1、 前言
计算机网络的分类可以有多种，最常用的一种分类方式是分为：广域网络和局域网络。其中广域网络一般都是采用点对点的连接方式，每一个连接都是独享带宽，而局域网络通常都是共享带宽的方式，所以局域网络又可以按照共享带宽的方式分为：令牌环、FDDI和以太网等方式。其中只有以太网已低廉的实现成本得到了广泛的应用，并在IEEE802.3委员会的不断改进下不断完善，而成为现今局域网络的主宰者。
2、 IEEE802.3以太网
IEEE802标准已被ANSI采用为美国国家标准，并且被ISO作为国际标准，称之为ISO 8802。这些标准在物理层和MAC子层上有所不同，但在数据链路层上是兼容的。
这些标准分成几个部分。802.1标准对这组标准做了介绍并且定义了接口原语;802.2标准描述了数据链路层的上部，它使用了逻辑链路控制LLC(logical link control)协议。802.3到802.5分别描述了3个局域网标准，分别是CSMA/CD、令牌总线和令牌环标准，每一标准均包括物理层和MAC子层协议，下面仅介绍802.3。
3.1 IEEE802.3标准及以太网
IEEE802.3标准适用于CSMA/CD局域网。其工作原理是：当站点希望传送时，它就等到线路空闲为止，否则就立即传输。如果两个或多个站点同时在空闲的电缆上开始传输，它们就会冲突。于是所有冲突站点终止传送，等待一个随机的时间后，再重复上述过程。
3.2 802.3的四种电缆
第一种是10Base5电缆，它通常被称为“粗以太网（thick Ethernet）”电缆，802.3标准建议为黄色，每隔2.5m一个标志，标明分接头插入处，连接处通常采用插入式分接头（vampire tap），将其触针小心地插入到同轴电缆的内芯。名称10Base5表示的意思是：工作速率为10Mb/s，采用基带信号，最大支持段长为500m。
第二种电缆是10Base2，或称为“细以太网（thin Ethernet）”电缆,与“粗以太网”相对，并且很容易弯曲。其接头处采用工业标准的BNC连接器组成T型插座，它使用灵活，可靠性高。“细以太网”电缆价格低廉，安装方便，但是使用范围只有200m，并且每个电缆段内只能使用30台机器。
由于寻找电缆故障的麻烦，导致一种新的接线方式的产生，即所有站点均连接到一个中心集线器（hub）上。通常，这些连线是电话公司的双绞线。这种方式被称为10Base-T。这种结构使增添或移去站点变得十分简单，并且很容易检测到电缆故障。10Base-T的缺点是，其电缆的最大有效长度为距集线器100m，即使是高质量的双绞线（5类线），最大长度可能也只有150m。另外，大集线器的价格也较高。尽管如此，由于其易于维护，10Base-T还是应用得越来越广泛。
802.3中可用的第四种电缆连接方式是10Base-F，它采用了光纤。这种方式由于其连接器和终止器的费用而十分昂贵，但是它却有极好的抗干扰性，常用于办公大楼或相距较远的集线器间的连接。
名称 电缆 最大区间长度 节点数/段 优点
10Base5 粗同轴电缆 500m 100 用于主干很好
10Base2 细同轴电缆 200m 30 最便宜的系统
10Base-T 双绞线 100m 1024 易于维护
10Base-F 光纤 2000m 1024 最适于在楼间使用
3.3 帧格式
802.3的帧结构以7字节的先导字段开头，每字节的内容为10101010。随后是内容为10101011的一字节，标志着帧本身的开始。接下来是目的地址和源地址，尽管标准允许2字节和6字节两种地址，但是10Mb/s基带网标准规定只使用6字节地址（目的地址的最高位为0是普通地址，为1时是组播地址，全1时为广播地址）。然后是2字节长度字段（值为0~1500）和数据部分，如果帧的数据部分少于46字节，使用填充字段以达到要求的最短长度。最后一个字段是校验和，采用的算法是循环冗余校验。
3、 快速以太网
FDDI曾被认为是下一代的LAN，但是除了主干网市场外（在这方面FDDI一直很出色），它很少被使用。因为其站点管理过于复杂，从而导致芯片复杂和价格昂贵。FDDI的巨大费用使得工作站制造商不愿让它成为标准网络，因此从不大量生产，FDDI也就无法占据大块市场。1992年IEEE重新召集了802.3委员会，指示他们制订一个快速的LAN。802.3委员会决定保持802.3原状，只是提高其速率，IEEE在1995年6月正式采纳了其成果802.3u。从技术角度上讲，802.3u并不是一种新的标准，只是对现存802.3标准的追加，习惯上称为快速以太网。
其基本思想很简单：保留所有的旧的分组格式，接口以及程序规则，只是将位时从100ns减少到10ns，并且所有的快速以太网系统均使用集线器，不再使用带有刺入式分接头或BNC连接头的多点电缆。下面介绍各种类型的连线。
(1) 100Base-T4
即3类UTP，它采用的信号速度为25MHz，需要四对双绞线，不使用曼彻斯特编码，而是三元信号，每个周期发送4比特，这样就获得了所要求的100Mb/s，还有一个33.3Mb/s的保留信道。该方案即所谓的8B6T（8比特被映射为6个三进制位）。
(2)100Base-TX
