千兆位以太网
1000 Mbps 100 m 25 m 220 m (half-duplex) 5 km
2019/10/19
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10.1 概述
Topology
Objective
Modes
Media
Application
Switched
High Throughput
Long distance
Shared
基于千兆位网络的分布式计算需要千兆位网络。如卡内基 －梅隆大学利用HIPPI连接Cray-MP及CM-2计算机，以 处理大型化工厂的任务调度。再如，加利福尼亚大学洛杉 矶分校（UCLA）的研究人员利用CM-2及另一超级并行 机进行海洋与大气层交互作用的并行处理模型的研究，目
的在于模拟几十年的长期天气效益，每单元计算时间约为 100ns，交换数据约5MB至10MB。以上这些计算显然需 要Gigabit网络。
塞控制与回避。在XUNET工程中，也有来自哥伦比亚大学、宾夕法
尼亚大学的研究人员。NCSA（National Center for
Supercomputing Applications）的Catlell是当今高速应用的专家
，AT&T的Fraster是信元网络的专家。
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Wisconsin大学等联合启动了实验大学网络（XUNET），研究基于信
元的广域网计划。1990年XUNET扩展为Blanca验证环境。其研究内
容十分广泛，主要有呼叫、多路复用、拥塞控制、计算机与网络界
面（如超级计算机的整合、网络虚拟存储机制）及Gigabit应用等
。该工程已产生了不少有趣的结果，包括对多媒体协议的支持、拥
通过全双工、交换方式连接的两个节点可同时发送、接收
数据包。千兆以太网在双工操作模式中延续同样的标准。
而且千兆以太网采用标准以太网的流控方法避免网络拥塞
和超载。在单工操作模式中，千兆以太网也采用同样的
CSMA/CD基本访问方法，解决共享介质的访问冲突问题
。千兆以太网与10BASE-T、100BASE-T技术的地址向后
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10.1 概述
*美国的CASA建立于1990年，它是美国 ARPA/NSF的一个测试试验基地。主要研究分布式 超级计算机，并连接了美国西部的主要超级计算 机实验室，如LosAlamos国家实验室、California 技术学院（CalTech）、SanDigo超级计算机中心 （SDSC）及JetPropulsion实验室（JPC）等。正 在研究的应用项目主要包括超级计算机间基于网 络的通信、采用大量数据的化学反应计算、交互 式地理应用及气象预报等。该工程主要利用 SONE20T19/O10/1C9 -3长途线路史忠连植 接高级计L算A机网N络L（Los Alamos 8
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10.1 概述
*Aurora是位于美国东部的测试环境，其中配置了
BellcoreSunshineATM交换机及IBM的PlaNET交换机。测试
环境与工作站连接，进行网络协议、应用、分布式系统方
法学、工作站操作系统及性能保证等方面的研究。杰出的
工作有ATM纠错、流和拥塞控制、协议体系结构及ATM协议
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10.1 概述
1998年6月29日，千兆以太网联盟于加利福尼亚 PALO
ALTO正式宣布了千兆以太网标准IEEE 802.3Z。这是千
兆以太网发展的里程碑。
千兆以太网使用802.3以太网帧格式，允许以1000Mbps的
速率进行半双工、全双工操作。按IEEE802.3x的规定，
千兆位以太网的特点
1． 千兆位以太网更显著地提高了传统以太网的原生带
宽，比后者高出100倍。
Hale Waihona Puke 2． 千兆位以太网使用传统的CSMA/CD介质访问控制协
议。因此它和传统以太网，快速以太网有良好的兼容性，
容易互相配合在一起工作，网络的升级也很容易。
3． 保护原有网络的投资。可以保留现有网络的应用程
序、操作系统和网络层协议。原有的网络管理软件也适用
Low cost Short distance
Full duplex Half duplex
Multimode Fiber
Single mode fiber
