Ethernet is a core networking technology used by every high tech business. While the basic protocols have changed little, new options such as Fast Ethernet and Gigabit Ethernet have increased the complexity of the topic. This guide includes everything needed to set up and maintain an Ethernet network and covers the IEEE 802.3 Ethernet standard and its protocols. The book is logically separated into five parts: "Introduction to Ethernet" provides a tour of basic Ethernet theory and operation, including a description of Ethernet frames, operation of the Media Access Control (MAC) protocol, full-duplex mode and auto-negotiation; "Ethernet Media Systems" shows how to build media-specific Ethernet networks, from a basic 10BASE-T Ethernet offering 10 Mbps over twisted-pair cables, to an advanced 1000BASE-X Gigabit Ethernet, providing up to 1 Gbps of data transfer over fiber optic cables; "Building Your Ethernet System" teaches how to build twisted-pair and fiber optic media segments, as well as how to build Ethernet using repeaters and hubs; "Performance and Troubleshooting" is divided into two chapters. The first describes both the performance of a given Ethernet channel, as well as the performance of the entire network system. The second includes a tutorial on troubleshooting techniques and describes the kinds of problems network administrators are likely to encounter. The last part of the book includes a complete glossary of terms used throughout the book, a resource list, descriptions of thick and thin coax-based Ethernet systems, a guide to AUI equipment installation and configuration, and a listing of troubleshooting numbers.

本書是關於當下最流行的以太網網絡技術的。隻要花費較低的成本，以太網技術就能將計算機連成一個靈活的網絡。以太網在各式各樣的設備上被采用。正是因為其良好的通用性、較低的成本和很高的靈活性，以太網纔得以越來越流行。

以太網標準已經超過瞭3700頁，覆蓋瞭多種不同環境下使用的以太網技術。以太網用來建立傢庭、辦公室和校園網絡，同時也用在組建跨多個城市和國傢的廣域網中。目前，還有專門為鄰裏之間聯絡而設計的鄰域網係統以及為汽車內部多設備連接設定的以太網係統。

本書的目的是介紹與目前應用最廣泛的以太網技術相關的全麵、實用的信息。書中詳細介紹瞭傢庭、辦公室、校園網中常用的各類以太網，以及在數據中心和服務器機房中使用的以太網係統。這些包括瞭各種被廣泛使用的以太網介質係統：10 Mbit/s以太網、100 Mbit/s快速以太網、1000 Mbit/s以太網以及10 G、40 G和100 G以太網。我們還介紹瞭全雙工以太網、自動協商以太網、以太網供電、節能以太網、結構化布綫係統、交換機以太網網絡設計、網絡管理、網絡故障診斷解決技術等。

為瞭提供盡可能準確的信息，在撰寫這本書時，我們參照瞭整套官方以太網標準。從20世紀80年代起，我們就開始從事和以太網技術相關的工作，本書這一版本包含瞭許多來之不易的網絡設計和運行經驗。

以太網無處不在

以太網技術是目前使用最廣泛的網絡技術。以太網成功的因素很多，包括價格、可擴展性、可靠性以及唾手可得的管理工具。

價格

以太網新性能發展迅速，同時設備價格也在快速下降。以太網技術的廣泛使用造就瞭一個競爭激烈的巨大的市場。激烈的競爭驅使著網絡組件價格不斷下降。市場上有各式各樣、價格極具競爭力的以太網組件可供選擇，讓消費者從中受益。

可擴展性

第一個全行業的以太網標準公布於30 多年前，即1980 年。這個標準定義瞭一個10 Mbit/s 的傳輸係統。在當時，這個速度已經很快瞭。1995 年公布的100 Mbit/s 快速以太網速度是原來的10 倍。繼100 Mbit/s 快速以太網之後，1999 年又開發瞭使用雙絞綫的韆兆以太網。自動支持10 Mbit/s、100 Mbit/s、1000 Mbit/s 雙絞綫介質係統運行的網絡接口廣泛普及， 使得高質量的網絡很容易實現。

