以太网速超极限：3Mbps，100Gbps（上）

以太网的介质访问控制程序（mediaaccess control ，MAC）叫"带有碰撞检测的载波侦听多路访问"（CSMA/CD）。这一程序是建立在ALOHA网络之上的。ALOHA网络是1970年代早期搭建在几个夏威夷小岛之间的电台网络，几个发射站的远距离无线发射机都使用相同的频律。每个发射站都能随心所欲地传输信息。显然，当两个发射站同时发射时，会发生干涉效应，双方发射的信息都会丢失。

　　Pic： ALOHAnet

　　为了解决这个问题，网络的中央位置在正确接收到数据包后要进行一次确认。如果发送方没有收到来自中央位置的确认信息，就隔一段时间后再次发送相同的数据包。当两个发射站同时发射产生了数据碰撞时，这个重发制度能保证双方的数据最终都能发射出去。

　　以太网在ALOHA网络的基础上作了若干改进。首先是"载波感测"。以太网站先检查"以太"是否空载，如果检测到信号了就排队等候自己的发送机会。其次是"多路访问"和"碰撞检测"。在共享介质中发射数据前，以太网发射站通过比较准备发送的数据和目前正在电缆中传输的数据，以免产生干涉效应。如果两者相同，就必然会产生数据碰撞。这种情况下，发送就失败了。为了确保发送干涉信息的源头也能知晓发生了数据碰撞，发射站在检测到碰撞后，要发一个是32比特的倍数的拥塞信号。

　　Pic： CSMA/CD

　　现在双方都知道它们的数据发送失败了，因此它们要通过一个"指数型延迟存取程序"来重新发送数据。一方面，为了不浪费宝贵的带宽，重新发送自然是越快越好；另一方面，若双方都马上重发，必然会再次引起数据碰撞，重发就没意义了。因此，每个以太网发射站都事先通过"某个整数*传输512比特数据所需的时间"求得一个最大延迟时间。当一个数据封包被成功发送后，最大延迟时间就被设定为1。数据碰撞发生时，就将最大延迟时间翻倍，直至涨到1024。之后，以太网系统会在最大延迟时间值内，随机选择一个数作为实际延迟时间。

　　比方说，发生第一次数据碰撞后，最大延迟时间变成2，可选的实际延迟时间就成了0和1。显然，有50%的可能性两个发射站都选择0或者都选择1，导致另一次数据碰撞。如果这样，最大延迟时间就变成了4，这两个发射站第三次发生数据碰撞的几率降到了25%。如果人品太差连续发生了16次数据碰撞，以太网系统就认命了，乖乖放弃这个数据包。

　　数据碰撞对网络运行效果造成的冲击一度令人们充满恐惧、不安和怀疑。但实际上，数据碰撞很快就能被检测到，且发生碰撞的数据传输马上就中断了，所以整个过程都不会浪费太多时间。CSMA/CD制式的以太网在不超负荷的情况下，运行效果其实是相当好的：鲍勃·麦特考菲和大卫·博格斯（David Boggs）在1976年发布的描述实验用3Mbps以太网的文件里指出，即使256台计算机都在不断地发送大于等于500字节的数据包，仍有超过95%的网络容量在成功地传输着数据。可见这系统实在高明。

　　标准化之路

　　直到1970年代末期，以太网的所有权都属于施乐。但比起控制着一块小蛋糕，施乐更愿意在一块大蛋糕里切上一块。所以施乐与数字设备（Digital）和英特尔（Intel）合作，合体后的DIX（三公司名称缩写）大财团创造了（或者至少说是共同投资了）10Mbps的以太网规格。之后还迅速修复了部分bug，推出了DIX以太网规格的2.0版本。

　　美国电机与电子工程协会（InsTItuteof Electrical and Electronics Engineers ， IEEE）随后也加入了这场游戏。最终，为免帮某些厂商卖广告的嫌疑，IEEE在尽力避免使用"以太网"这一名称的前提下，推出了如今被当作以太网官方标准的802.3标准。（除了在以太网这名字的范畴有所出入之外，DIX2.0和IEEE802.3是完全兼容的。）

　　pic： IEEE

　　尽管实际效果在刚开始时尚算可以，但工程师们不得不承认，整栋大厦的用户只能用同一根电缆连接的效率实在有限。简单地从粗同轴电缆上产生旁路是不可能的，这样数据信号会受到不良影响。解决方案是使用中继器。它们能重复产生信号，并实现了连接两个以上的以太网电缆或以太网段。

　　还有另一个麻烦，足足9.5毫米粗的同轴电缆用起来也不甚方便。譬如说，我就好几次见过电信公司的家伙在布线时为了令穿墙而过的电缆弯折往下走而不得不出动到大锤，还委实耗费了好一会儿功夫。此外还有人跟我说过，他喜欢将一整段笔直的同轴电缆放在车子里："如果条子在你的车里翻到一根棒球棒，会告你私藏武器；而一根同轴电缆在干架时跟球棒一样好使，但条子从来不会因为一根电缆我麻烦。"

尽管在威吓流氓这种歪门邪道上的效果差些，但说到正儿