什么是以太网和以太网交换机

什么是以太网

以太网(Ethernet)是一种计算机局域网技术。IEEE组织的IEEE 802.3标准制定了以太网的技术标准，它规定了包括物理层的连线、电子信号和介质访问层协议的内容。以太网是目前应用最普遍的局域网技术，取代了其他局域网标准如令牌环、FDDI和ARCNET。

以太网的标准拓扑结构为总线型拓扑，但目前的快速以太网(100BASE-T、1000BASE-T标准)为了减少冲突，将能提高的网络速度和使用效率最大化，使用交换机(Switch hub)来进行网络连接和组织。如此一来，以太网的拓扑结构就成了星型;但在逻辑上，以太网仍然使用总线型拓扑和CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection，即载波多重访问/碰撞侦测)的总线技术。

以太网实现了网络上无线电系统多个节点发送信息的想法，每个节点必须获取电缆或者信道的才能传送信息，有时也叫作以太(Ether)。(这个名字来源于19世纪的物理学家假设的电磁辐射媒体-光以太。后来的研究证明光以太不存在。) 每一个节点有全球唯一的48位地址也就是制造商分配给网卡的MAC地址，以保证以太网上所有节点能互相鉴别。由于以太网十分普遍，许多制造商把以太网卡直接集成进计算机主板。

以太网通讯具有自相关性的特点，这对于电信通讯工程十分重要。

共享介质

带冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD)技术规定了多台计算机共享一个通道的方法。这项技术最早出现在1960年代由夏威夷大学开发的ALOHAnet，它使用无线电波为载体。这个方法要比令牌环网或者主控制网简单。当某台计算机要发送信息时，在以下行动与状态之间进行转换：

1.开始- 如果线路空闲，则启动传输，否则跳转到第4步。

2.发送- 如果检测到冲突，继续发送数据直到达到最小回报时间(min echo receive interval)以确保所有其他转发器和终端检测到冲突，而后跳转到第4步。

3.成功传输- 向更高层的网络协议报告发送成功，退出传输模式。

4.线路繁忙- 持续等待直到线路空闲。

5.线路空闲- 在尚未达到最大尝试次数之前，每隔一段随机时间转到第1步重新尝试。

6.超过最大尝试传输次数- 向更高层的网络协议报告发送失败，退出传输模式。

就像在没有主持人的座谈会中，所有的参加者都透过一个共同的介质(空气)来相互交谈。每个参加者在讲话前，都礼貌地等待别人把话讲完。如果两个客人同时开始讲话，那么他们都停下来，分别随机等待一段时间再开始讲话。这时，如果两个参加者等待的时间不同，冲突就不会出现。如果传输失败超过一次，将延迟指数增长时间后再次尝试。延迟的时间透过截断二进制指数后移(truncated binary exponential backoff)算法来实现。

最初的以太网是采用同轴电缆来连接各个设备的。计算机透过一个叫做附加单元接口(Attachment Unit Interface，AUI)的收发器连接到电缆上。一条简单网路线对于一个小型网络来说很可靠，而对于大型网络来说，某处线路的故障或某个连接器的故障，都会造成以太网某个或多个网段的不稳定。

因为所有的通信信号都在共享线路上传输，即使信息只是想发给其中的一个终端(destination)，却会使用广播的形式，发送给线路上的所有计算机。在正常情况下，网络接口卡会滤掉不是发送给自己的信息，接收到目标地址是自己的信息时才会向CPU发出中断请求，除非网卡处于混杂模式(Promiscuous mode)。这种“一个说，大家听”的特质是共享介质以太网在安全上的弱点，因为以太网上的一个节点可以选择是否监听线路上传输的所有信息。共享电缆也意味着共享带宽，所以在某些情况下以太网的速度可能会非常慢，比如电源故障之后，当所有的网络终端都重新启动时。

什么是以太网交换机

以太网交换机是基于以太网传输数据的交换机，以太网采用共享总线型传输媒体方式的局域网。以太网交换机的结构是每个端口都直接与主机相连，并且一般都工作在全双工方式。交换机能同时连通许多对端口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，进行无冲突地传输数据。

接口

以太网包括三种网络接口：

1. RJ-45接口这种接口应用最为普遍。因其适配线缆\传输介质制作简单，传输速率快。支持的双工工作方式齐全。

2. BNC所用的传输介质为细同轴电缆，当前已不常见。不要以为一讲以太网就都是RJ-45接口的，只不过双绞线类型的RJ-45接口在网络设备中非常普遍而已。

3. AUI所用的传输介质为粗同轴电缆。当前多是广电宽带采用同轴电缆作为网络传输介质，范围不广。为了在RJ-45接口的基础上兼顾同轴电缆介质的网络连接，配上BNC或AUI接口。

概念

1990 年问世的交换式集线器(switching hub)，可明显地提高局域网的性能。交换式集线器常称为以太网交换机(Ethernet Switch)或第二层交换机(表明此交换机工作在数据链路层)。

需要说明的是，这里所指的“以太网交换机”是指传输带宽在100Mbps以下的交换机，还有一种“快速以太网交换机”、“千兆以太网交换机”和“万兆以太网交换机”其实也是以太网交换机，只不过它们所采用的协议标准、或者传输介质不一样，当然其接口形式也可能不一样。

特点

1、以太网交换机的每个端口都直接与主机相连，并且一般都工作在全双工方式。

2、交换机能同时连通许多对的端口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，进行无冲突地传输数据。

3、共享传输媒体的带宽，对于普通10 Mb/s 的共享式以太网，若共有N个用户，则每个用户占有的平均带宽只有总带宽(10 Mb/s)的N分之一。

应用

以太网交换机应用最为普遍，价格也较便宜，档次齐全。因此，应用领域非常广泛，在大大小小的局域网都可以见到它们的踪影。以太网交换机通常都有几个到几十个端口，实质上就是一个多端口的网桥。另外，它的端口速率可以不同，工作方式也可以不同，如可以提供10M、100M的带宽、提供半双工、全双工、自适应的工作方式等。

我们使用的以太网交换机通常连接的设备包括：NVR(网络硬盘录像机)、DVR(硬盘录像机)、IPC(网络摄像机)、路由器、PC机、服务器等设备。这些连接的设备，都会有自身的一个MAC地址，而他们的设备要联网也必须有个专属于它的IP地址。

以太网交换机工作于OSI网络参考模型的第二层(即数据链路层)，是一种基于MAC(介质访问控制)地址识别、完成以太网数据帧转发的网络设备。

以太网交换机在端口上接受网络发送过来的数据帧，对数据的识别然后将该数据帧从对应端口上转发出去，从而实现数据交换。