1.3.5 全双工以太网

传统的以太网采用半双工操作模式，某一时刻只能由一个节点占用介质传输数据，各个节点通过CSMA/CD协议来解决共享介质访问冲突问题，实现对共享介质的有序访问。在时间上，半双工模式属于串行传输，数据传送只能在一对节点之间（发送节点和接收节点）进行，网络吞吐量比较低。尽管在10BASE-T、100BASE-TX等网络的物理层提供了两个传输通道：发送通道和接收通道，支持全双工链路模式，但它们的MAC协议仍然采用CSMA/CD协议，默认操作模式为半双工，全双工操作模式只是作为可选的功能。在网卡的内部电路上，发送器要把所发送的数据回送给接收器（信号回送），维持冲突检测功能的正常工作，保持与CSMA/CD算法的兼容性。当然，全双工链路模式是不会发生冲突现象的。

为了充分利用高速传输通道，提高网络吞吐量，千兆位以太网和万兆位以太网等高速网络主要采用全双工操作模式，可以视为全双工以太网。实现全双工以太网的必要条件如下：

（1）在物理层，必须提供全双工链路模式，具有两个传输通道，每个通道独占介质，使用专用带宽。

（2）在MAC层，必须采用全双工MAC协议，关闭CSMA/CD算法中的载波监听、冲突检测和信号回送等功能，因为全双工以太网的发送与接收都使用专用的通道，不监听介质也不会发生冲突。实际上，全双工MAC协议只是保留了原来的帧格式以及帧发送与接收功能，已经不是严格意义上的CSMA/CD协议。

（3）在网络结构上，必须使用支持全双工模式的交换机来组成网络。

在全双工MAC协议中，数据接收过程与半双工模式相同，不同的是数据发送过程。当一个节点有数据要发送时，可以立即启动发送，每次发送一个数据帧，帧与帧之间仍要插入固定的时间间隔，时间间隔大小与特定以太网的传输速率有关，10Mbps为9.6μs、100Mbps为0.96μs、1000Mbps为0.096μs。

全双工模式的帧格式、最大帧长、最小帧长等都与半双工模式相同，尽管全双工模式不会发生冲突、不会产生帧碎片，没有必要限制最小帧长，然而，从兼容两种MAC协议模式、支持全双工以太网与半双工以太网平滑连接的角度，全双工MAC协议仍然保留了最小帧长限制。

全双工以太网将串行传输改变为并行传输，不仅增加了信道容量，提高了网络吞吐量，还突破了CSMA/CD协议对传输距离的限制，使全双工以太网用于构造大型园区的主干网成为可能。另一方面，全双工以太网也使交换机的负载成倍地增加，对交换机的交换能力提出很高的要求，交换机应当具有线速交换和无阻塞交换能力。