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所有类型的以太网端口都是在IEEE 802.3（Institute of Electrical & Electronic Engineers，电气和电子工程师协会）标准上发展和完善起来的。因此，若欲掌握以太网端口技术，就不能不了解IEEE 802.3系列标准。
10 Mbps以太网（Ethernet）执行IEEE 802.3标准，传输数据的方式为CDMA/CD，可使用光纤、双绞线、细缆和粗缆作为传输介质。
传统的10 Mbps以太网拥有4种标准。
● 10Base-5：传输速率为10 Mbps的粗缆网络，区段最大长度为500 m。
● 10Base-2：传输速率为10 Mbps的细缆（RG-58A/U）网络，区段最大长度为185 m。
● 10Base-T：传输速率为10 Mbps的双绞线网络，从计算机到集线设备的最远传输距离为100 m，使用三类以上屏蔽或非屏蔽双绞线。
● 10Base-F：传输速率为10 Mbps的光缆网络主干，光端口间的最远传输距离为4 km。使用1对多模光纤传输。
由于所提供的传输速率太低，无法满足网络用户对多媒体等大流量数据传输的需要，所有基于IEEE 802.3标准的应用产品已经被淘汰。
1995年，IEEE通过了802.3u标准，将以太网的带宽扩大为100 Mbps，称之为快速以太网（Fast Ethernet）。
快速以太网主要有2种标准。
图4-1 超五类非屏蔽双绞线
● 100Base-TX，传输速率为100 Mbps的双绞线网络，从计算机到集线设备的最大距离为100 m。采用五类及以上屏蔽或非屏蔽双绞线，使用其中的2对（1/2线和3/6线）进行传输。图4-1所示为超五类非屏蔽双绞线。
● 100Base-FX，传输速率为100 Mbps的光缆网络主干。采用1对多模光纤传输时，最大距离为2 000 m；采用1对单模光纤传输时，最大距离为40 000m。
1 Gbps以太网（Gigabit Ethernet，千兆位以太网）与以太网相似，采用同样的CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect，载波监听多路访问/冲突检测）协议，同样的帧格式，是IEEE 802.3以太网标准的扩展，传输速度可达1000 Mbps（即1 Gbps）。有关千兆位以太网标准有两个，一是IEEE 802.3z（定义1000Base-LX、1000Base-SX、1000Base-LH、1000Base-ZX和1000Base-CX），二是IEEE 802.3ab（定义1000Base-T），分别用于在光纤和非屏蔽线缆上传输千兆位信号。
1. 1000Base-LX标准
1000Base-LX使用长波激光作为信号源，波长为1270～1355 nm（一般为1300 nm），既适用于多模光纤，也适用于单模光纤，主要应用在园区网络的骨干连接。1000Base-LX可使用的光纤规格如下：
● 62.5 μm多模光纤（Multi Mode Fiber，MMF）
● 50 μm多模光纤
● 9 μm单模光纤（Single Mode Fiber，SMF）
其中，使用62.5 μm多模光纤，全双工模式下最长有效距离为550 m；使用50 μm多模光纤，全双工模式下最长有效距离为1550 m；使用单模光纤时，全双工模式下的最长有效距 离为5～10 km。图4-2所示为4芯50 μm多模光纤。
图4-2 多模光纤
多模光纤和单模光纤从外观上很难区分。不过，通常情况下，单模光纤外套多为黄色，而多模光纤外套多为橙色。
2. 1000Base-SX标准
1000Base-SX使用短波激光作为信号源，波长为770～860 nm（一般为800 nm），仅适用于多模光纤，而不支持单模光纤，主要应用在建筑物内的网络骨干连接。1000Base-SX可使用的光纤规格如下。
● 62.5 μm多模光纤
● 50 μm多模光纤
使用62.5 μm多模光纤，全双工模式下的最长传输距离为275 m；使用50 μm多模光纤，全双工模式下最长有效距离为550 m。
3. 1000Base-LH标准
1000Base-LH使用长波激光作为信号源，波长为1270～1355 nm（一般为1300 nm），既适用于多模光纤，也适用于单模光纤，主要应用在园区网络的骨干连接。1000Base-LH可使用的光纤规格如下。
● 62.5 μm多模光纤
● 50 μm多模光纤
● 9 μm单模光纤
其中，使用62.5 μm多模光纤，全双工模式下最长有效距离为550 m；使用50 μm多模光纤，全双工模式下最长有效距离为1550 m；使用9 μm单模光纤时，全双工模式下的最长有效距离为10 km。
4. 1000Base-ZX标准