Copper
Half duplex
Multimode fiber
Copper
Campus backbone Building backbone Wiring closet
Upgrade Server farms
Server farms Desktops
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10.1 概述
*德国的RERKOM研究环境中铺设了大量光纤，购置了高速网及
高性能工作站。目前主要研究ATM技术。
*AT&T与加利福尼亚大学伯克利分校、Illinois大学和
内容提要
10.1 概述 10.2. 千兆位以太网的模型 10.3 路由技术 10.4 载波扩充 10.5 帧突发 10.6 半双工方式 10.7 全双工方式 10.8 光纤通信技术 10.9 千兆以太网技术的应用
10.10未来的10Gbps以太网
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10.1 概述
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10.1 概述
特征
10BASE-T
100BASE-T
1000BASE-T
数据速度
UTP5
STP coax
Multimode Fiber
Single mode Fiber
10 Mbps 100 m 500 m 2 km 25 km
100 Mbps 100 m 100 m 412 m (half-duplex) 2 km (full-duplex) 20 km
于千兆位以太网。
4． 千兆位以太网是迄今数据速率最高的局域网，但是
它和快速以太网等同一族的局域网相同，是对数据通信优
化设计的。因此，它不具备像ATM LAN所特有的多媒体
接口等。
*美国的Nettar主要研究Gigabit网络应用，其研究成员
来自Pittsburgh。他们利用HIPPI开关及ATM/SONET连
接HIPPI开关，并将CMU的各种计算机与Pittsburgh的巨
型计算机互连，主要研究异构系统分布处理性能中协议及
操作系20统19/1的0/19设计。
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GE基本介绍
GE 基本介绍1.1 1.2 GE 技术发展背景千兆以太网（也称GE ）是基于以太网系列中较新的一种网络，随着数据网络不断发展，以及各种以太网技术的成熟和进步，尤其是10Mb/s 、100Mb/s 以太网的大规模应用，为千兆以太网GE 的出现和使用提供了很好的技术基础。
最初，以太网是一种介质共享型网络，其中所有相连接的站点共享全部可用带宽。
随着用户数目和网络需求的不断增加，共享式网络逐渐让位于交换式网络，后者可以让每一个用户获得全部网络带宽。
由共享式网络向交换式网络的转变，再加上技术的不断进步以及Internet、多媒体等业务的增长，使得千兆以太网GE 得以不断的开发和标准化。
千兆以太网GE 提供了以太网的所有特点。
它使用了为人所熟知的物理层技术，而且未对以太网帧格式作任何修改，仍然支持原来以太网介质共享的特点。
随着网络的飞速发展，用户的带宽需求越来越高，WDM （密集波分复用系统）应用越来越广泛。
WDM 对数据传输的透明性和点到点的优越性，使得它不断地应用在各种骨干网，城域网。
同时，数据业务尤其是Internet/Intranet 业务的飞速发展，IP 网络的发展变得越来越迫切，而支持IP 业务传输的大部分为以太网，在以太网的应用中，GE 千兆以太网又得到了广泛的使用，于是就出现了IP over Ethernet （GE ） over WDM 的概念，也就是我们即将介绍的GE over WDM 技术。
在GE 的应用中，GE Over WDM 是一种相当合理的解决方案，它可以提供多个千兆位的通信带宽，又具有以太网的简易性，与其它类似的通信技术比较，具有价格低廉的特点，具有很大的应用前景。
GE 技术基本知识主要介绍GE 的物理结构模型，千兆以太网帧结构，以及GE 的工作方式和编码方式，最后，还对流量控制以及自协商的基本特点作一下简要介绍。
1.2.1 GE 的基本特性GE 的基本特性包括GE 的基本物理结构模型以及GE 帧结构的介绍。
快速以太网和千兆位以太网技术
率 比 １Ｂ ｓ— 的 以 太 网增 加 了 １ ０ａ Ｔ ｅ ０倍 。千 兆位 以太 网 是 一种 新 型 高速 局 域 网 ， 可 以提 供 １ ｐ 的 通 信 带 宽 ， 用和 传 统 １ Ｍ 、０ Ｍ 以 太 网 它 Ｇｂｓ 采 ０ １０
