分之五十左右的程度就滿載。為著佇衝突嚴重降低傳輸量進前趕緊提高網路的負載，通常會先做一寡設定以避免類似情形發生。

橋接和交換

就算中繼器佇某一寡方面分隔乙太網路網段，予電纜斷線的故障袂影響著規个網路，毋過伊向所有的乙太網路裝置轉發所有的資料。這嚴重限制了仝一个乙太網路網路頂懸會當相通批的機器數量。為著減輕這个問題，橋接方法被採用，佇咧工課佇咧實體層的中繼器之基礎頂懸，橋接工課佇資料鏈路層。透過橋接器時，干焦格式完整的封包才會當對一个網段進入另外一个網段；衝突佮封包錯誤攏予隔離。透過記錄分析網路頂懸裝置的 MAC 位址，橋接器會使判斷𪜶攏佇佗位，按呢伊就無向非目標裝置所在的網段傳遞封包。像生做樹仔協定按呢的控制機制會當協調多個交換器共同工作。

古早的橋接器欲檢測每一个封包，所以當當時處理幾若埠的時陣，資料轉發比 Hub（中繼器）來愛慢。一九八九年網路公司 Kalpana 發明矣 EtherSwitch，第一台乙太網路交換器。乙太網路交換器共橋接功能用硬體實現，按呢就會當保證轉發資料速率達到線速。

大多數現代乙太網路用乙太網路交換器代替 Hub。就算講布線的方式佮 Hub 乙太網路相仝，毋過交換式乙太網路比共享媒介乙太網路有真濟明顯的優勢，譬如講閣較大的頻寬佮閣較好的異常結果隔離裝置。交換網路典型的使用星型拓撲，雖然裝置佇半雙工模式下運作時猶原是共享媒介的多節點網，但十 BASE-T 佮以後的標準攏是全雙工乙太網路，不再是共享媒介系統。

交換器所以啟動了後，一開始嘛和 Hub 仝款，轉發所有資料到所有埠頭。紲落來伊，做伊記錄了逐个埠頭的位址以後，伊就干焦共非廣播資料傳送予特定的目的埠頭。因此線速乙太網路交換會當佇任何埠頭著之間實現，所有埠頭對之間的通訊互不干擾。

因為封包一般只是傳送到伊的目的埠頭，所以交換式乙太網路頂懸的流量略略仔細於共享媒介式乙太網路。毋過，交換式乙太網路猶原是無安全的網路技術，因為伊足容易因為 ARP 欺騙抑是 MAC 滿滿的半遂，同時網路管理員嘛會當利用監視功能掠網路封包。

當做干焦簡單裝置（除 Hub 以外的裝置）接交換器埠的時陣，規个網路可能因為全雙工的模式。若是一个網段干焦兩个裝置，遐爾仔衝突探測嘛無需要，兩个裝置會當隨時收發資料。這个時陣總頻闊是鏈路的二倍，雖然雙方捷闊仝款，但是無發生衝突就意味著差不多會當利用著百分之一百彼个頻闊。

交換器埠佮所接的裝置必須愛使用仝款的雙工設定。多數一百 BASE-TX 佮一千 BASE-T 裝置支援自動協商特性，即這寡裝置透過訊號來協調欲使用的速率佮雙工設定。毋過，若是自動協商功能予人關起來抑是裝置無支援，則雙工設定著愛透過自動檢測進行設定抑是佇交換器埠佮裝置上攏進行手工設定以避免雙工錯配—— 這是乙太網路問題的一種捷看著原因（裝置被設定做半雙工會報告遲發衝突，被裝置被設為全雙工會報告 runt）。 誠濟較低層級的交換器無手工進行速率佮雙工設定的能力，因此埠頭總是會試進行自動協商。當啟用自動協商毋過無成功的時陣（比如講其他的裝置無支援）， 自動協商會共埠頭設定做半雙工。速率是會當自動感測的，因此將一个十 BASE-T 裝置連接著一个啟用了自動協商的一百分之十交換埠頭頂懸將會當成功地建立一个半雙工的十 BASE-T 連接。但是將一个組態為全雙工一百 Mb 工課的裝置連接著一个組態做自動協商的交換埠頭的時陣（反之亦然）著會致使雙工錯配。

著算電纜兩爿攏設定做自動的速率和雙工模式協商，錯誤臆猶是定定發生退到十 Mbps 模式。所以，若效能較䆀預期，應該檢視一下敢有電腦設定做十 Mbps 模式矣，若已經知影另外一爿組態做一百 Mbit，會當手動強制設定做正確的模式。

