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第十一章. 乙太網路演進： 快速與十億位元乙太網路. 11.0 導論. 本章主要內容是討論 乙太網路演進背後的想法，並討論兩種特殊的乙太網路技術：快速乙太網路 (Fast Ethernet) （資料傳輸率為 100 Mbps ）以及十億位元乙太網路 (Gigabit Ethernet) （資料傳輸率為 1000 Mbps ）。. 11.1 橋接式乙太網路. 乙太網路演進的第一步是將區域網路以橋接器 (bridges) 分隔。橋接器對乙太區域網路提供兩種效果：提高頻寬以及隔開碰撞網域。. 圖 11.1 分享頻寬. 圖 11.2 不使用∕使用橋接器的網路.
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第十一章 乙太網路演進： 快速與十億位元乙太網路
11.0 導論 本章主要內容是討論乙太網路演進背後的想法，並討論兩種特殊的乙太網路技術：快速乙太網路(Fast Ethernet)（資料傳輸率為100 Mbps）以及十億位元乙太網路(Gigabit Ethernet)（資料傳輸率為 1000 Mbps）。
11.1橋接式乙太網路 乙太網路演進的第一步是將區域網路以橋接器 (bridges) 分隔。橋接器對乙太區域網路提供兩種效果：提高頻寬以及隔開碰撞網域。
11.2交換式乙太網路 第二層的交換器(switch) 就是N 埠橋接器加上更複雜精密的技術，讓它容許更快的封包處理速度。從橋接式乙太網路演進到交換式乙太網路(switched Ethernet)，我們將會看到，它是轉變為更快速乙太網路型態的重要步驟。
11.3全雙工乙太網路 粗同軸電纜線乙太網路標準(10 Base5) 與細同軸電纜線乙太網路標準(10Base2) 都是半雙工傳輸（雙絞線乙太網路標準10Base-T 則是全雙工）；工作站可以傳送或接收，但不能同時進行。 演進的第二步便是從交換式乙太網路轉變為全雙工交換式乙太網路(full-duplex switched ethernet)。全雙工模式將各個網域的容量從10Mbps 增加到20Mbps。 全雙工交換式乙太網路中，我們不需要CSMA/CD 的存取方式。
11.4媒體存取控制 傳統乙太網路在 MAC 子層的設計為非連結導向協定，它沒有明確的流量控制或錯誤控制來告知傳送端，訊框是否已經正確的到達目的地。 傳統乙太網路的「錯誤」有兩種來源： 訊框在傳送途中損毀；一些位元從0 變為1 或從1 變為0。 訊框因為碰撞而遺失。 全雙工交換式乙太網路，「錯誤」也有兩種來源： 訊框在傳輸過程中毀損，這情況跟在傳統乙太網路中是一樣的。 因為交換器緩衝記憶體已經滿了，交換器除了捨棄這個訊框外，沒有別的選擇時而導致訊框遺失。 在全雙工交換式乙太網路中，為了要提供流量控制與錯誤控制，稱為MAC 控制 (MAC control)的新子層，被加進邏輯連結控制層 (LLC) 與媒體存取控制層 (MAC) 中。
暫停封包 目前MAC 控制子層只定義了一種封包，稱為暫停封包 (PAUSE packet)。PAUSE 封包在兩部以全雙工連線的裝置之間減緩訊框的流量。如果到達任何一個裝置（交換器或工作站）的訊框超載，而且緩衝記憶體已經滿了，它會送出PAUSE封包，要求另一個裝置減速。
11.5快速乙太網路 更高資料傳輸率的需求導致了快速乙太網路(Fast Ethernet) (100Mbps) 協定的設計。 MAC 子層的細節會在下一節討論。 LLC子層和第9 章所討論的一樣。 在快速乙太網路的實體層是由四個子層所組成：協調、MII、PHY以及MDI。
11.6快速乙太網路MAC子層 從10Mbps 到100Mbps 乙太網路的演進，主要的概念是保持MAC 子層不動。存取方式是一樣的 (CSMA/CD)。實作上我們保留CSMA/CD 向下相容傳統的乙太網路。 訊框格式，最短與最大訊框長度以及位址分配方面，10Mbps 和100Mbps 乙太網路都是一樣的。唯一的改變是，槽時(slot time)（以秒為單位）和網路的最大長度（碰撞網域）。 加入快速乙太網路的新特色是自動協商(auto negotiation)。它容許工作站或集線器一個範圍的能力。