1000Base-ZX使用长波激光作为信号源，波长为1550 nm，只适用于单模光纤，主要应用在园区网络的骨干连接。
使用9 μm单模光纤，全双工模式下最长有效距离为70～100 km。
5. 1000Base-T标准
1000Base-T用于超五类及其以上屏蔽或非屏蔽双绞线，传输距离为100 m，既可应用于服务器和高速工作站的网络接入，也可作为建筑物内的千兆位骨干连接。与100Base-TX不同，1000Base-T在传输中将用到全部的4对线，在每个线对上传输250 Mbps，并工作在全双工模式。图4-3所示为六类屏蔽双绞线，图4-4所示为六类非屏蔽双绞线。
图4-3 六类屏蔽双绞线 |
图4-4 六类非屏蔽双绞线 |
由于100Base-TX只用到2对线，因此，只要1、2、3、6线畅通即可进行通信。而1000Base-T需要使用到全部4对线，因此，所有线缆必须全部畅通才行。
1000Base-T为以太网/快速以太网络向高速网络的移植提供了一种简单、廉价的方案，具有以下特点。
● 1000Base-T完全兼容原有的以太网和快速以太网，实现10/100/1000 Mbps自适应连接，为现有的以100 Mbps为基础的网络提供平滑的过渡。
● 1000Base-T具有更高的性价比。当传输距离小于100 m时，1000Base-T显然比1000Base-LX/SX更具价格优势，既无需敷设昂贵的光纤，也无需购置昂贵的光纤模块。
● 1000Base-T可以保留以太网的设备和设施投资，其中包括在五类线设施上的已有投资。在墙体、天花板和架空地板中进行线缆更新是既费时而又需要大量投资的工作，而1000Base-T则不需要进行这些工作。
在超五类和六类双绞线上可以轻而易举地实现1000Base-T，但在五类双绞线上则需要借助于特殊的设备，因此不建议在五类双绞线上进行升级。
6. 1000Base-CX标准
采用150Ω平衡屏蔽双绞线（STP）作为传输介质（连接器为DB-9），传输距离最长仅为25m，数据编码方法采用8B/10B，适用于数据中心设备间（如交换机之间的连接，尤其适用于主干交换机和主服务器之间的短距离连接），或者堆叠设备间的短距离互连，但不适用于数据中心与配线架的连接。
IEEE 802.3z和IEEE 802.3ab标准定义的1000 Mbps网络的传输介质与有效传输距离，如表4-1所示。
表4-1 1000 Mbps网络传输介质与有效传输距离
IEEE定义10 Gbps以太网（10 Gigabit Ethernet，万兆以太网）的标准为802.3ae、802.3ak、802.3an、802.3aq和802.3ap。其中，802.3ae规定了10GBase-LR、10GBase-SR 、10GBase-ER、10GBase-LX4、10GBase-EW、10GBase-LW和10GBase-SW等多种类型。802.3ak规定了10GBase-CX4，802.3an规定了10GBase-T，802.3aq规定了10GBase-LRM，802.ap规定了10GBase-KX4和10GBase-KR。
1. 10GBase-SR标准
10GBase-SR（Short Range，即短距离）基于多模光纤，采用850nm短波，62.5 MMF光纤下的传输距离约为30 m，50 MMF光纤下的有效传输距离为300 m。10GBase-SR具有最低成本、最低电源消耗和最小的光纤模块等优势。图4-5所示为Cisco 10GBase-SR模块。
2. 10GBase-LR标准
10GBase-LR（Long Range，即长距离）使用单模光纤（基于G.652的SMF），采用1 310 nm波长，有效传输距离为2m～10 km。图4-6所示为Cisco 10GBase-LR模块。
图4-5 Cisco 10GBase-SR模块 |
图4-6 Cisco 10GBase-LR模块 |
3. 10GBase-LRM标准
10GBASE-LRM（Long Range Multimode，即长度延伸多点模式）标准对应较早发布的IEEE 802.3aq标准。该标准使用1310 nm波长激光，适用于50μm和62.5 μm多模光纤，最远传输距离为220 m，最小传输距离为0.5 m。虽然在连接长度方面，不如早先的10GBase-LX4规范，但是它的光纤模块比10GBase-LX4规范光纤模块具有更低的成本和更低的电源消耗。
4. 10GBase-ER标准
10Gbase-ER（Extended Range，即超长距离）使用单模光纤（基于G.652的SMF），采用1 550 nm波长，有效传输距离为2m～40 km。
5. 10GBase-ZR标准