同样 的 Ｓ ＭＡ／ 协 议 、 格 式和 帧 长 ， ＣＤ 帧 因此 可 以 实现 在 原 有 低 速 以太 网基 础 上 平 滑 、 续性 的 网络 升 级 。 连 【 关键 词 】 速 以网 ； 兆 以 太 网 ： 术 发展 快 千 技
一
、
为每 组 ６ ｉ的 三元 制 （ｅ ａｙ 码 元 。 同时 使 用 ３对 线 同 时传 送 数 据 ｂｔ Ｔ ｒ ｒ） ｎ 它 每 ３ ／ ， 该 研 究 组 织 为 快 速 以太 网 的 发 展 确 立 了 重 要 目标 ， 是 ． 采 用 （ 对 线 以 ３ ３Ｍｂｓ的速 率 传 送 数 据 ） 但 在 １ 线 用 作 冲 突 检 测 的接 收 信 道 。 １０ ａｅＴ ．对 ０ Ｂ ｓ— Ｘ；两 对 Ｕ Ｐ Ｔ ５或 哪 一 种 媒 体 访 问方 法 的 问 题 上 支却 产 生 了严 重 的 分 岐 ． 终 导 致 研 究 最 Ｓ Ｐ， 对 用 于 发送 数 据 ， 一 对 用 于 接 收 数 据 。 号 的 编码 采 用 “ 电 Ｔ 一 另 信 多 小 组 分 化 为 快 速 以 太 网 联 盟 和 １０ Ｇ— ｎ Ｌ ０ Ｖ Ａ ｙ ＡＮ论 坛 两 个 不 同 的 组
科技信息
０Ｉ 技术论坛０ Ｔ
Ｓ ＩＮ Ｅ＆Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｎ Ｏ ＭＡ Ｉ Ｎ ＣＥ Ｃ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ ＹＩＦ Ｒ ＴＯ
２０ 年 ０８
第 ３ 期 ｌ
快速以太网和千兆位以太网技术
4.7.2-千兆以太网-(Gigabit-Ethernet)解析
1000BASE-T 物理层 编码器/译码器
1000BASE-LX 1000BASE-SX 1000BASE-CX 1000BASE-T
收发器
收发器
收发器
收发器
802.3z
802.3ab
传输媒体
千兆以太网的最大传输距离
千兆以太网关键技术
千兆以太网工作在半双工方式时： 必需进展冲突检测，由于速率比以前又提高10倍，因此 只能减小最大电缆长度10倍或增大最短幀长度10倍，前者使最 大电缆长度减小到10m，有用价值太小；后者在发送短数据时 开销又太大，所以在保持网段最长100m的同时，承受下法： (1) 载波延长 (carrier extension) (2) 分组突发〔packet bursting) 千兆以太网工作在全双工方式时： 通信双方可同时进展发送和接收数据，此时无冲突发生， 不使用冲突检测，因此不使用载波延长和分组突发。
载波延长法
8 字节 6 字节 6 字节 2 字节
4 字节
前同步码 目地地址 源地址 数据长度 数 据 FCS
载波延长
MAC 帧的最小值 = 64 字节 加上载波延长使 MAC 帧长度 = 争用期长度512 字节
在以太网上实际传输的帧长
最小帧长仍保持64字节〔512位〕不变，但规定争用期为 512字节〔即4096位时间〕。当发送一帧时，假设帧长小于512 字节，那么物理层将发送一个特殊的“扩展载波”符号序列进 展填充，直至帧长到达512字节。
1000Base-T 的实现
使用增加型5类(超5类) 或6类UTP，一根UTP电缆中的8根线(4对) 全部用上
1000Base-T PHY 中的编码※
千兆以太网的应用
千兆以太网实现
【最新】引言BASET网络千兆位以太网VG
·集线器与站点之间的最大UTP电缆长度仍为100 m;
·采用半双工100BASE - FX进行MAC到MAC连接时, 光纤长 度可达400 m;
·采用两个2级中继器时, 中继器之间的最大电缆长度为5 m;
2021/2/2
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第4章 多媒体通信网络环境
·采用双中继器结构时, 两个站点之间(端点到端点)的最大网 络电缆长度为205 m(100+5+100=205 m UTP);
100BASE-T介质规范包含了目前10BASE-T网络所使用的各
类电缆。 并且100BASE-T4、100BASE-TX和100BASE-FX可通过
一个集线器实现混合连接。
2021/2/2
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第4章 多媒体通信网络环境
(4) 10/100 Mb/s