做兩个節點試圖用超過電纜上懸支援資料速率（譬如講佇三類線頂使用一百 Mbps 抑是三類 / 五類線使用一千 Mbps）通信的時陣就會發生問題。無成 ADSL 抑是傳統的撥號 Modem 透過詳細的方法檢測鏈路的上懸支援資料速率，乙太網路節點只是簡單的選擇兩爿支援的上高速率毋管中央線路，所以若速率傷懸就會致使鏈路失效。解決方案為強制通訊端降低到電纜支援的速率。

乙太網路類型

除了以上講著無仝影格類型以外，各類乙太網路的差別干焦佇速率和配線。所以，仝款的網路協定棧軟體會使佇大多數乙太網路頂懸執行。

以下的章節簡要綜述了無仝的正式乙太網路類型。除了遮的正式的標準以外，真濟廠商因為一寡特殊的原因，比論為著支援閣較長距離的光纖傳輸，定著一寡專用的標準。

真濟乙太網路卡和交換裝置攏支援多速率，裝置之間透過自動協商設定上好的連接速度佮雙工方式。若協商失敗，多速率裝置就會探測另外一方使用的速率猶毋過預設為半雙工方式。一百分之十乙太網路埠支援十 BASE-T 佮一百 BASE-TX。一百分之十 / 一千支援十 BASE-T、一百 BASE-TX 佮一千 BASE-T。

早期的乙太網路

• 全錄乙太網路（Xerox Ethernet，閣稱「全錄乙太網」）─ ─ 是乙太網的型。上頭先的二嬸九四 Mbit / s 乙太網路干焦佇全錄公司內底內部使用。佇咧一九八二年，Xerox 佮 DEC 佮 Intel 組成 DIX 聯盟，並共同發表了 Ethernet Version 二（EV 二）的規格，閣共伊投入商場市場，去予普遍使用。而且 EV 二的網路就是目前受 IEEE 承認的十 BASE 五。
• 十 BROAD 三十六 ─ ─ 已經過時。一个早期的支援長距離乙太網路的標準。伊佇仝軸電纜頂懸使用，用一種類似線纜數據機系統的寬頻調製技術。
• 一 BASE 五 ─ ─ 也叫做星型區域網路，速率是一 Mbit / s。佇商業上真失敗，但是仝彼陣嘛是雙絞線的第一改咧用。

十 Mbps 乙太網

• 十 BASE 五（閣講粗纜（Thick Ethernet）抑是黃色電纜）─ ─ 上蓋早實現十 Mbit / s 以太網。早期 IEEE 標準，使用單根 RG 響十一同軸電纜，上大的距離做五百公尺，閣上濟會當連接一百台電腦的收發器，啊若纜線兩爿著愛接著五十歐姆的終端電阻。接收捀透過所謂的「插入式分接頭」插入電纜的內心佮封鎖層。佇電纜終結處使用 N 型連接器。就算講咱早期的大量布設，到這馬閣有一寡系統咧使用，這標準實際上予十 BASE 二取代。
• 十 BASE 二（閣講細纜（Thin Ethernet）閣比網路）─ ─ 十 BASE 五後的產品，使用 RG 抹五十八仝線電纜，上長轉輸距離差不多兩百公尺（實際為一百八十五公尺）， 干焦會當連接三十台計算機，計算機使用 T 型適配器連接著有 BNC 連接器的網卡，抑若線路雙頭需要五十歐姆的終結器。雖然佇有能力、規格上袂赴十 BASE 五，但是因為其實線材較幼、佈線方便、成本嘛俗，所以得著閣較廣泛的使用，淘汰了十 BASE 五。因為雙絞線的普及，伊嘛予各式雙絞線網路取代。
• StarLAN ─ ─ 第一个雙絞線頂實現的以太網路標準十 Mbit / s。了後發展十 BASE-T。
• 十 BASE-T ─ ─ 使用三類雙絞線、四類雙絞線、五類雙絞線的四根線（兩對雙絞線）一百公尺。以太網集線器抑是以太網交換機位佇中央連接所有節點。
• FOIRL ─ ─ 光纖中繼器鏈路。光纖以太網路原始版本。
• 十 BASE-F ─ ─ 十 Mbps 用太網光纖標準通稱，二 khí-looh。只有十 BASE-FL 應用較廣泛。
• 十 BASE-FL ─ ─ FOIRL 標準一種升級。
• 十 BASE-FB ─ ─ 用佇連接濟个 Hub 抑是交換機的骨幹網技術，已經拋荒矣。
• 十 BASE-FP ─ ─ 無中繼被動星型網，無實際應用的案例。