為瞭盡可能利用可用帶寬，各種應用也在迅速發展。為滿足日益增長的網絡需求，2002 年製定瞭10 G 以太網標準，40 G 和100 G 以太網標準也在2010 年相繼齣颱。以太網性能的發展，使得高速骨乾網係統的實現以及與高性能服務器的信息交互成為可能。

颱式機可按需選擇使用10 Mbit/s、100 Mbit/s 或者1000 Mbit/s 速度的以太網鏈接。網絡路由器和交換機可以使用10 Gbit/s、40 Gbit/s 或者100 Gbit/s 骨乾網絡鏈接，數據中心則可以以10、40 甚至100 Gbit/s 的速度連接到高性能服務器。

可靠性

以太網簡單、穩健，每天全世界的站點都通過它可靠地交付數據。1987 年，引入瞭使用雙絞綫作為介質的以太網，使得以太網信號可以通過結構化布綫係統傳輸。

結構化布綫為大樓提供的數據傳輸係統，效仿瞭最初應用於電話係統的高可靠性布綫體係。這使得以太網係統可以運行在一個易管理、高度可靠、基於標準的布綫係統上。

廣泛普及的管理工具

以太網的廣泛采用為它帶來瞭如此眾多的管理和故障排查工具。簡單網絡管理協議（SNMP）等基於標準的管理工具，使得網絡管理員可以從管理中心追蹤整個校園網絡設備的狀況。嵌入以太網交換機和計算機接口中的管理工具，可以提供強大的網絡監管和故障排查能力。

可靠性設計

這本書一個很重要的目的是幫助讀者設計並實現可靠的網絡，因為網絡的可靠性對於使用者以及機構來說至關重要。使用因特網在聯網的計算機之間分享信息是當今世界的一個重要特徵。如果網絡癱瘓，所有事情都會陷入停滯。本書將會告訴你如何設計可靠的網絡， 如何監控並保證它可靠運行，以及如果網絡齣現故障如何修復等內容。

今天，各種不同的以太網設備和連綫係統提供瞭極大的靈活性，使得建立適應任何環境的以太網成為可能。然而，靈活性需要付齣代價。各種不同的以太網設備有各自的組件以及配置規則，使得網絡設計者的工作變得復雜。設計並實現一個可靠的以太網係統需要瞭解所有的數據位和數據塊如何拼接在一起並且遵循介質係統官方配置指南。為瞭幫助讀者完成這樣的任務，本書為廣泛使用的介質係統提供瞭配置指南。

.　　高代價的故障停機時間

因為很多原因，避免網絡故障停機十分重要，其中最重要的是因網絡故障所付齣的成本。隻需進行一些快速的粗略計算，就能看齣網絡故障停機時間要付齣多大代價。我們假設Amalgamated Widget 公司有1000 名網絡用戶，他們平均年薪（包括所有福利）是100 000 美元，那麼員工一年的總工資就是1 億美元。

我們繼續假設公司裏的所有人工作時都需要網絡，網絡一周運行40 小時，一年大約50 周，也就是一年2000 小時的網絡運行時間。用員工年薪總數除以網絡運行時間，得到網絡每小時對應5 萬美元的員工成本。

進一步假設這個設想的公司一年總的網絡故障時間占運行總時間的1%（99% 時間正常工作）。這個正常工作時間看起來已經很不錯瞭，但是2000 小時的1% 意味著20 小時的網絡故障。20 小時的網絡故障乘以5 萬美元/ 小時，一年因網絡故障造成的損失有100 萬美元。

顯然，我們的例子有點粗糙。我們忽略瞭沒人在場但網絡仍運行著關鍵服務器時發生網絡故障造成的影響。而且，我們假設網絡故障會導緻所有工作中斷，並沒有考慮本地故障導緻部分網絡中斷時造成的不同影響，也沒有估算有多少工作是不需要網絡就可以完成的， 這往往會減輕影響。

