[软考网规考点笔记]-局域网之高速以太网

一、前言
[二、快速以太网（Fast Ethernet，100Mbps）](#二、快速以太网（Fast Ethernet，100Mbps）)
[三、千兆以太网（Gigabit Ethernet，1000Mbps）](#三、千兆以太网（Gigabit Ethernet，1000Mbps）)
- [IEEE 802.3z 标准（光纤与短距离铜缆）](#IEEE 802.3z 标准（光纤与短距离铜缆）)
- [IEEE 802.3ab 标准（双绞线）](#IEEE 802.3ab 标准（双绞线）)
- 关键技术改进
[四、万兆以太网（10 Gigabit Ethernet，10Gbps）](#四、万兆以太网（10 Gigabit Ethernet，10Gbps）)
- [IEEE 802.3ae 万兆以太网标准](#IEEE 802.3ae 万兆以太网标准)
五、三种高速以太网对比总结
六、总结
- 七、历年真题

一、前言

随着局域网带宽需求不断增长，以太网从最初的10Mbps发展到如今的100Gbps以上。
本文基于IEEE 802.3标准，系统梳理快速以太网（100Mbps）、千兆以太网（1000Mbps）和万兆以太网（10Gbps）的关键技术规范，包括物理层介质、最大传输距离、编码方式等核心知识点。

二、快速以太网（Fast Ethernet，100Mbps）

1995年，IEEE
802.3u标准正式颁布，在10Base-T和10Base-F技术基础上，保持基本传输系统不变，将速率提升至100Mbps。快速以太网物理层规范如下：

100Base-TX

含义：
- 100：传输速率为 100 Mbps（兆比特每秒）。
- Base：采用基带传输（Baseband），即信号直接占用整个信道，不进行调制。
- T：使用双绞线（Twisted pair）作为传输介质。
- X：代表该标准源自 FDDI（光纤分布式数据接口）的物理层规范
传输介质：两对5类非屏蔽双绞线（UTP，特性阻抗100Ω）或两对屏蔽双绞线（STP，150Ω）
最大长度：100米

100Base-FX

传输介质：一对多模光纤（MMF，纤芯直径62.5μm，包层125μm）或一对单模光纤（SMF，纤芯直径8μm，包层125μm）
最大长度：多模光纤2公里，单模光纤40公里

100Base-T4

传输介质：一对3类非屏蔽双绞线（UTP，100Ω）
最大长度：100米

100Base-T2

传输介质：一对3类非屏蔽双绞线（UTP，100Ω）
最大长度：100米

注：100Base-T4和100Base-T2已很少使用，100Base-TX成为快速以太网的主流方案。

三、千兆以太网（Gigabit Ethernet，1000Mbps）

千兆以太网作为主干网，提供无阻塞的数据传输。1998年6月公布的IEEE 802.3z和1999年6月公布的IEEE802.3ab成为正式标准。

IEEE 802.3z 标准（光纤与短距离铜缆）

1000Base-SX（短波光纤，波长770nm～860nm）
- 线缆：多模光纤（纤芯50μm或62.5μm）
- 最大长度：550米
1000Base-LX（长波光纤，波长1270nm～1355nm）
- 线缆：单模光纤（10μm）或多模光纤（50μm/62.5μm）
- 最大长度：5000米（5公里）
1000Base-CX（两对STP）
- 线缆：屏蔽双绞线
- 最大长度：25米（适用于同一房间内设备短距离互连）

IEEE 802.3ab 标准（双绞线）

1000Base-T
电缆：四对5类非屏蔽双绞线（UTP）
最大长度：100米
编码：8B/10B编码

关键技术改进

为实现千兆速率，802.3z采用了以下新技术：
- 最小帧长扩展：增加半双工模式下的带宽利用率
- 帧突发发送（Frame Bursting）：允许一个站连续发送多个帧，提高信道利用率
- 物理层编码：采用48B/5B或88B/9B编码（与100Mbps的4B/5B不同）
- 千兆以太网标准兼容已有的综合布线系统，保护用户投资。

四、万兆以太网（10 Gigabit Ethernet，10Gbps）

2002年6月，IEEE 802.3ae标准正式发布。
万兆以太网基本应用于点到点连接，不再共享带宽，因此不再需要CSMA/CD协议（无冲突检测、载波监听和多路访问）。
它采用与传统以太网相同的帧结构。

IEEE 802.3ae 万兆以太网标准

10GBASE-S（短距，850nm波长）
- 50μm多模光纤：最大300米
- 62.5μm多模光纤：最大65米
10GBASE-L（长距，1310nm波长）
- 单模光纤：最大10公里
10GBASE-E（超长距，1550nm波长）
- 单模光纤：最大40公里
10GBASE-LX4（波分复用，4×2.5Gbps）
- 50μm或62.5μm多模光纤：最大300米
- 采用波分复用（WDM）技术，四路波长并行传输