範例 圖11.11 展示工作站與集線器協商的範例。工作站發佈它的兩種能力：半雙工模式以及10Mbps資料傳輸率。集線器發佈它的兩種能力：半雙工模式以及100Mbps 資料傳輸率。它們共同分母就是半雙工模式和10Mbps 資料傳輸率。
11.7快速乙太網路實體層 實體層是由四個子層所組成：協調、MII、PHY以及MDI。協調子層在所有實作上都是相同的。PHY 和 MDI 和媒體相關。 在快速乙太網路中協調子層 (reconciliation sublayer) 替換了10 Mbps裡的PLS子層。原本由PLS 執行的編碼與解碼工作移到PHY 子層（收發器）。 在快速乙太網路設計，AUI 被媒體獨立介面(medium independent interface, MII) 所取代。 MII 定義五種訊號類型：傳輸資料、接收資料、控制訊號、管理訊號、電源 在快速乙太網路中收發器稱為PHY 子層(PHY sublayer)。 要將收發器（內部或外部）連接到媒體，我們需要媒體相關介面(medium dependent interface, MDI)。
11.8快速乙太網路實作 快速乙太網路可以分類為雙線或四線的做法： 雙線作法稱為100Base-X，它可以是雙絞線 (100Base-TX) 或光纖纜線 (100Base-FX)。 四線作法只被設計用在雙絞線 (100Base-T4)，它有三種做法：100Base-TX、100Base-FX 以及100Base-T4
100Base-TX 100Base-TX 在實體星狀拓撲上使用兩對雙絞線（類型5 UTP 或STP）。它的邏輯拓撲是星狀半雙工模式（需要CSMA/CD）或是匯流排拓撲（不需要CSMA/CD ）。它在實作上容許外部收發器（使用MII 纜線）或是內部收發器。 要達到100Mbps 的資料傳輸率，編碼（與解碼）是以兩個步驟來實作，如圖11.20。 資料在125Mbps 的速率，接著使用三階多線傳輸(three levels, multilane transmission, MLT-3) 的方式編碼為訊號。
100Base-FX 100Base-FX 在實體星狀拓撲中使用兩對光纖纜線。它的邏輯拓撲在100Base-TX 實作中討論過，可以是星狀或匯流排。這種實作容許外部收發器（有MII 纜線）或內部收發器。 收發器負責傳送、偵測碰撞以及資料編碼∕解碼。 100Base-FX 使用兩個位階的編碼
100Base-T4 100Base-TX網路可以提供100Mbps 的資料傳輸率，但是它需要使用類別5 UTP或STP纜線。 100Base-T4 的新標準被設計使用類別3或更高的UTP。這個做法使用四對UTP來傳輸100Mbps。 當收發器使用在100Bas -T4時，和其他實作相似，而編碼與解碼則更加複雜。 為了保持同步並同時減低頻寬，它使用一種稱為8B/6T（八個二進位∕六個三進位）的三階線路編碼。 8B/6T 編碼將頻寬從100Mbaud 減低為75Mbaud（8/6 的比率）。
11.9十億位元乙太網路 近來對於更高速率的要求，因而產生十億位元乙太網路(gigabit Ethernet) 協定(1000Mbps)。 LLC 子層和第9 章討論的一樣。 在十億位元乙太網路的實體層是由四個子層所組成：協調、GMII、PHY以及MDI。
11.10十億位元乙太網路MAC子層 Gigabit 乙太網路用兩種不同的方式進行媒體存取：使用CSMA/CD 的半雙工模式，或是不需要CSMA/CD 的全雙工模式。
半雙工 MAC 半雙工方式使用CSMA/CD，並且有三種定義的方式：傳統式、載波延伸以及訊框突爆。 傳統的方式中，我們依然保持如傳統乙太網路一樣的訊框最短長度（512位元） 載波延伸(carrier extension)方式定義最短的訊框長度為 512 位元組（4096位元）。 訊框突爆(frame bursting) 的方式，就是相較於在每個訊框加入延伸，改成一次送出多個訊框。然而，要使多個訊框看起來像一個訊框，我們在訊框與訊框之間加上填補位元（如載波延伸 式中所用的方法）使得頻道不會閒置。
