以太网（Ethernet）协议

以太网是用于连接有线局域网 ( LAN ) 或广域网 (WAN) 中的设备的传统技术。它使设备能够通过协议相互通信 ，协议是一组规则或通用网络语言。

以太网描述了网络设备如何格式化和传输数据，以便同一 LAN 或园区网络上的其他设备可以识别、接收和处理信息。以太网电缆是数据传输的物理封装布线。

使用电缆访问地理本地网络（而不是无线连接）的连接设备可能使用以太网。从企业到游戏玩家，不同的最终用户都依赖以太网连接的优势，包括可靠性和安全性。

与无线 LAN ( WLAN ) 技术相比，以太网通常不易受到干扰。与无线技术相比，它还可以提供更高程度的网络安全和控制，因为设备必须使用物理布线进行连接。这使得外部人员很难访问网络数据或劫持未经批准的设备的带宽。

为什么使用以太网？

以太网用于连接网络中的设备，并且仍然是一种流行的网络连接形式。对于特定组织（例如公司办公室、学校校园和医院）使用的本地网络，以太网因其高速、安全性和可靠性而被使用。

与当时的竞争技术（例如 IBM 的 令牌环）相比，以太网最初因其低廉的价格而变得流行。随着网络技术的进步，以太网不断发展并提供更高水平性能的能力确保了其持续普及。在其发展过程中，以太网还保持了向后兼容性。

以太网最初的每秒 10 兆比特的吞吐量在 20 世纪 90 年代中期增加了十倍，达到 100 Mbps。电气和电子工程师协会 (IEEE) 通过连续更新继续提供更高的性能。当前版本的以太网可支持高达每秒 400 吉比特(Gbps) 的操作。

以太网的优点和缺点

以太网为用户带来了很多好处，这就是它如此受欢迎的原因。然而，也有一些缺点。

以太网的优点

• 成本相对较低；
• 向后兼容性；
• 一般抗噪音；
• 良好的数据传输质量；
• 速度;
• 可靠性; 和
• 数据安全，可以使用常见的防火墙。

以太网的缺点

• 适用于较小、距离较短的网络；
• 行动不便；
• 使用较长的电缆会产生串扰；
• 不能很好地与实时或交互式应用程序配合使用；
• 速度随着交通量的增加而降低；
• 接收方不确认数据包的接收；和
• 当试图追踪导致问题的特定电缆或节点时，故障排除非常困难。

以太网与 Wi-Fi

Wi-Fi 是最流行的网络连接类型。与以太网等有线连接类型不同，它不需要连接物理电缆。相反，数据通过无线信号传输。

以太网和 Wi-Fi 连接之间的差异

以太网连接

• 通过电缆传输数据；
• 移动性有限，因为需要物理电缆；
• 比 Wi-Fi 更快、更可靠、更安全；
• 速度一致；
• 不需要数据加密；
• 更低的延迟；和
• 安装过程比较复杂。

无线网络连接

• 通过无线信号而不是通过电缆传输数据；
• 更好的移动性，因为不需要电缆；
• 不像以太网那样快速、可靠或安全；
• 更方便——用户可以从任何地方连接到互联网；
• 速度不一致——Wi-Fi容易出现信号干扰；
• 需要数据加密；
• 比以太网延迟更高；和
• 更简单的安装过程。

以太网的工作原理

IEEE 在 IEEE 802.3标准系列中指定  以太网协议涉及开放系统互连 ( OSI ) 模型上的第 1 层（物理层）和第 2 层（数据链路层）。

以太网定义了两种传输单元：数据包和帧。该帧包括正在传输的数据的有效负载以及以下内容：

• 发送方和接收方的物理媒体访问控制 (MAC) 地址；
• 虚拟 LAN (VLAN) 标记和服务质量 (QoS) 信息；和
• 用于检测传输问题的纠错信息。

每个帧都包装在一个数据包中，该数据包包含几个字节的信息，用于建立连接并标记帧的起始位置。

Xerox 的工程师在 20 世纪 70 年代首次开发了以太网。以太网最初是通过同轴电缆运行的 。早期以太网通过集线器 （负责传输网络数据的第一层设备）使用菊花链或星形拓扑将多个设备连接到网段中 。目前，典型的以太网 LAN 使用特殊等级的双绞线电缆或光纤电缆。

如果共享集线器的两个设备尝试同时传输数据，数据包可能会发生冲突并造成连接问题。为了缓解这些数字流量拥堵，IEEE 开发了带冲突检测的载波侦听多路访问 (CSMA/CD) 协议。该协议使设备能够在启动新传输之前检查给定线路是否正在使用。

后来，以太网集线器很大程度上让位于网络交换机。由于集线器无法区分网段上的点，因此它无法直接从 A 点发送数据到 B 点。 相反，每当网络设备通过输入端口发送传输时，集线器就会复制数据并将其分发给所有网络设备。可用的输出端口。

相比之下，交换机智能地仅向任何给定端口发送用于其设备的流量，而不是网段上任何和所有传输的副本，从而提高安全性和效率。

与其他网络类型一样，所涉及的计算机必须包含网络接口卡 (NIC) 才能连接到以太网。