五、三种高速以太网对比总结

典型标准
- 快速以太网（100Mbps）：IEEE 802.3u
- 千兆以太网（1000Mbps）：IEEE 802.3z / 802.3ab
- 万兆以太网（10Gbps）：IEEE 802.3ae

-主流介质

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- 快速以太网：5类UTP、多模光纤

- 千兆以太网：5类UTP、单模/多模光纤、STP

- 万兆以太网：单模/多模光纤

最大距离
- 快速以太网：UTP 100米，光纤 2～40公里
- 千兆以太网：UTP 100米，光纤 550米～5公里
- 万兆以太网：光纤 65米～40公里
CSMA/CD
- 快速以太网：仍使用（半双工模式）
- 千兆以太网：半双工可选，全双工为主
- 万兆以太网：仅全双工，无CSMA/CD
编码方式
- 快速以太网：4B/5B、MLT-3等
- 千兆以太网：8B/10B、帧突发
- 万兆以太网：64B/66B、WDM
主要应用
- 快速以太网：桌面接入、小型网络
- 千兆以太网：企业主干、服务器汇聚
- 万兆以太网：数据中心、城域网骨干

六、总结

抓住介质与距离：不同标准的核心差异在于传输介质（铜缆/多模光纤/单模光纤）和最大传输距离，这是考试和实际工程选型的重点。
理解技术演进：从共享介质到点到点全双工，CSMA/CD逐渐退出历史舞台，帧结构和MAC层保持兼容。
关注编码效率：高速以太网采用更高效的编码（如64B/66B），降低线路开销。
结合实际布线：现有5类/6类布线可支持千兆（1000Base-T），而万兆一般需要光纤或增强型6类（Cat6a）铜缆。

七、历年真题

2019 年下半年 - 第 19 题

题目：以太网的最大帧长为1518字节，每个数据帧前面有8个字节的前导字段，帧间隙为9.6us。若采用TCP/IP网络传输14600字节的应用层数据，采用100BASE-TX网络，需要的最短时间为（）。

备选答案：

A.1.32ms

B.13.2ms

C.2.63ms

D.26.3ms

正确答案： A

解析：本题考察100BASE-TX快速以太网的传输时间计算。应用层数据14600字节，每个TCP报文段数据为1460字节，共需10个帧。每帧传输时间 = (1518+8)×8/100×10⁶ ≈ 0.00012208秒，10帧为1.2208ms，加上帧间隙9.6μs×10=96μs，总时间约1.32ms。

2019 年下半年 - 第 33 题

题目：下图是采用100BASE-TX编码收到的信号，接收到的数据可能是（），这一串数据前一比特的信号电压为（）。

备选答案（问题1）：

A.0111110

B.100001

C.0101011

D.0000001

备选答案（问题2）：

A.正电压

B.零电压

C.负电压

D.不能确定

正确答案： A、B

解析：本题考察100BASE-TX的MLT-3编码规则。MLT-3编码特点是逢"1"跳变，逢"0"保持不变，且为双极性码（-1、0、+1三种电平）。根据波形图分析，接收到的数据为0111110，前一比特信号电压为零电压。

2019 年下半年 - 第 40 题

题目： IEEE802.3z定义了千兆以太网标准，其物理层采用的编码技术为（）。在最大段长为20米的室内设备之间，较为合理的方案为（）。

备选答案（问题1）：

A.MLT-3

B.8B6T

C.4B5B或8B9B

D.Manchester

备选答案（问题2）：

A.1000Base-T

B.1000Base-CX

C.1000Base-LX

D.1000Base-SX

正确答案： C、B

解析：本题考察千兆以太网IEEE 802.3z标准的物理层编码和介质选型。千兆以太网物理层编码采用4B/5B或8B/9B编码法。1000Base-CX采用150Ω平衡屏蔽双绞线（STP），最大传输距离25米，适用于室内设备之间（20米）的短距离连接。

2019 年下半年 - 第 18 题

题目：以下关于1000Base-T的叙述中，错误的是（）。

备选答案：

A.最长有效距离为100米

B.使用5类UTP作为网络传输介质

C.支持帧突发

D.属于IEEE802.3ae定义的4种千兆以太网标准之一

正确答案： D

解析：本题考察千兆以太网1000Base-T标准的基本知识。1000Base-T标准属于IEEE 802.3ab，而非IEEE 802.3ae（万兆以太网标准）。1000Base-T使用5类UTP，最长有效距离100米，支持帧突发技术。