10GBase-ZR在单模式光纤下支持大概80 km的链路长度。虽然它也是一个10 Gbps的以太网规格，不过，它是建立在Cisco光学标准上，而不是IEEE 10 Gb以太网的一部分。10GBase-ZR适用单模光纤，使用1 550 nm的激光。图4-7所示为Cisco 10GBase-ZR模块。
6. 10GBase-LX4标准
10Gbase-LX4适用于多模光纤和单模光纤，使用1310 nm波长激光。采用多模光纤时，有效传输距离为2m～300 m；采用单模光纤时，有效传输距离为2m～10 km。由于10GBase-LX4标准采用了4路激光光源，所以在成本、光纤线径和电源成本方面较10GBase-LRM标准有不足之处。图4-8所示为Cisco 10GBase-LX4模块。
图4-7 Cisco 10GBase-SR模块 |
图4-8 Cisco
|
7. 10GBase-CX4标准
10GBase-CX4标准采用铜缆，利用4对发送器和4对接收器，以差分方式运行在双轴电缆上，每对收发完成2.5 Gbps速率的传送，有效传输距离为15 m。由于传输距离太短，因此，只能用于网络中心机房内，实现核心层交换机与服务器之间，以及核心层交换机与汇聚层交换机之间的连接。目前，该标准已经基本被10Base-T标准所取代。图4-9所示为Cisco 10GBase-CX4模块。
8. 10GBase-T标准
10GBase-T标准是运行在双绞线上的万兆位以太网标准，使基于铜缆的楼宇万兆位以太网实施成为可能。10GBase-T使用650MHz版本RJ-45连接器，在Cat 6双绞线上最长有效传输距离为55m，在Cat 6a双绞线上可以达到100m。图4-10所示为Cisco 10GBase-T模块。
图4-9 10Gbase-CX4模块 |
图4-10 10GBase-T万兆位
|
表4-2所示为10 Gbps以太网支持的传输介质及其最远有效传输距离。
9. 10GBase-KX4 和10GBase-KR标准
10GBase-KX4 和10GBase-KR标准对应较早的802.3ap标准，主要用于背板应用，如刀片服务器、路由器和交换机的集群线路卡，所以又称为“背板以太网”。
表4-2 10 Gbps以太网有效传输距离
万兆背板包括并行和串行两种版本。并行版，即10GBase-KX4标准，是背板的通用设计，将万兆信号拆分为4条通道，每条通道的带宽都是3.125 Gb/s。串行版，即10Base-KR标准，只定义了一条通道，采用64/66B编码方式实现10 Gb/s高速传输。在10GBase-KR规范中，为了防止信号在较高的频率水平下发生衰减，背板本身的性能需要更高，而且可以在更大的频率范围内保持信号的质量。
10. 10GBase- SW/LW/EW/ZW标准
10GBase-W系列是广域网标准，包括10GBase-SW、10GBase-LW、10GBase-EW和10GBase-ZW。其中，10GBase-SW使用多模光纤，采用850 nm波长，传输距离为2～300 m。10GBase-LW使用单模光纤，采用1310 nm波长，传输距离为2～10 km。10GBase-EW使用单模光纤，采用1 550 nm波长，传输距离为2～40 km。10GBase-ZW使用单模光纤，采用1 550 nm波长，传输距离为2～80 km。
IEEE 802.3ba标准于2010年6月获得通过，用于规范40/100 Gbps以太网，同时确立了通过主干网络、铜缆布线、多模光缆和单模光缆通信的物理层规范。该标准支持40 Gbps速率下100 m多模光纤传输、10 m铜线传输和1 m背板传输。在100 Gbps领域，支持10 km、40 km单模光纤传输、100 m多模光纤传输、10 m铜线传输。40 Gbps主要面向服务器，而100 Gbps则面向网络汇聚和骨干，用于解决数据中心、运营商网络和其他流量密集高性能计算环境中数量越来越多的应用的宽带需求。
40 GE以太网标准包括：
40GE Base-LR4，基于单模光纤（SMF），传输距离不小于10 km。
40GE Base-SR4，基于OM3多模光纤（MMF），传输距离不小于100 m。
40GE Base-CR4，基于铜缆，传输距离不小于10 m。
40GE Base-KR4，基于背板，传输距离不小于1 m。
如图4-11所示为Cisco 40GBASE QSFP模块。
图4-11 Cisco 40GBASE QSFP模块
100 GE以太网标准包括：
100 GE Base-ER4，基于单模光纤（SMF），传输距离不小于40 km。
100 GE Base-LR4，基于单模光纤（SMF），传输距离不小于10 km。
100 GE Base-SR10，基于OM3多模光纤（MMF），传输距离不小于100 m。
100 GE Base-CR10，基于铜缆，传输距离不小于10 m。
表4-3 40GE/100GE接口类型及定义
