以太网（Ethernet）是目前世界上应用最广泛的局域网技术。自其面世，一直不乏有创新者为这项技术锦上添花。近年来，随着网络变革，各路群雄纷纷涌入给一向波澜不惊的以太网市场掀起了巨浪。英特尔收购初创公司Barefoot Networks，再度发力以太网通信芯片领域；科技巨头博通公司发布400G Tomahawk 4交换机芯片成为以太网市场的重要里程碑。

作为进入不惑之年的底层网络技术，让其持续创新的背后推力是什么？它又源于何处？ “以太”又是什么鬼？

带着这些疑问，小编带你逐步认识“以太网”。

以太网的起源：ALOHA无线电系统

以太网起源于ALOHA无线电系统，ALOHA是世界上最早的无线电计算机通信网，也是最早最基本的无线数据通信协议。ALOHA本是夏威夷人表示致意的问候语，1968年美国夏威夷大学将它用作一项研究计划的名字。

20世纪60年代后期的夏威夷大学Norman Abramson和他的同事们开发了一个无线电网络即ALOHA网络。ALOHA这项研究计划的最初目的是要解决夏威夷群岛之间的通信问题。

ALOHA网络可以使分散在各岛的多个用户通过无线电信道来使用中心计算机，从而实现一点到多点的数据通信。

纯ALOHA协议的工作原理很简单，站点只要产生帧，就立即发送到信道上；规定时间内若收到主机应答，表示发送成功，否则重发。重发时，每个站点需等待一段随机的时间，然后重发；如再次冲突，则再等待一段随机的时间，直到重发成功为止。

这种协议简单易行，但由于多个站点共享的一个传输信道，随着使用该信道的站点愈多，发生碰撞的机率愈高，从而导致传输延迟增加和信息流通量降低。通过研究证明，纯ALOHA协议的信道利用率最大不超过18.4%。

如何改善信道的利用率成为当时的难题。1972年，人们发明了一种能把信道利用率提高一倍（约37%）的信道分配策略，即时隙ALOHA协议。这个协议的思想是把信道时间分成一个个的时间槽，槽长为一个帧所需的发送时间。其他过程与纯ALOHA协议相同。

看到这里，聪明的你可能会问这和以太网有什么关系呢？别急，请看下文分解

以太网诞生

今天我们知道的以太网是在1972年开创的， Robert Metcalfe便是其发明人。他当时是施乐帕洛阿尔托研究中心的网络专家，他接受到的第一任务是把Xerox ALTO计算机连到 Arpanet(Arpanet是 Internet的前身)。

如何才能实现一点到多点的数据通信？在Metcalfe访问住在华盛顿特区的 Arpanet计划的管理员，偶然间发现了关于ALOHA系统的早期研究成果。Metcalfe认识到，虽然Abramson对ALOHA系统的某些疑问做了假设，但还有优化的空间，通过优化可以把ALOHA 系统的效率提高到近100％。

1972年底， Metcalfe和 David Boggs设计了一套网络，将不同的ALTO计算机连接起来，接着又把NOVA计算机连接到EARS激光打印机。关于这套网络的命名也颇具创意，在研制过程中，Metcalfe把这套网络命名为 ALTO ALOHA网络。 1973年， Metcalfe将其更名为“以太网”， 其灵感来自于”电磁辐射是可以通过发光的以太来传播的”这一想法。而“以太（Ether的音译）”这一词汇最初是被古希腊哲学家亚里士多德设想的一种物质，在17世纪被笛卡尔引入科学界，后续一再被物理学家设想为一种空间传播媒介，这样看来以太网的名字颇具哲学意味。更名之余Metcalfe也明确指出该系统可以支持任何计算机，不仅仅是ALTO计算机。

最初的实验型以太网速率只有2.94Mbps，在那个时代，下载4GB的文件需要4个小时，而现在（以100M宽带为参考对象）只需要5分钟。

为什么最初的以太网这么慢呢？因为第一个以太网的接口定时器采用了ALTO系统时钟，该时钟每340毫微秒发送一次脉冲，所以一秒只能传送2.94M bit，即2.94Mbps（1000/340=2.94）。