即5类UTP，其设计比较简单，因为它可以处理速率高达125MHz以上的时钟信号，每个站点只需使用两对双绞线，一对连向集线器，另一对从集线器引出。它没有采用直接的二进制编码，而是采用了一种运行在125MHz下的被称为4B5B的编码方案。100Base-TX是全双工的系统。
(2) 100Base-FX
使用两束多模光纤，每束都可用于两个方向，因此它也是全双工的，并且站点与集线器之间的最大距离高达2km。
100Base-T4和100Base-FX可使用两种类型（共享式、交换式）的集线器，它们统称为100Base-T。在共享式集线器中，所有的输入线（或者至少是所有连到同一块卡上的接线）在逻辑上连在一起，形成了同一个冲突域。100Base-FX电缆与正常的以太网冲突算法来说显得过长，所以它们必须与缓存的交换式集线器相连，每根电缆各为一个冲突域。
交换技术的发展
九十年代初，随着计算机性能的提高及通信量的聚增，传统局域网已经愈来愈超出了自身的负荷，交换式以太网技术应运而生，大大提高了局域网的性能。与现在基于网桥和路由器的共享媒体的局域网拓扑结构相比，网络交换机能显著的增加带宽。交换技术的加入，就可以建立地理位置相对分散的网络，使局域网交换机的每个端口可平行、安全、同时的互相传输信息，而且使局域网可以高度扩充。
局域网交换技术的发展要追溯到两端口网桥。桥是一种存储转发设备，用来连接相似的局域网。从互联网络的结构看，桥是属于DCE级的端到端的连接;从协议层次看，桥是在逻辑链路层对数据帧进行存储转发;与中继器在第一层、路由器在第三层的功能相似。两端口网桥几乎是和以太网同时发展的。
以太网交换技术（SWITCH）是在多端口网桥的基础上与九十年代初发展起来的，实现OSI模型的下两层协议，与网桥有着千丝万缕的关系，甚至被业界人士称为"许多联系在一起的网桥"，因此现在的交换式技术并不是什么新的标准，而是现有技术的新应用而已，是一种改进了的局域网桥，与传统的网桥相比，它能提供更多的端口（4～88）、更好的性能、更强的管理功能以及更便宜的价格。现在某些局域网交换机也实现了OSI参考模型的第三层协议，实现简单的路由选择功能，目前很热的第三层交换就是指此。以太网交换机又与电话交换机相似，除了提供存储转发（STORE ANG FORWORD）方式外还提供了其它的桥接技术，如：直通方式（CUT THROUGH）。
以太网交换机的原理很简单，它检测从以太端口来的数据包的源和目的地的MAC（介质访问层）地址，然后与系统内部的动态查找表进行比较，若数据包的MAC层地址不在查找表中，则将该地址加入查找表中，并将数据包发送给相应的目的端口。
交换式以太网不需要改变网络其它硬件，包括电缆和用户的网卡，仅需要用交换式交换机改变共享式HUB，节省用户网络升级的费用。 可在高速与低速网络间转换，实现不同网络的协同。它同时提供多个通道，比传统的共享式集线器提供更多的带宽，传统的共享式10MBPS/100MPS以太网采用广播式通信方式，每次只能在一对用户间进行通信，如果发生碰撞还得重试，而交换式以太网允许不同用户间进行传送，比如，一个16端口的以太网交换机允许16个站点在8条链路间通信。 现在交换技术还发展出了如VLAN、TRUNK、三层交换等技术在网络的安全、性能以及可管理性等方面有了长足的发展。
4、 千兆以太网
近几年，随着网络规模的不断扩大，以及网络的互连、以及VOD、数据中心等应用方式的普及，100M的连接已经不能满足应用的需求了，所以千兆的标准应运而生。
IEEE 802.3z 千兆以太网标准在1998年6月通过，它规定的三种收发信机包括三种介质： 1000BASE-LX 应用于已安装的单模光纤基础上，1000BASE-SX应用于已安装的多模光纤基础上， 1000BASE-CX应用于已安装的在设备室内连接的平衡屏蔽铜缆基础上。1000BASE-LX收发信机同时可以应用于已安装的多模光纤基础上，最长链路距离至少550米。 IEEE标准委员会在1999年6月通过了1000BASE-T标准。规定了在五类UTP线缆上运行1000M的标准。在1000M的标准中对以太网的规范改动非常小，在软件看来只是网络的速度提高了。
5、 以太网络的未来
千兆的标准刚刚发布，产品还没有得到广泛的应用，但是IEEE的工程师们已经又投入了10G以太网标准的研发，并且现在已经有一些服务提供商迫不及待的投入了10G产品的试用。未来10G的标准可能的方向有：不再支持半双工方式，只能工作在全交换的环境中;将充分的考虑到广域连接的可能性，主要的连接介质是光缆。
附表：
常用以太网络对比
网络类型 执行标准 介质类型 最大距离
10BASE-5 802.3 粗缆 500
10BASE-2 细缆 182
10BASE-T 3类双绞线（2对） 100
10BASE-F 多模光缆 2000
100BASE-T4 802.3u 3类双绞线（4对） 100
100BASE-TX 5类双绞线（2对） 100
100BASE-FX 多模光缆 2000
单模光缆 80000
1000BASE-CX 802.3z 屏蔽双绞线 25（这个标准就是流行的前兆需要六类布线的来源，现在看早已过时）
1000BASE-SX 多模光缆62.5um 225
多模光缆50um 550
1000BASE-LX 单模光缆 3000
1000BASE-TX 802.3ab 5类双绞线（4对） 100