速率达到或超过100Mb/s的乙太网称为高速乙太网。

高速乙太网的特点

高速乙太网系统分两类：由共享型集线器组成的共享型高速乙太网系统和有高速乙太网交换机构成的交换性高速乙太网系统。

100Base-FX因使用光缆作为媒体充分发挥了全双工乙太网技术的优势。100Base-T的网卡有很强的自适应性，他能够自动识别能够自动识别10Mb/s和100Mb/s。

10Mb/s和100Mb/s的自适应系统是指连线埠之间10Mb/s和100Mb/s传输率的自动匹配功能。自适应处理过程具有以下两种情况：

（1）原有10Base-T网卡具备自动协商功能，即具有10Mb/s和100Mb/s自动适应功能，则双方通过FLP信号进行协商和处理，最后协商结果在网卡和100Base-TX集线器的相应连线埠上均形成100Base-TX的工作模式。

（2）原有10Base-T网卡不具备自动协商功能的，当网卡与具备10Mb/s和100Mb/s自动协商功能的集线器连线埠连线后，集线器连线埠向网卡连线埠发出FLP信号，而网卡连线埠不能发出快速链路脉冲（FLP）信号，但由于在以往的10Base-T系统中，非禁止型双绞线（UTP）媒体的链路正常工作时，始终存在正常链路脉冲（NLP）以检测链路的完整性。所以在新系统的自动协调过程中，集线器的10Mb/s和100Mb/s自适应连线埠接收到的信号是NLP信号；由于NLP信号在自动协调协定中也有说明，FLP向下兼容NLP，这样集线器的连线埠就自动形成了10Base-T工作模式与网卡相匹配。

高速乙太网的体系结构

高速乙太网的体系结构如图所示：

从OSI层次模型看，与10Mb/s乙太网相同，仍有数据链路层、物理层和物理媒体。

从IEEE802模型看，它具有MAC子层和物理层的功能。

高速乙太网的类型

（1）、共享型快速乙太网系统：使用共享型集线器。

（2）、交换型乙太网系统：使用快速乙太网交换器。

高速乙太网的适用範围

适用于较远距离的传输

高速乙太网使用的介质

光纤：作为网路的物理介质，提供基本频宽。

高密度波分多路复用：基本频宽的增倍器，提高每根光纤的通信容量。

太比特交换式路由器，是大量的基本频宽转化为可用的频宽。

高速乙太网的传输速率

高速乙太网的传输速率最低为百兆，基本传输速率应为千兆、万兆甚至更高。

千兆乙太网

在1995年后期，IEEE 802.3委员会就组建了一个工作小组，以研究在乙太网的环境下如何使分组包的传输速度达到Gbit（即千兆）级。如今千兆乙太网的技术标準已经成熟，并有了一些成功的套用。千兆乙太网不仅仅定义了新的媒体和传输协定，还保留了10M和100M乙太网的协定、帧格式，以保持其向下兼容性。随着越来越多的人使用100M乙太网，越来越多的业务负荷在骨干网上承载，千兆乙太网就应运而生。

千兆乙太网用于连线核心伺服器和高速区域网路交换机。每个区域网路交换机都有10/100M自适应连线埠和1G的上行连线埠。图1为千兆乙太网的典型套用。

千兆乙太网的协定栈结构包括物理层和介质访问层（MAC），该MAC层是802.3的MAC层算法的增强版本。除了使用非禁止的双绞线，对于其他媒介，都可以使用新定义的gigabit medium-independent interface (GMII)，GMII是一种8bits的并行同步收发接口，它用于晶片和晶片的标準接口，可以满足不同晶片供应商对于MAC层和物理层的互连互通。

1.1 介质访问层

千兆乙太网使用IEEE 802.3定义的10M/100M乙太网一致的CSMA/CD帧格式和MAC层协定。乙太网交换机（全双工模式）中的千兆连线埠不能採用共享信道方式访问介质，而只能採用专用信道方式，这是因为在专用信道方式下，数据的收发能够不受干扰地同步进行。

由于乙太网交换技术的发展，不採用CSMA/CD协定也能全双工操作。千兆乙太网规範发展完善了PAUSE协定，该协定採用不均匀流量控制方法最先套用于100M乙太网中。

1.2 物理层

千兆乙太网协定定义了以下四种物理层接口：

● 1000BASE-LX：较长波长的光纤，支持550 m长的多模光纤（62.5μm或50μm）或5 Km长的单模光纤（10μm），波长範围为1270到1355 nm；

● 1000BASE-SX：较短波长的光纤，支持275 m长的多模光纤（62.5μm）或550 m长的多模光纤（50μm），波长範围为770到860 nm；

● 1000BASE-CX：支持25 m长的短距离禁止双绞线，主要用于单个房间内或机架内的连线埠连线；

● 1000BASE-T：支持4对100 m长的UTP5线缆，每对线缆传输250M数据。

1.3 用于千兆乙太网的数位讯号编码技术

除非物理层是双绞线方式，千兆乙太网的数位讯号编码方式均是8B/10B，这种方式在传送的时候将8bits数据转换成10bits，以提高数据的传输可靠性。8B/10B方式最初由IBM公司发明并套用于ESCON(200M互连繫统）中。

