2.1 XAUI协议简介和应用

2.1.1 以太网技术的发展历程

以太网是 20世纪 70年代由 Xerox公司的 Palo Alto研究中心推出的，1979年 Xerox、Intel和 DEC公司联合发布了 DIX版本的以太网规范，1980年，IEEE成立 IEEE 802.3工作组，并于 1983年发布第一个 IEEE 802.3标准，即标准以太网规范。标准以太网只有 10Mb/s 的吞吐量，使用的是带有冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD，Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection）的访问控制方法，传输介质包括粗同轴电缆、细同轴电缆、非屏蔽双绞线、屏蔽双绞线和光纤等。

在 802.3 标准中，为不同传输介质制定了不同的物理层标准。在这些标准中前面的数字表示传输速率，单位是“Mb/s”，最后的一个数字表示单段网线长度（基准单位是100m），Base代表“基带”，Broad代表“宽带”。例如，10Base-5的最大网段长度为 500m，传输速率为 10Mb/s；10Base-T表示使用双绞线电缆，最大网段长度为 100m，拓扑结构为星形；10Base-F使用光纤传输介质。

随着网络的发展，传统标准的以太网技术已难以满足日益增长的网络数据流量速度需求。1993 年 10 月，Grand Junction 公司推出了世界上第一台快速以太网集线器Fastch10/100 和网络接口卡 FastNIC100，快速以太网技术正式开始应用。与此同时，IEEE802.3工作组制定了 100Mb/s以太网的各种标准，如 100BASE-TX、100BASE-T4。1995年 3月，IEEE宣布了 IEEE802.3u 100BASE-T快速以太网标准（Fast Ethernet），开启了快速以太网时代。快速以太网仍基于 CSMA/CD技术，支持 3、4和 5类双绞线，以及光纤的连接。

千兆以太网技术有两个标准：IEEE802.3z和 IEEE802.3ab，IEEE802.3z定义了基于光纤和短距离铜缆的 1000Base-X，采用 8b/10b编码技术，信道传输速率为 1.25Gb/s，去耦合后实现 1000Mb/s的传输速率。IEEE802.3ab定义基于 5类 UTP的 1000Base-T标准，在 5类 UTP上可以以 1000Mb/s的速率传输 100m。千兆以太网采用了与 10M以太网相同的帧格式、帧结构、网络协议、全/半双工工作方式、流控模式，以及布线系统。万兆以太网规范 IEEE 802.3ae最初在 2002年通过，它扩展了 IEEE 802.3协议和 MAC规范，使其支持 10Gb/s 的传输速率，以全双工方式连接到网络交换器等网络设备。40G/100G以太网由 IEEE在 2010年 6月通过，成为 IEEE 802.3ba，定义了以 40Gb/s或者 100Gb/s速率传输的以太网规范，只支持全双工方式连接。40G/100G以太网包含了一系列的物理层标准，包括电气背板、铜缆、单模光纤、多模光纤等，如表 2-1所示。

表2-1 40G/100G以太网物理层标准