共享式以太網

總線型：所需的電纜較少、價格便宜、管理成本高，不易隔離故障點、採用共享的 訪問機制，易造成網絡擁塞。早期以太網多使用總線型的拓撲結構，採用同軸纜作 為傳輸介質，連接簡單，通常在小規模的網絡中不需要專用的網絡設備，但由於它 存在的固有缺陷，已經逐漸被以集線器和交換機為核心的星型網絡所代替。

星型：管理方便、容易擴展、需要專用的網絡設備作為網絡的核心節點、需要更多 的網線、對核心設的可靠性要求高。採用專用的網絡設備（如集線器或交換機）作 為核心節點，通過雙絞線將局域網中的各台主機連接到核心節點上，這就形成了星 型結構。星型網絡雖然需要的線纜比總線型多，但佈線和連接器比總線型的要便宜 。此外，星型拓撲可以通過級聯的方式很方便的將網絡擴展到很大的規模，因此得 到了廣泛的應用，被絕大部分的以太網所採用。

以太網可以採用多種連接介質，包括同軸纜、雙絞線和光纖等。其中雙絞線多用於 從主機到集線器或交換機的連接，而光纖則主要用於交換機間的級聯和交換機到路 由器間的點到點鏈路上。同軸纜作為早期的主要連接介質已經逐漸趨於淘汰。

以太網卡可以工作在兩種模式下：半雙工和全雙工。

半雙工：半雙工傳輸模式實現以太網載波監聽多路訪問衝突檢測。傳統的共享LAN是 在半雙工下工作的，在同一時間只能傳輸單一方向的數據。當兩個方向的數據同時 傳輸時，就會產生衝突，這會降低以太網的效率。

全雙工：全雙工傳輸是採用點對點連接，這種安排沒有衝突，因為它們使用雙絞線 中兩個獨立的線路，這等於沒有安裝新的介質就提高了帶寬。例如在上例的車站間 又加了一條並行的鐵軌，同時可有兩列火車雙向通行。在雙全工模式下，衝突檢測 電路不可用，因此每個雙全工連接只用一個端口，用於點對點連接。標準以太網的 傳輸效率可達到50%～60%的帶寬，雙全工在兩個方向上都提供100%的效率。

以太網採用帶衝突檢測的載波偵聽多路訪問（CSMA/CD）機制。以太網中任一節點都可以看到在網絡中發送的所有信息，因此，我們説以太網是一種廣播網絡。以太網的工作過程如下：

當以太網中的一台主機要傳輸數據時，它將按如下步驟進行：

1、偵聽信道上是否有信號在傳輸。如果有的話，表明信道處於忙狀態，就繼續幀聽 ，直到信道空閒為止；

2、若沒有偵聽到任何信號，就傳輸數據；

3、傳輸的時候繼續偵聽，如發現衝突則執行退避算法，隨機等待一段時間後，重新執行步驟1（當衝突發生時，涉及衝突的計算機會發送一個擁塞序列，以警告所有的 節點）；

4、若未發現衝突則發送成功，計算機會返回到偵聽信道狀態。

注意：每台計算機一次只允許發送一個包，所有計算機在試圖再一次發送數據之前 ，必須在最近一次發送後等待9.6微秒（以10Mbps運行）。

以太網幀的概述：

以太網的幀是數據鏈路層的封裝，網絡層的數據包被加上幀頭和幀尾成為可以被數 據鏈路層識別的數據幀（成幀）。雖然幀頭和幀尾所用的字節數是固定不變的，但 依被封裝的數據包大小的不同，以太網的長度也在變化，其範圍是64～1518字節（ 不算8字節的前導字）。

衝突（Collision）：在以太網中，當兩個數據幀同時被髮到物理傳輸介質上，並完 全或部分重疊時，就發生了數據衝突。當衝突發生時，物理網段上的數據都不再有 效。

衝突域：在同一個衝突域中的每一個節點都能收到所有被髮送的幀。

影響衝突產生的因素：衝突是影響以太網性能的重要因素，由於衝突的存在使得傳 統的以太網在負載超過40%時，效率將明顯下降。產生衝突的原因有很多，如同一 衝突域中節點的數量越多，產生衝突的可能性就越大。此外，諸如數據分組的長度 （以太網的最大幀長度為1518字節）、網絡的直徑等因素也會影響衝突的產生。因 此，當以太網的規模增大時，就必須採取措施來控制衝突的擴散。通常的辦法是使 用網橋和交換機將網絡分段，將一個大的衝突域劃分為若干小衝突域。

廣播：在網絡傳輸中，向所有連通的節點發送消息稱為廣播。

廣播域：網絡中能接收任何一設備發出的廣播幀的所有設備的集合。

廣播和廣播域的區別：廣播網絡指網絡中所有的節點都可以收到傳輸的數據幀，不 管該幀是否是發給這些節點。非目的節點的主機雖然收到該數據幀但不做處理。

廣播是指由廣播幀構成的數據流量，這些廣播幀以廣播地址（地址的每一位都為“ 1”）為目的地址，告之網絡中所有的計算機接收此幀並處理它。

共享式以太網的典型代表是使用10Base2/10Base5的總線型網絡和以集線器（集線 器）為核心的星型網絡。在使用集線器的以太網中，集線器將很多以太網設備集中 到一台中心設備上，這些設備都連接到集線器中的同一物理總線結構中。從本質上 講，以集線器為核心的以太網同原先的總線型以太網無根本區別。

集線器並不處理或檢查其上的通信量，僅通過將一個端口接收的信號重複分發給其 他端口來擴展物理介質。所有連接到集線器的設備共享同一介質，其結果是它們也 共享同一衝突域、廣播和帶寬。因此集線器和它所連接的設備組成了一個單一的衝 突域。如果一個節點發出一個廣播信息，集線器會將這個廣播傳播給所有同它相連 的節點，因此它也是一個單一的廣播域。

集線器多用於小規模的以太網，由於集線器一般使用外接電源（有源），對其接收 的信號有放大處理。在某些場合，集線器也被稱為“多端口中繼器”。

集線器同中繼器一樣都是工作在物理層的網絡設備。

共享式以太網存在的弊端：由於所有的節點都接在同一衝突域中，不管一個幀從哪 裏來或到哪裏去，所有的節點都能接受到這個幀。隨着節點的增加，大量的衝突將 導致網絡性能急劇下降。而且集線器同時只能傳輸一個數據幀，這意味着集線器所 有端口都要共享同一帶寬。

以太網是當今現有局域網採用的最通用的通信協議標準，組建於七十年代早期。Ethernet（以太網）是一種傳輸速率為10Mbps的常用局域網（LAN）標準。在以太網中，所有計算機被連接一條同軸電纜上，採用具有衝突檢測的載波感應多處訪問（CSMA/CD）方法，採用競爭機制和總線拓樸結構。基本上，以太網由共享傳輸媒體，如雙絞線電纜或同軸電纜和多端口集線器、網橋或交換機構成。在星型或總線型配置結構中，集線器/交換機/網橋通過電纜使得計算機、打印機和工作站彼此之間相互連接。

IEEE 802.3標準中提供了以太幀結構。當前以太網支持光纖和雙絞線媒體支持下的四種傳輸速率：

10 Mbps – 10Base-T Ethernet（802.3）

100 Mbps – Fast Ethernet（802.3u）

1000 Mbps – Gigabit Ethernet（802.3z）

10 Gigabit Ethernet – IEEE 802.3ae