2021 年下半年 - 第 12 题

题目： 1000BASE-TX采用的编码技术为（）。

备选答案：

A.PAM5

B.8B6T

C.8B10B

D.MLT-3

正确答案： A

解析：本题考察千兆以太网1000BASE-TX的编码技术。1000BASE-TX采用PAM5（脉冲幅度调制5级）编码技术，使用四对双绞线，其中两对线发送，两对线接收，只能支持六类双绞线。

2022 年下半年 - 第 19 题

题目：（）定义了万兆以太网标准。

备选答案：

A.IEEE802.3

B.IEEE802.3u

C.IEEE802.3z

D.IEEE802.3ae

正确答案： D

解析：本题考察万兆以太网的标准编号。IEEE 802.3ae于2002年6月正式发布，定义了万兆以太网（10Gbps）标准。IEEE 802.3对应10M以太网，802.3u对应100M快速以太网，802.3z对应千兆以太网。

2014 年下半年 - 第 65 题

题目：使用长度1518字节的帧测试网络吞吐量时，1000M以太网抽样测试平均值是（）时，该网络设计是合理的。

备选答案：

A.99%

B.80%

C.60%

D.40%

正确答案： A

解析：本题考察千兆以太网吞吐量测试的合理性判断。在千兆以太网中，采用1518字节的大帧进行测试时，吞吐量平均值应接近线速（1000Mbps），通常达到99%左右可认为网络设计合理，表明链路能够高效承载数据。

2014 年下半年 - 第 66 题

题目：某企业内部两栋楼之间距离为350米，使用62.5/125μm多模光纤连接。100Base-FX连接一切正常，但是该企业将网络升级为1000Base-FX后，两栋楼之间的交换机无法连接。经测试，网络链路完全正常，解决此问题的方案是（）。

备选答案：

A.把两栋楼之间的交换机模块更换为单模模块

B.把两栋楼之间的交换机设备更换为路由器设备

C.把两栋楼之间的多模光纤更换为50/125μm多模光纤

D.把两栋楼之间的多模光纤更换为8/125μm单模光纤

正确答案： D

解析：本题考察千兆以太网光纤传输距离与介质匹配。1000Base-FX（实际标准中为1000Base-SX/LX）使用多模光纤时，62.5/125μm光纤最大传输距离通常为220~275米，而350米已超出其有效距离。单模光纤（8/125μm）支持更远距离（可达数公里），因此更换为单模光纤可解决连接问题。

2017 年下半年 - 第 12 题

题目： 100BASE-TX采用的编码技术为（）。

备选答案：

A.4B5B

B.8B6T

C.8B10B

D.MLT-3

正确答案： A

解析：本题考察快速以太网100BASE-TX的编码方式。100BASE-TX采用两级编码：首先将4位数据转换为5位码组（4B/5B编码），然后使用MLT-3（多电平传输-3）进行线路编码。题目问的是"编码技术"，通常指4B/5B编码。

2017 年下半年 - 第 13 题

题目： 100BASE-TX采用（）个电平来表示二进制0和1。

备选答案：

A.2

B.3

C.4

D.5

正确答案： B

解析：本题考察快速以太网100BASE-TX的MLT-3线路编码。MLT-3（多电平传输-3）使用三种电平（-1、0、+1），通过电平跳变表示二进制"1"，电平保持不变表示"0"，从而减少信号频率成分，适应双绞线传输。

2018 年下半年 - 第 59 题

题目：按照IEEE802.3标准，不考虑帧同步的开销，以太帧的最大传输效率为（）。

备选答案：

A.50%

B.87.5%

C.90.5%

D.98.8%

正确答案： D

解析：本题考察以太网帧传输效率计算。以太网最大帧长为1518字节，其中帧头（目的MAC、源MAC、类型等）和帧尾（FCS）共18字节，有效数据最多1500字节。最大传输效率 = 有效数据长度 / 总帧长 = 1500/1518 ≈ 98.8%。该效率适用于所有速率（10M、100M、1000M等）的以太网。

[软考网规考点笔记]-局域网之高速以太网

目录

一、前言

二、快速以太网（Fast Ethernet，100Mbps）

100Base-TX

100Base-FX

100Base-T4

100Base-T2

三、千兆以太网（Gigabit Ethernet，1000Mbps）

IEEE 802.3z 标准（光纤与短距离铜缆）

IEEE 802.3ab 标准（双绞线）

关键技术改进

四、万兆以太网（10 Gigabit Ethernet，10Gbps）

IEEE 802.3ae 万兆以太网标准

五、三种高速以太网对比总结

六、总结

七、历年真题