在上個世紀(jì)八十年代開始，千兆以太網(wǎng)就已經(jīng)得到了很多人的認(rèn)可，同時其性能和特點也很出色，這里主要分析了千兆以太網(wǎng)在路由交換機(jī)中的實際應(yīng)用。以太網(wǎng)：IEEE802.3定義了10Mbps的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，采用載波監(jiān)聽和沖突檢測（CSMA／CD） 協(xié)議，以半雙工方式運行。

從80年代末開始以太網(wǎng)取得了巨大的成功。10BaseT是運行在3類或 更高類別的雙絞線上的以太網(wǎng)，10Base2／5是運行在同軸電纜上的以太網(wǎng)，10BaseFL是運行在 光纖上的以太網(wǎng)。由于沖突檢測的協(xié)議要求一個512位的時間槽保證無錯誤的檢測到?jīng)_突，所以 以太網(wǎng)的距離覆蓋范圍受到了限制，10BaseFL最大的覆蓋距離為2km，10BaseT在一個網(wǎng)段內(nèi)的 最大覆蓋距離為100m。

快速以太網(wǎng)：IEEE802.3u定義了100Mbps的快速以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，它可以用半雙工的方式運行 CSMA／CD協(xié)議，也可以有全雙工的方式。由于快速以太網(wǎng)對以太網(wǎng)的后向兼容性，在90年代的 中后期，快速以太網(wǎng)成為局域網(wǎng)中的主流的路由交換機(jī)技術(shù)。100BaseTX是運行于5類雙絞線上的快速以太網(wǎng)， 100BaseFX是運行于光纖上的快速以太網(wǎng)。對于以半雙工方式運行的快速以太網(wǎng)，同樣也有距離 覆蓋范圍的限制，并且由于快速以太網(wǎng)以100Mbps的速率運行，時間槽長度同樣是512位，所以 它的最大距離覆蓋范圍是以太網(wǎng)的1／10，為200m。但是對于全雙工方式運行的快速以太網(wǎng)， 在理論上就不再有距離的限制，而實際受限于電或光信號的衰減。如實際中運行在單模光纖上 的100BasFX SMF的全雙工快速以太網(wǎng)最大覆蓋距離可達(dá)20km以上。

1998年6月在千兆以太網(wǎng)聯(lián)盟的推動下IEEE正式發(fā)布了千兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.3。把以 太網(wǎng)的速率提高到了1000MbPs。而在此之前的1997年，就已經(jīng)有很多的廠商迫不及待地推出了 千兆以太網(wǎng)的產(chǎn)品，結(jié)網(wǎng)絡(luò)界帶來了全新的解決方案。到了現(xiàn)在的2000年，我們已經(jīng)可以很清 晰地看到，不僅以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)在桌面和工作組級網(wǎng)絡(luò)中打敗了ATM，在城域網(wǎng)中，千兆 以太網(wǎng)也憑借其良好的兼容性和優(yōu)異的性價比占據(jù)了絕對的上風(fēng)?？梢灶A(yù)見未來隨著價格的下 跌，千兆以太網(wǎng)會象快速以太網(wǎng)一樣普及。

對于快速以太網(wǎng)來說，512位的時間槽內(nèi)電波或光可以傳輸400m遠(yuǎn)，如果在千兆以太網(wǎng)中， 512位的時間槽內(nèi)電波或光的傳輸距離則只有40m遠(yuǎn)，采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的半雙工千兆以太網(wǎng)的 覆蓋半徑只有20m。這樣的距離覆蓋范圍在實際中無法得到大規(guī)模推廣。為了解決這個問題， IEEE對以太網(wǎng)的MAC層協(xié)議作了第一次重大修改：載波擴(kuò)展和幀突發(fā)。

（1）載波擴(kuò)展

為了使千兆以太網(wǎng)的距離覆蓋范圍達(dá)到實用標(biāo)準(zhǔn)，半雙工千兆以太網(wǎng)時間槽長度擴(kuò)展到了 4096位，這樣半雙工千兆以太網(wǎng)的距離覆蓋范圍擴(kuò)展到了160m。為了兼容以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng) 中的幀結(jié)構(gòu)，半雙工千兆以太網(wǎng)的最小幀長度仍需要保持為64byte。但考慮到時間槽長度為51 byte，為了能夠匹配時間糟的長度，當(dāng)某個DTE發(fā)送小于512byte幀時，半雙 工千兆以太網(wǎng)MAC 將在正常發(fā)送數(shù)據(jù)之后發(fā)送一個載波擴(kuò)展序列直到一個時間精結(jié)束。例如：某DTE發(fā)送一個64 byte幀，MAC將會在其后加入512-64＝448byte的載波擴(kuò)展序列。如果DTE發(fā)送的幀長度大于512 byte，則MAC不做任何改變。

在載波擴(kuò)展的情況下，解決了半雙工千兆以太網(wǎng)距離覆蓋范圍的問題，但引入了一個新的 問題：對于長度較小的以太網(wǎng)幀的發(fā)送效率降低了。對于一個64byte的幀來說，盡管發(fā)送速度 較快速以太網(wǎng)增加了10倍，但發(fā)送時間增加了8倍。這樣的效率并未比快速以太網(wǎng)提高多少，為 了解決半雙工千兆以太網(wǎng)的效率問題，IEEE又引入了幀突發(fā)這種路由交換機(jī)技術(shù)。

（2）幀突發(fā)

幀突發(fā)的工作方式如下：對于 DTE發(fā)送的第一個小于512byte的幀，依然使用載波擴(kuò)展到 512byte，但隨后發(fā)送的小于512byte的短幀不再使用載波擴(kuò)展，而是加入96bit的幀間隔序列 后連續(xù)發(fā)送短幀，最長可以突發(fā)到65536位。這種做法可以成立的原因在于一個正確配置的網(wǎng) 絡(luò)環(huán)境里，如果某個DTE開始發(fā)送數(shù)據(jù)后，其他 DTE都可以通過載波監(jiān)聽協(xié)議檢測到其信號并 抑制本身的數(shù)據(jù)發(fā)射。使用了幀突發(fā)的半雙工千兆以太網(wǎng)的效率得到了改善，當(dāng)一個DTE連續(xù) 的突發(fā)64byte幀并突發(fā)持續(xù)65536位時，其效率約為72％。