一百 Mbps 乙太網路（快速乙太網路）

快速乙太網路（Fast Ethernet）為 IEEE 佇咧一九九五年發表的網路標準，會當提供達到一百 Mbps 傳輸速度。

• 一百 BASE-T--下跤三个一百 Mbit / s 雙絞線標準通稱，上遠一百公尺。
• 一百 BASE-TX--類似於星型結構的十 BASE-T。使用二對電纜，毋過需要五類電纜以達到一百 Mbit / s。
• 一百 BASE-T 四--使用三類電纜，使用所有四對線，半雙工。因為五類線普及，已經拋荒矣。
• 一百 BASE-T 二--無產品。使用三類電纜。支援全雙工使用二對線，功能等效百 BASE-TX，但支援舊電纜。
• 一百 BASE-FX--使用多模光纖，上遠支援四百公尺，半雙工連接（保證衝突檢測）， 二 km 全雙工。
• 一百 VG AnyLAN--干焦有惠普支援，VG 上早出現佇市場上。需要四對三類電纜。嘛有人懷疑 VG 毋是乙太網路。

一 Gbps 乙太網路

• 一千 BASE-T--一 Gbit / s 媒介超五類雙絞線抑是六類雙絞線。
• 一千 BASE-SX--一 Gbit / s 多模光纖（就決定佇頻率參光纖半徑，使用多模光纖時上長距離佇兩百二十 M 至五仔五 M 之間）。
• 一千 BASE-LX--一 Gbit / s 多模光纖（小於五百五十 M）、 單模光纖（小於五千 M）。
• 一千 BASE-LX 十--一 Gbit / s 單模光纖（小於十 KM）。 長距離方案
• 一千 BASE-LHX-影一 Gbit / s 單模光纖（十 KM 至四十 KM）。 長距離方案
• 一千 BASE-ZX-影一 Gbit / s 單模光纖（四十 KM 至七十 KM）。 長距離方案
• 一千 BASE-CX--銅纜頂懸達到一 Gbps 的短距離（小於二十五 m）方案。較早一千 BASE-T，已經拋荒矣。

十 Gbps 乙太網路

新的萬兆乙太網路標準包含七種無仝類型，分別適用佇區域網路、攏會網路佮廣域網路。目前使用附加標準 IEEE 八百空二孵三 ae，將來會合做伙 IEEE 八百空二孵三標準。

• 十 GBASE-CX 四--短距離銅纜方案用佇 InfiniBand 四 x 連接器佮 CX 四電纜，上大長度十五公尺。
• 十 GBASE-SR--用佇短距離多模光纖，根據電纜類型能達到二十六石八十二公尺，使用新型二 GHz 多模光纖會當達到三百公尺。
• 十 GBASE-LX 四--使用波分復用支援多模光纖兩百四十－三百公尺，單模光纖超過十 khí-looh。
• 十 GBASE-LR 佮十 GBASE-ER--透過單模光纖分別支援十 khí-looh 佮四十 khí-looh
• 十 GBASE-SW、十 GBASE-LW、十 GBASE-EW。用廣域網路 PHY、OC 鋪百九十二 / STM 抹六十四同步光纖網 / SDH 裝置。實體層分別對應十 GBASE-SR、十 GBASE-LR 佮十 GBASE-ER，所以使用仝款光纖支援距離嘛一致。（無廣域網路 PHY 標準）
• 十 GBASE-T--使用封鎖抑無崁雙絞線，使用 CAT ma六 A 類線至少支援一百公尺傳輸。CAT 枋六類線嘛佇較短的距離上支援十 GBASE-T。

一百 Gbps 乙太網路

新的四十 G / 一百 G 乙太網路標準佇二空一空年中制定完成，包括若干種無仝的節制類型。目前使用附加標準 IEEE 八百空二孵三 ba。

• 四十 GBASE-KR 四--背枋方案，上少距離一公尺。
• 四十 GBASE-CR 四 / 一百 GBASE-CR 十--短距離銅纜方案，上大長度差不多七公尺。
• 四十 GBASE-SR 四 / 一百 GBASE-SR 十--用佇短距離多模光纖，長度上無佇一百公尺以上。
• 四十 GBASE-LR 四 / 一百 GBASE-LR 十--用單模光纖，彼陣超過十 khí-looh。
• 一百 GBASE-ER 四--用單模光纖，距離超過四十 khí-looh。

參見

• 五類雙絞線
• RJ 四十五
• Power over Ethernet
• MII and PHY
• 網路喚醒
• 一 G 乙太網路
• 十 G 乙太網路
• 一百 G 乙太網路
• 一千 G 乙太網路
• 虛擬區域網路
• 生做樹仔協定
• 通訊
• Internet
• 乙太網路影格式

外部連結

• IEEE 八百空二孵三二空空二年標準
• 萬兆乙太網路
• 乙太網路影格式
• 萬兆 IP 乙太網路白皮書
• 千兆乙太網路 ( 一千 BaseT )