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10M/100M/1000M以太网络的区别与联系

在当今的网络应用中,当属于以太网最流行,特别是中断电脑的连接几乎是以太网的天下,即使无线网卡最终也是以太网协议。终端网络分为有线以太网和无线WIFI,目前都形成了IEEE的标准,其中有线以太网以IEEE802.3为主描述了有线以太网的特性、构成、媒介、编解码、校验以及冲突检测等内容,而无线WIFI协议收录在IEEE802.11的协议族中。本文主要描述有线以太往部分内容,无线WIFI的描述将在WIFI章节进行描述。以太网中比较流行的是10M、100M以及1000M的以太网络,那么他们之间有什么不同呢?下面就他们的异同点进行比较。

1. 10M/100M/1000M的不同点:

  • 网络传输速度不同:

10M以太网的传输速度为10Mps, 100M 的传输速度为100Mbps,1000M的网络传输速度为1000Mbps。

  • 不同历史阶段的技术体现

10M以太网是上个世纪80年代的技术体现,100M以太网是90年代的技术体现,而1000M是2000年后流行起来的局域网技术。

  • 编码和调制方式不同

10M以太网采用曼彻斯特编码,100M采用4b/5b编码,并采用MLT3码源变换方式,而1000M以太网采用PAM5脉冲幅度调制方式。光纤1G网络采用8b/10b编码。

  • 遵循的标准及媒介不同

光纤网采用单模或多模光纤作为传输媒介,铜缆采用一对双绞线或标准的4对网线进行传输。

2. 各种不同网速不同类型的描述

  • 10M以太网

10M以太网有三个不同的版本分别为10base-T,10base-T1S, 10Base-T1L。其中10Base-T遵循802.3i,采用4线制(2 pairs),传输距离为100米,目前10Base-T 已经逐渐退出使用。而10base-T1S, 10Base-T1L遵循IEEE Std 802.3cg-2019标准,10base-T1S, 10Base-T1L为全新的标准。主要解决10兆传输中采用两线制传输的问题,10base-T1S为短距离传输协议,距离在25米以内,同时可以实现8台或更多的主机连接,通信时采用轮询机制,如图1所示。10Base-T1L主要实现连限制长线传输问题,10Base-T1L传输方式可以在10M的速率下传输距离达到1公里。 %title插图%num

图1 10base-T1S物理拓扑

  • 100M快速以太网

100M以太又称为快速以太网,百兆以太网分为铜缆和光缆两种,分别遵循不同的标准。

    • 铜缆快速以太网

铜缆快速以太网有100Base-TX,100Base-T1,100Base-T2,100Base-T4等几种,其中100Base-TX,100Base-T1还在使用,100Base-T2,100Base-T4已淘汰,100Base-TX,100Base-T4于1995年收录IEEE成为IEEE802.3u标准,细节见表1。

表1

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    • 光缆快速以太网:

光纤快速以太网包括100BASE-FX、100BASE-LFX、100BASE-SX、100BASE-LX10、100BASE-BX10,100BASE-EX、100BASE-ZX等几种。其中最流行的为100BASE-FX。1995年收录802.3U协议。更多的细节可以参照FDDI的相关内容。

表2

  • %title插图%num 千兆以太网

千兆以太网也分为光缆和铜缆两种,光缆传输与铜缆传输的网络中又分为不同的类别,下面将按照不同的分类进行介绍。

    • 千兆铜缆以太网

千兆铜缆以太网有1000Base-T、1000Base-T1、1000Base-TX、1000Base-CX、1000Base-KX几种,目前在局域网使用中主要以1000Base-T为主。1000Base-T1采用一对差分线实现全双工通信,可以降低线路通信成本,采用PAM–3编码,通信距离有15m和40m两种,遵循IEEE 802.3bp协议,目前主要在工业和机车领域使用。1000Base-TX遵循IEEE 802.3ab,采用两对线发送,两对线接收,目的是降低物理层器件的复杂度,但是商业上没有成功。1000Base-CX遵循IEEE 802.3z协议,这是早期的千兆铜缆以太网协议,采用DB9或8P8C接口,通信距离25m,目前已被1000Base-T所替代。1000Base-KX遵循IEEE 802.3bp协议,该协议族中规定了1-4个通道的通信路径,其中每个通道包含一对差分TX,一对差分RX。通信速率从100Mbps(100Base-KX)到10Gbps(10GBase-KX4),关于KX4部分将来在万兆网通信部分会详细介绍。

    • 千兆光缆以太网

千兆光缆以太网包括1000Base-SX、1000Base-LSX、1000Base-LX、1000Base-LX10、1000Base-BX10、1000Base-EX、1000Base-ZX等类型。目前最流行的为1000Base-SX,1998年收录到IEEE802.3Z协议中,主要用于办公楼办公室之间的较长距离通信,一般用于光纤多模通信,通信距离220m-500m不等(根据采用的光的波长的不同,通信距离有差异),细节见表3。

表3

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3. 铜缆通信中多模式组合与自动协商

目前由于物理层芯片的实现已成为分离的、标准实现,因此在物理芯片中实现多种模式、多种协议的组合,绝大多数的物理层芯片都支持10Base-T、100Base-TX、1000Base-T的组合,有的芯片支持的更多,如10Base-T1、10Base-T2、100Base-T1,10Base-T2、100Base-T4,1000Base-T1,1000Base-T2、1000Base-T4等,有的物理层芯片还同时支持铜缆和光缆通信共存的模式。诸多的通信模式在编码、线路速度互不相同的情况下如何实现正确通信的呢?这就用到自动协商机制完成通信模式的统一。自动协商遵循速度从高到底的原则,即局域网的两个物理层之间先进行千兆协商,协商成功,双方都遵循千兆模式工作,如果千兆沟通失败,双方都降低至100M速率进行协商,百兆还不成功再用10M网速协商。如果都不成功则记录通信失败原因,主机MAC可以读取失败原因。

 

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