如今的以太网比最初的ALOHA网络有了巨大的改进，现在的以太网采用了载波监听（CSMA）技术，即每个站在传输自己的数据流之前先要探探网络的动静。所以，改进后的方案可使网络的利用率提高将近100％。

1976 年 7 月，Metcalfe和Boggs共同发表了一篇具有里程碑意义的论文——《以太网：本地计算机网络的分布式包交换》。1977 年末，Metcalfe、Boggs、以及施乐公司的Charles Thacker和Butler Lampson获得了“有冲突检测的多点数据通信系统”的以太网专利。

IEEE推进以太网标准化

70年代末，数十种局域网技术已经涌现出来，而以太网正是其中的一员。一种技术如果只能与单个供应商的设备一起使用，哪怕他设计的再完美也无济于事。LAN必须能够与尽可能多的设备一起使用，才能发挥它最大的价值。

正如Metcalfe 理解的那样，计算机通信领域的革命需要每个人都能使用联网技术。
因此还有一件比发明以太网专利更重要的事情就是如何将它成为产业标准？

1979年，他着手使以太网成为一个开放的标准，并说服施乐公司加入一个多供应商联盟，目的是使任何公司都可以使用的以太网系统标准化。基于以太网技术的开放式计算机通信时代正式开始于1980年，当时数字设备公司（DEC）、英特尔公司（Intel）和施乐公司（Xerox）联合宣布了10mbps以太网的DIX标准。

在 DIX开展以太网标准化工作的同时，IEEE的局域网和城域网（LAN/MAN）标准委员会也着手制定一个类似的开放标准。DIX集团虽已推出以太网规范，但还不是国际公认的标准,所以在1981年6月，IEEE802工程决定组成802.3分委员会，以产生基于 DIX工作成果的国际公认标准，一年半后，19个公司宣布了新的 IEEE802.3草稿标准。1983年该草稿最终以 IEEE10 BASE5而面世。
注释：10Base5：粗同轴电缆(指的是10Mbps速率基带信号，传输距离500米)

以太网产品化商业化进程

在DEC、 Intel、Xerox的工程师们仍在加工以太网规范时， Metcalfe却在寻找其它商机，更准确的说他在想办法让以太网产品化。他认为，来自多个供应商的计算机应该能够通过通用的网络技术进行兼容的通信，从而使它们更有用，为用户打开一大套新功能。

1979 年6月，为了实现 Computer communication compatibility 的目标，Metcalfe和他的好朋友Howard Charney、Ron Crane、Greg Shaw和 Bill Kraus成立了3Com公司。3Com的名字就是指Computer communication compatibility，计算机通信兼容性。

1980年8月，3Com公司宣布了它的第一个产品，即用于 Unix的商业版 TCP／IP，并在 1980年12月产品正式上市，同年还收到了一大笔风险基金。在接下来的一年中，3Com公司先后推出了符合 802标准的各种产品如3C100收发器、插卡等。

Metcalfe的最初商业计划是把这笔风险资金投到为新个人计算机开发以太网适配器的工作上，因为此时个人计算机在世界各地刚刚兴起。

1981年 Metcalfe与所有的大牌 PC公司(包括 IBM和Apple)商谈建造以太网适配器的计划。在 Apple工作的 Steve Jobs（没错，就是乔布斯)立即表示赞同，一年后3Com公司为Apple机配置的第一批以太网产品投放市场。可能生不逢时，该款产品以失败告终。

蓝色巨人IBM当时也宣布了最初的 IBM PC，虽然他们忙于发明自己的令牌环网并没有和3Com 合作，但冥冥之中却成了3Com公司的铺路人。3Com开始开发 EtherLink ISA适配器。18个月后，即1982年9月29日，第一台 EtherLink投放市场，并随机配置相应的DOS驱动软件。

第一台 EtherLink在许多方面有技术上的突破：EtherLink网络接口卡可通过硅半导体集成工艺来实现；更重要的是EtherLink成为 IBM PC的第一个以太网ISA总线适配器，这是以太网发展史上的一个里程碑。

