以太网是一种广泛应用于局域网的一种数据传输技术。它是以太网协议和硬件所组成的,在传输层中使用它来提供IP数据报的传输。
以太网的历史在20世纪70年代早期,由于需要在计算机之间传递信息数据,美国国防部的ARPA研究中心提出了一种分组交换技术ARPANET,这个技术的核心原理是将数据分为一个个小的分组在不同的计算机之间传输,这就是互联网的雏形。但ARPANET的传输协议不是现在所使用的TCP/IP协议,而是NCP协议,数据传输速度也十分缓慢。
因此,人们为了提高数据传输速度和传输质量,开始研究新型的数据传输技术。在20世纪70年代,一群来自Xerox Palo Alto研究中心的工程师在研究局域网技术时发明了以太网技术,并在80年代开始应用在局域网中。采用以太网技术的局域网范围内的传输速度和传输质量都比较高。
以太网的工作原理以太网的基础架构包括发送方、接收方、介质和传输协议。发送方将数据包传输至介质上,接收方通过介质接收到数据包。在介质上,所有的数据包都是以广播的形式传输。
发送方对于数据包做出的操作是将其拆分成一些小的数据块,每个数据包应该包含两个MAC地址,一个是源MAC地址和一个目标MAC地址。源MAC地址是指发送方的地址,目标MAC地址是指接收方的地址。这些小数据包会依次沿着以太网的传输路径传输,直到发送完毕。
接收方对于数据包的操作是接收到数据包的时候,将其MAC地址与自己的MAC地址进行比对,如果匹配,那么接收方就会保留这个数据包,否则将会丢弃它。如果接收到的数据包带有目标MAC地址,那么接收方会将这个数据包发给目标MAC地址所对应的设备。
以太网的传输协议一般都是采用CSMA/CD协议,CSMA/CD协议包含了两种机制:载波检测机制(CSMA)和碰撞检测机制(CD)。在CSMA/CD协议下,发送方首先检测媒体上的信号,如果当前媒体上有其他设备正在发送数据,发送方将会等待一段时间再发送数据,如果没有冲突,发送方就可以将数据包发送出去。当发生冲突时,发送方会等待一个随机的时间窗口,并在此期间不发送数据,然后再继续等待,直到可以发送数据为止。
以太网的优缺点以太网具有以下优点:
使用广泛:以太网技术是局域网技术的主流,使用广泛。
成本低廉:以太网技术所需要的硬件和软件成本都比较低,易于使用和维护。
容易建立:以太网技术的配置和管理都比较简单,易于组建和维护。
易于扩充:以太网技术的性能和带宽都可以通过增加交换机或升级网络来提高。
以太网也存在以下缺点:
传输距离有限:以太网传输距离比较短,一般不超过100米。
不适合高速传输:以太网传输速率相对较低,不适用于需要高速传输的场景。
缺少安全性:以太网消息广播,网络安全性较差,易受到未经授权的访问和攻击。
碰撞影响性能:当多台主机同时使用时,会出现碰撞,导致网络性能下降。
结论以太网技术是局域网技术的主流,其发明不仅使局域网传输速度得到提高,也推动了互联网的发展。但以太网也有其缺点,如传输距离有限和容易出现碰撞等问题。随着技术的不断发展和完善,相信以太网技术会继续向着更高的性能、更广泛的应用场景不断发展和完善。