4.1 IEEE 802.3系列标准
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。
4.1.1 IEEE 802.3标准
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10Mbps以太网拥有4种标准。
● 10Base-5：传输速率为10Mbps的粗缆网络，区段最大长度为500 m。
● 10Base-2：传输速率为10Mbps的细缆（RG-58A/U）网络，区段最大长度为185 m。
● 10Base-T：传输速率为10Mbps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10Mbps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。
4.1.2 IEEE 802.3u标准
1995年，IEEE通过了802.3u标准，将以太网的带宽扩大为100Mbps，称之为快速以太网（Fast Ethernet）。
快速以太网主要有2种标准。
● 100Base-TX，传输速率为100Mbps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。
图4-1 超五类非屏蔽双绞线
● 100Base-FX，传输速率为100Mbps的光缆网络主干。采用1对多模光纤传输时，最大距离为2000 m；采用1对单模光纤传输时，最大距离为40000m。
4.1.3 IEEE 802.3z和802.3ab标准
千兆位以太网（Gigabit Ethernet）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1000Mbps（即1Gbps）。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
提示
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-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。
4. 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-LX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。
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250Mbps，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
提示
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10/100/1000Mbps自适应连接，为现有的以100Mbps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-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。
提示
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。
IEEE 802.3z和IEEE 802.3ab标准定义的1000Mbps网络的传输介质与有效传输距离，如表4-1所示。
表4-11000Mbps网络传输介质与有效传输距离
4.1.4 IEEE 802.3ae、802.3ak和802.3an标准
IEEE定义10Gbps以太网的标准为802.3ae、802.3ak、802.3an和802.3aq。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。
1. 10GBase-ER标准
10Gbase-ER（“Extended”，即超远距离）使用单模光纤（基于G.652的SMF），采用1550 nm波长，有效传输距离为40 km。
2. 10GBase-LR标准
10GBase-LR（“Long”，即远距离）使用单模光纤（基于G.652的SMF），采用1310 nm波长，有效传输距离为10 km。图4-5所示为Cisco 10GBase-LR模块。
图4-5 Cisco 10GBase-LR模块
3. 10GBase-SR标准
10GBase-SR（“Short”，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。
提示
10GBase-ZR在单模式光纤下支持大概80 km的链路长度，它是一个10Gbps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使用1550 nm的激光。图4-6所示为Cisco 10GBase-ZR模块。
图4-6 Cisco 10GBase-SR模块
4. 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300 m；采用单模光纤时，有效传输距离为10 km。图4-7所示为Cisco 10GBase-LX4模块。
图4-7 Cisco 10GBase-LX4模块
5. 10GBase-EW/LW/SW标准
10GBase-W系列是广域网标准，包括10GBase-SW、10GBase-LW和10GBase-EW。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也使用单模光纤，采用1550 nm波长，传输距离为2～40 km。
6. 10GBase-CX4标准
万兆位以太网的铜缆标准802.3ak定义了10GBase-CX4规范，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2.5Gbps速率的传送，有效传输距离为15 m（如图3-7所示）。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。从长远看，802.3ak可能只是个权宜之计，一方面这个标准的出现推动了万兆位光纤的费用下降，另一方面802.3ak补充了万兆位以太网铜缆标准的缺憾。图4-8所示为Cisco 10GBase-CX4模块。
图4-8 10Gbase-CX4模块
7. 10GBase-T标准
IEEE 802.3an制订了10GBase-T规范，即运行在双绞线上的万兆位以太网标准。802.3an标准用于构建基于10GBase-T标准的万兆位铜缆以太网，利用现有UTP水平电缆达到10Gbps的传输速率，距离达到TIA 568-B和ISO/IEC 11801建筑物内布线标准所规定的100 m距离（即连接工作区和通信机房），使基于铜缆的楼宇万兆位以太网实施成为可能。图4-9所示为Cisco 10GBase-T模块。
图4-9 10GBase-T万兆位以太网模块
提示
0GBase-T标准中的传输要求超过了Cat6/ClassE的要求指标，10GBase-T在Cat6/ClassE线缆上仅能支持极为有限的距离。布线标准组织正在制订铜缆支持10 GB以太网的更为详细的规则，包括降低邻近信道的串扰和提高高频性能。在六类线上，支持10 G以太网的最远距离是37 m，当然还需要采用一下消除干扰的手段。为突破距离的限制，布线标准组织希望能够建立一个全新的布线标准Cat6A/ClassEA，以保证传输距离可以达到100 m。
8. 10GBase-LRM标准
IEEE 802.3aq制订了10GBASE-LRM(Long Range Multimode)的传输标准。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。
表4-2所示为10Gbps以太网支持的传输介质及其最远有效传输距离。
表4-2 10Gbps以太网有效传输距离
