在上個世紀八十年代開始，千兆以太網就已經得到了很多人的認可，同時其性能和特點也很出色，這里主要分析了千兆以太網在路由交換機中的實際應用。以太網：IEEE802.3定義了10Mbps的以太網標準，采用載波監聽和沖突檢測（CSMA／CD） 協議，以半雙工方式運行。

從80年代末開始以太網取得了巨大的成功。10BaseT是運行在3類或 更高類別的雙絞線上的以太網，10Base2／5是運行在同軸電纜上的以太網，10BaseFL是運行在 光纖上的以太網。由于沖突檢測的協議要求一個512位的時間槽保證無錯誤的檢測到沖突，所以 以太網的距離覆蓋范圍受到了限制，10BaseFL最大的覆蓋距離為2km，10BaseT在一個網段內的 最大覆蓋距離為100m。

快速以太網：IEEE802.3u定義了100Mbps的快速以太網標準，它可以用半雙工的方式運行 CSMA／CD協議，也可以有全雙工的方式。由于快速以太網對以太網的后向兼容性，在90年代的 中后期，快速以太網成為局域網中的主流的路由交換機技術。100BaseTX是運行于5類雙絞線上的快速以太網， 100BaseFX是運行于光纖上的快速以太網。對于以半雙工方式運行的快速以太網，同樣也有距離 覆蓋范圍的限制，并且由于快速以太網以100Mbps的速率運行，時間槽長度同樣是512位，所以 它的最大距離覆蓋范圍是以太網的1／10，為200m。但是對于全雙工方式運行的快速以太網， 在理論上就不再有距離的限制，而實際受限于電或光信號的衰減。如實際中運行在單模光纖上 的100BasFX SMF的全雙工快速以太網最大覆蓋距離可達20km以上。

1998年6月在千兆以太網聯盟的推動下IEEE正式發布了千兆以太網標準IEEE 802.3。把以 太網的速率提高到了1000MbPs。而在此之前的1997年，就已經有很多的廠商迫不及待地推出了 千兆以太網的產品，結網絡界帶來了全新的解決方案。到了現在的2000年，我們已經可以很清 晰地看到，不僅以太網和快速以太網在桌面和工作組級網絡中打敗了ATM，在城域網中，千兆 以太網也憑借其良好的兼容性和優異的性價比占據了絕對的上風。可以預見未來隨著價格的下 跌，千兆以太網會象快速以太網一樣普及。

對于快速以太網來說，512位的時間槽內電波或光可以傳輸400m遠，如果在千兆以太網中， 512位的時間槽內電波或光的傳輸距離則只有40m遠，采用星型拓撲結構的半雙工千兆以太網的 覆蓋半徑只有20m。這樣的距離覆蓋范圍在實際中無法得到大規模推廣。為了解決這個問題， IEEE對以太網的MAC層協議作了第一次重大修改：載波擴展和幀突發。

（1）載波擴展

為了使千兆以太網的距離覆蓋范圍達到實用標準，半雙工千兆以太網時間槽長度擴展到了 4096位，這樣半雙工千兆以太網的距離覆蓋范圍擴展到了160m。為了兼容以太網和快速以太網 中的幀結構，半雙工千兆以太網的最小幀長度仍需要保持為64byte。但考慮到時間槽長度為51 byte，為了能夠匹配時間糟的長度，當某個DTE發送小于512byte幀時，半雙 工千兆以太網MAC 將在正常發送數據之后發送一個載波擴展序列直到一個時間精結束。例如：某DTE發送一個64 byte幀，MAC將會在其后加入512-64＝448byte的載波擴展序列。如果DTE發送的幀長度大于512 byte，則MAC不做任何改變。

在載波擴展的情況下，解決了半雙工千兆以太網距離覆蓋范圍的問題，但引入了一個新的 問題：對于長度較小的以太網幀的發送效率降低了。對于一個64byte的幀來說，盡管發送速度 較快速以太網增加了10倍，但發送時間增加了8倍。這樣的效率并未比快速以太網提高多少，為 了解決半雙工千兆以太網的效率問題，IEEE又引入了幀突發這種路由交換機技術。

（2）幀突發

幀突發的工作方式如下：對于 DTE發送的第一個小于512byte的幀，依然使用載波擴展到 512byte，但隨后發送的小于512byte的短幀不再使用載波擴展，而是加入96bit的幀間隔序列 后連續發送短幀，最長可以突發到65536位。這種做法可以成立的原因在于一個正確配置的網 絡環境里，如果某個DTE開始發送數據后，其他 DTE都可以通過載波監聽協議檢測到其信號并 抑制本身的數據發射。使用了幀突發的半雙工千兆以太網的效率得到了改善，當一個DTE連續 的突發64byte幀并突發持續65536位時，其效率約為72％。