Metcalfe决定以 IBM PC为目标，使3Com公司得到最大的利润。1982年市场对 PC的需求超过预测值，IBM一个月就卖出20万台 PC，占领了大半个PC市场，可惜的是 IBM当时没有认识到各公司想把他们的个人计算机联网。也正因为如此，给3Com公司带来了契机。到1983年时，EtherLink的生意火爆，1984年3Com的股票开始上市。

同年3Com、ICL(国际计算机有限公司)、HP将细缆以太网的概念提交给 IEEE，不久 IEEE就以l0BASE2承认它为官方标准。由于节点到节点的距离缩短到200米，所以将该标准称为10BASE2；还有，由于它采用较便宜的细同轴电缆，因此也称为 Cheapernet。
注释：10Base2：细同轴电缆(指的是10Mbps速率基带信号，传输距离最大值为200米)

以太网的持续演进

90年代初，随着网络的发展，10Mbps的速率限制了一些大规模网络的运行，此时以太网受到了FDDI的巨大冲击。FDDI是一种昂贵的基于100Mbps光缆的LAN技术。

为寻找代替FDDI的技术，1992年，Grand Junction公司成立，开始研制100Mbps的以太网。该公司的创始人就是Howard Charney。

Charney于1980年与他人共同创立了市值30亿美元的公司3Com，12年后又创立了Grand Junction Networks，并于1995年被Cisco收购。在他退休之前，他曾担任Cisco总裁办公室高级副总裁兼首席执行官。

1993年，以Grand Junction为首的多家公司成立了快速以太网联盟（FEA）。同年，FEA公布了它的100BASE-X互操作规范。1995年3月，IEEE802.3u规范（100兆比特每秒以太网的标准）被它的成员和执委会通过。于是快速以太网的时代宣布来临。1995年末，各厂家日新月异地不断推出新的快速以太网产品，快速以太网达到了鼎盛时代。

1995年11月，IEEE802.3标准委员会组建了一个新的“高速研究组(High-Speed Study Group)”，研究1000Mbps速率的以太网。1996年3月，IEEE组建了新的802.3z（千兆以太网技术的标准之一）工作组，负责研究干兆位以太网，制订相应的标准。1998年，IEEE发布802.3z，1000Mbps的以太网标准。

2002年，10GE以太网标准802.3ae正式发布，10GE以太网与1000M以太网相比，10GE只支持全双工，只支持光纤作为传输介质，10GE可以应用于广域网WAN物理层技术SONET/SDH。

在接下来的以太网发展过程中，以太网已经不仅仅是一种局域网技术，它已逐渐应用于城域网MAN和广域网WAN。

2002年后以太网快速发展。八年后，IEEE批准了40 GbE和100 GbE，通过聚合10 Gbps通道实现这些速度。

2016年，在超大规模网络公司的需求推动下，IEEE批准了25 GbE，该速度有望比10 GbE快2.5倍，但比40 GbE更具成本效益。因为25 GbE可以通过增加单个通道的容量来提高吞吐量，而不是聚合多个低容量通道，所以比40 GbE所需的电缆和电源更少，并且端口密度更高。在某些情况下，升级到25 GbE可使数据中心运营商延长机架顶交换机的使用寿命，并避免对布线基础设施进行全面的翻新和更换。

2017年底，网络行业批准了200 GbE和400 GbE，均基于50 Gbps单通道。随着对更快带宽的需求猛增（尤其是在云提供商和其他超大型数据中心运营商中），标准委员会现在将注意力转向800 Gbps、1 Tbps及以上。

以太网从发明至今已有40多年的历史，从10Mbps到400 GbE，以太网的发展速度如同网速一样快，至此本文将感谢那些曾今为以太网做出贡献的前辈。

参考链接:
1.https://blog.csdn.net/sstower/article/details/7547591
2.http://www.networkworld.com/article/2869883/lan-wan/evolution-of-ethernet.html
3.https://mp.weixin.qq.com/s/F7_xS_GX2lMNO7feWRAdQQ
4.https://searchnetworking.techtarget.com/feature/Understanding-the-evolution-of-Ethernet
5.https://www.oreilly.com/library/view/ethernet-the-definitive/1565926609/ch01.html