1.3.3 Gigabit Ethernet
随着网络应用规模的不断扩大，对网络传输带宽提出很高的要求，提高网络传输速率是改善网络带宽的根本途径。于是，千兆位以太网（Gigabit Ethernet）便应运而生。
千兆位以太网是由千兆位以太网联盟开发的高速以太网技术，已被IEEE确定为IEEE 802.3z和802.3ab标准，成为IEEE 802.3标准家族中的又一个成员。千兆位以太网的主要技术特点如下：
（1）独占介质。千兆位以太网采用独占介质模式，如UTP、光纤等。而不再支持共享介质模式，如同轴电缆等。
（2）专用带宽。千兆位以太网采用以交换机为中心的组网模式，由交换机提供专用的网络带宽。而不再支持集线器组网模式，而集线器只能提供共享的网络带宽。
（3）全双工模式。由于采用独占介质和专用带宽，千兆位以太网的MAC协议和物理链路以全双工模式为主，提高了网络容量和吞吐量。
（4）速率自适应。千兆位以太网支持速率自适应功能，允许千兆位以太网与快速以太网进行混合连接。
千兆位以太网提供了一种高速主干网的解决方案，以改善交换机与交换机之间及交换机与服务器之间的传输带宽，已成为构造网络系统的主流技术。
1．MAC层协议
在千兆位以太网的MAC层中，支持两种协议模式：全双工模式和半双工模式，以全双工模式为主。半双工模式就是传统的CSMA/CD协议，不支持全双工通信。
全双工MAC协议提供了全双工通信能力，在协议功能上要简单得多，只保留了原来的帧格式以及帧发送与接收功能，而关闭了载波监听、冲突检测等功能。同时，也不需要像半双工MAC协议那样规定很多的协议参数。
MAC层支持两种MAC协议模式的目的是兼容两种MAC协议，支持全双工以太网与半双工以太网的平滑连接和互通。
2．物理层标准
千兆位以太网的物理层标准分为两部分：IEEE 802.3z和IEEE 802.3ab。
1）IEEE 802.3z
链路操作模式为全双工。信号编码采用8B/10B和DNRZ两级编码，8B/10B编码将8位数据编码为10位数码，编码效率与4B/5B编码相同，都是80%（即1.25波特/位）。它定义了如下的传输介质：
（1）1000BASE-LX：采用2芯长波光纤，支持50μm和62.5μm多模光纤，传输距离为550m；支持10μm单模光纤，传输距离为5000m。
（2）1000BASE-SX：采用2芯短波光纤，支持50μm和62.5μm多模光纤，传输距离为550m。
（3）1000BASE-CX：采用2对线屏蔽双绞线（STP），传输距离为25m，主要用于近距离连接，如服务器集群之间和设备机柜之间的连接等。
2）IEEE 802.3ab
链路操作模式为半双工。它定义了如下的传输介质：
1000BASE-T：4对线5类/6类UTP，传输距离为100m。这是一种廉价的千兆位以太网，主要用于连接桌面系统，连接器采用RJ-45，连线方式与100BASE-T相兼容。一般的千兆位以太网网卡大都采用该标准。
3．网络组成技术
千兆位以太网采用以交换机为中心的星形拓扑结构，主要用于交换机与交换机之间以及交换机与服务器之间的高速网络连接。通过将网络核心部件连接到千兆位以太网交换机，而将100BASE-T系统迁移到网络系统的边缘，能够显著提高整个网络系统的可用带宽，见图1-9。
图1-9 千兆位以太网解决方案
1）交换机与交换机之间的连接
一种简单的升级方案是将交换机与交换机之间的链路速率由100Mbps升级到1Gbps（1000Mbps）。这种升级方案需要使用带有千兆位端口的交换机，并通过千兆位端口实现1Gbps链路的连接。升级后的网络能够连接更多的100BASE-T网段，在更大的范围内为用户提供高带宽的访问能力。
2）交换机与服务器之间的连接
另一种升级方案是将网络系统的服务器或服务器集群迁移到交换机的千兆位端口上，使链路速率升级到1Gbps。这种升级方案需要在服务器上分别安装千兆位以太网网卡，以实现1Gbps链路连接。升级后的网络系统将大大增加服务器的吞吐量，为用户提供更快速的信息访问能力。
现在，千兆位以太网已成为构造企业主干网的主流技术，千兆位以太网产品包括千兆位交换机、千兆位网卡等。