这种编码方式具有以下优点：

● 实现相对简单，并以廉价的方式製造可靠的收发器；

● 对于任何数字序列，相对平衡地产生一样多的0，1比特；

● 提供简便的方式实现时钟的恢复；

● 提供有用的纠错能力。

8B/10B编码是mBnB编码方式的一个特例。所谓mBnB编码即在传送端，将m bits的基带数据映射成n bits数据传送。当n > m时，在传送侧就产生了冗余性。对于8B/10B编码，即是将8bits的基带数据映射成10bits的数据进行传送，这种方式也叫做不一致控制。从本质上讲，这种方式防止在基带数据中过多的0码流或1码流，任何一方过多的码流均造成了这种不一致性。协定中还定义了12种非有效数据的序列，主要用于系统同步和其他控制用途。

对于物理层为双绞线的千兆乙太网，编码方式为PAM-5（5 Level Pulse Amplitude Modulation)。PAM-5採用5种不同的信号电平编码来代替简单的二进制编码，可以达到更好的频宽利用。每四个信号电平能够表示2个bits信息，再加上第五个信号电平用于前向纠错机制。

万兆乙太网

当千兆乙太网还没有大规模套用的时候，人们已经提出万兆乙太网的概念。特别是Internet和Intranet上的业务流量呈爆炸式的增长，万兆乙太网的协定研究及工程实现就越发迫切起来。目前造成Internet和Intranet上业务流量快速增长的几个因素如下：

● 网路连线数的增加；

● 网路终端的连线速率的增加（例如10M网用户升级到100M网用户，56K的Modem用户升级到xDSL或Cable Modem用户）；

● 对频宽要求高的业务的增加，例如高清晰度的视频点播业务；

● 网路主机的增加及主机业务的增加。

最初，运营商们主要将万兆乙太网套用于大容量的乙太网交换机间的高速互连，随着频宽需求的增长，万兆乙太网将套用于整个网路，包括套用伺服器，骨干网和校园网。这种技术使得ISP和NSP能够以一种廉价的方式提供高速的服务。

这种技术同时可以套用于城域网和广域网的建设，这样区域网路技术就能够与ATM或其他广域网路技术竞争。在大多数情况下，用户需要数据通过TCP/IP实现全网的无缝连线，从用户终端到网路业务提供者，而万兆乙太网真正做到这一点。由于不需要将乙太网的分组包分拆或重组成ATM信元，避免了频宽的浪费，这种网路真正做到端到端的乙太网。

IP技术和万兆乙太网技术的结合不仅仅能够提供高质量的服务，同时能够进行有效的流量控制，而在以前只有ATM能够做到。

根据万兆乙太网的套用场合不同，已经定义了不同的光纤接口（光纤的波长和传输距离）。最大的传输距离从300 m一直到40 km，并採用了多种光纤介质，以全双工方式运行。图2比较了几种不同乙太网连线埠速率的最大传输距离。

另外，万兆乙太网具有以下几个显着特徵：

● 万兆乙太网不再支持半双工数据传输，所有数据传输都以全双工方式进行，这不仅极大地扩展了网路的覆盖区域，而且使标準得以大大简化。

● 为使万兆乙太网不但能以更优的性能为企业骨干网服务，更重要的是，还要从根本上对广域网以及其它长距离网路套用提供最佳支持，尤其是还要与现存的大量SONET网路兼容，该标準对物理层进行了重新定义，使得其兼容性大大提高。

● 网路费用是决定一种网路技术发展速度的重要因素。竞争和规模效应使乙太网设备的价格很快下降。儘管快速乙太网产品从1994年才进入市场，但是最近两年，这些产品的价格也大幅度下降。10G乙太网的价格趋势也会与快速乙太网一样。IEEE的目标是以两到三倍的100Base-FX接口的价格建立10G乙太网连线。

儘管10G乙太网在提供基于乙太网的广域网方面向前迈出了非常重要的一步，但要作为城域网的全面解决方案还是缺乏一些关键的性能。在城域网中，10G乙太网还面临着其他一些挑战。

乙太网因为其数据包最最佳化而着称，这种技术对于共享访问和突发性业务流量是非常有效的。但是10G乙太网难于支持多业务，因为它缺乏QoS能力。RSVP和IEEE802.1P能提供QoS，但是仍无法和的ATM技术的QoS相比。服务供应商们可能会在城域网中继续使用SONET/SDH技术。

建立多业务城域网的另一种方法是使用DWDM，让一部分波长载运10G乙太网，另一部分载运其他业务流比如SONET/SDH，以及多个千兆乙太网数据流。虽然与千兆乙太网相比，10G乙太网网路的可扩展性因为速度和传输距离的提高而得到了提高，但这些改进在本质上仍然是有限的。当频宽的需求扩展到OC-768（或者是40Gbps）时，问题还没有解决。此外，考虑到城域网的複杂性不断增加，所以必须进行流量工程设计。DWDM的MPLamda与10G乙太网的多协定标记交换（MPLS）技术共同提供了这一至关重要的业务流量工程设计能力。

总之, 虽然10G乙太网的容量和传输距离得到了很大提高，但是，无法解决新型城域网对多业务的要求，同时，在传输距离进一步提高的情况下，难以应付。

根据现在最新的讯息：前不久，IEEE投票反对把802.3ae（10G乙太网）标準更快地进行通过，因为他们认为零部件销售商还没有足够的设备能够通过标準测试。虽然存在一些程式上的小问题，但标準化草案在技术上是切实可行的。事实上，10G乙太网标準方案已经完全成熟。IEEE暂停此方案进入最后批准阶段并不是因为技术原因，而仅仅是程式操作的问题。按计画在2002年3月前通过仍然是很有可能的。