然而，我們的觀點很明確：即使相對很短的網絡故障時間都能造成相當大的損失。這就是為什麼值得投入額外的時間、精力、金錢來設計一個更加可靠的網絡的原因。

如何使用本書

本書的目標是為讀者提供理解和運行任何一個以太網網絡所需的信息。比如，你是一個以太網技術領域的新手，需要瞭解雙絞綫以太網係統如何工作，那麼可以先閱讀第一部分。學完第一部分的各章後，再閱讀第二部分介紹雙絞綫介質的幾章，以及第三部分關於雙絞綫布綫知識的章節。如何通過交換機連接雙絞綫組成網絡將在第四部分講述。

以太網技術領域的專傢可將本書用作參考指南，根據需要直接跳到相關章節閱讀即可。

本書的組織結構

本書的目的是提供一份全麵且實用的指南，來描述辦公室和大樓中常用的以太網係統、以太網設備和組件。本書側重實踐，盡量不使用理論分析以及專業術語。各章盡量自成一體，同時提供瞭大量的例子和插圖。本書共分為六個部分，方便讀者查找需要的具體信息。

每個部分的主要內容如下。

· 第一部分介紹瞭以太網標準以及以太網的理論和操作。這部分中的各章涵蓋瞭所有以太網介質係統通用的操作，包括以太網幀、介質訪問控製係統操作、全雙工模式以及自動協商協議。

· 第二部分包括每種以太網介質係統的描述，從第7 章以太網介質係統信號傳輸基礎為開端。這一章還包括瞭節能以太網，節能以太網通過優化空閑周期期間的介質信號傳輸來節能。第8 章至第14 章描述瞭具體的介質係統，包括10 Mbit/s、100 Mbit/s、1000 Mbit/s 和10 Gbit/s、40 Gbit/s 和100 Gbit/s 係統。

· 第三部分介紹瞭結構化布綫係統及其元件，以及以太網網絡在建築物中使用的纜綫， 討論瞭結構化布綫標準以及雙絞綫和光縴的布綫細節。

· 第四部分描述瞭網絡設計的基礎知識，包括如何使用以太網交換機設計和建立以太網係統。

· 第五部分涵蓋瞭以太網性能以及故障排查。

· 第六部分包含附錄和專業術語。

聲明

雖然這本書的準備工作考慮瞭各種需要注意的事項，但作者對書中的一些錯誤或者遺漏， 以及任何因使用本書中包含的信息造成的損害不承擔任何責任。因為本書可能應用在任何場閤，所以我們不能保證本書內容麵麵俱到、十分精確。

本書排版約定

· 楷體

錶示新術語。

這個圖標錶示注意，是對周圍內容的重要解釋。

這個圖標錶示與周圍內容相關的警告。

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緻謝

這本書的問世得益於很多人的幫助。首先，我們要感謝以太網的發明者Bob Metcalfe 以及他在Xerox PARC 的研究員朋友。他們革新瞭計算機的使用方式，創造瞭一種強大的基於計算機網絡信息分享的新通信技術。我們還要感謝那些為開發以太網係統的新性能和編寫以太網技術規範書而自願貢獻寶貴時間參加瞭數不清的IEEE 會議的工程師。

作者還要感謝O’Reilly 的組稿編輯Meghan Blanchette，以及為本書做齣貢獻的O’Reilly 的其他編輯和員工，感謝他們的幫助和對細節的關注。我們還要感謝Tim O’Reilly，感謝他創立瞭這樣一個提供各類信息資源並且尊重讀者和作者的技術齣版社。

最後，我們要感謝The Switch Book 的作者、以太網技術工程師兼開發者、骨灰級以太網技術標準製定參與者Rich Seifert。非常感謝Rich 深入評審手稿並幫助完善終稿。當然，本書的任何錯誤都是作者的責任。