自动协商（Autonegotiation）是IEEE 802.3规定的一项标准, 它允许在同一网段上的节点之间相互通报容量并自动协商传输 速率。 对于100BASE-T来说, 站点(网卡)和集线器（HUB）之间 允许有两种通信操作模式: 高速率(100 Mb/s)和低速率(10 Mb/s), 而通信操作模式是由自动协商功能来确定的。
类UTP电缆上可实现100 Mb/s的传输速率, 使得那些使用3类UTP
电缆布线的10BASE-T网络也能升级到100BASE-T, 从而保护了用
户已20有21/2的/2 投资。
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第4章 多媒体通信网络环境
(2) 100BASE-TX
100BASE-TX是一个2对UTP电缆系统, 支持5类UTP或1类屏 蔽双绞线(STP)电缆, 5类UTP电缆使用RJ45连接器, 1类STP电缆 则使用9芯D型(DB-9)连接器, 传输距离为100 m。
5.千兆以太网组网
协调一致
Mdium Independent Interface
PCS PMA PMD MDI Medium
Media Dependent PHY Group
Tag Control info. PAD
FCS
Ext
2 Byte
802.1Q Tag type
42 - 1496 Octets
MSO 0
01 7 MS b
00
LSO
LS b 81-00
1000-0001 0000-0000 ( 33024 )
VLAN - Tagged MAC 控制信息字段 ( 802.1Q ) Pre SFD DA SA L/T Data 2 Byte
L
长度字段
G = 1 组地址 IEEE 802.3 ≤ 1500 Ethernet ≥ 1536
type 类型字段
FCS 帧校验序列
什么是 slot-time ？
slot-time 是冲突窗口标准所用的参数名。
参 数 10Mbps 100Mbps 1000Mbps 512 bit times 4096 bit times 隙时(Slot time) 51.2 s 0.96 s 0.96 s 帧间隔(Inter Frame Gap) 9.6 s 16 16 尝试次数(Attempt Limit) 16 10 10 退避次数(Back off Limit) 10 32bits 32bits 阻塞信号(Jam Size ) 32bits Max Frame Size 1518 bytes 1518bytes 1518bytes Min Frame Size 64 bytes 64bytes 64bytes 地址长度(Address Size ) 6 bytes
千兆网络方案
千兆网络方案近年来，随着互联网的迅猛发展和数字化时代的来临，网络通信变得越来越重要。
为了满足人们对高速、稳定网络的需求，千兆网络方案应运而生。
千兆网络方案是一种高速宽带网络解决方案，提供超快的网速和稳定的连接，已经广泛应用于各行各业。
本文将从技术原理、设备要求和应用场景三个方面，详细介绍千兆网络方案。
一、技术原理千兆网络方案采用了千兆以太网技术，能够实现1Gbps（千兆位每秒）的传输速率。
其核心原理是使用了高频率的载波信号，通过光纤或铜缆传输数据。
在传输过程中，数据被分成多个数据包，并且每个数据包都被标记上源地址和目标地址等信息，以确保数据的正确传输。
二、设备要求要实施千兆网络方案，首先需要满足以下设备要求：1.网络交换机：需要具备千兆以太网接口，以实现高速数据传输。
同时，要支持VLAN（虚拟局域网）和QoS（服务质量）功能，以提供网络的分段和优先级控制。
2.光纤或铜缆：千兆网络方案可以选择使用光纤或铜缆进行数据传输。
光纤传输速度更快，抗干扰能力更强，但成本较高；铜缆成本相对较低，但传输距离有限。
3.网络适配器：连接到计算机或其他网络设备上，实现设备与千兆网络的连接。
三、应用场景千兆网络方案广泛应用于以下场景：1.企业网络：在企业办公环境中，千兆网络方案能够满足员工对高速互联网的需求，提高工作效率。
特别是对于需要大量传输数据的行业，如设计、媒体制作等，千兆网络更是必要的选择。
2.教育机构：在学校或大学中，千兆网络方案能够支持教育资源的共享、多媒体教学和远程教育等应用。
学生和教师可以更快地访问网络资源，提高学习效果和教学质量。
3.医疗机构：在医疗领域，千兆网络方案的高速传输能力可以支持医疗设备的数据传输和医生的远程会诊。
同时，医疗机构还可以利用千兆网络实现电子病历的管理和医疗信息化系统的建设。
4.智能家居：随着智能家居的普及，家庭中的设备和家居设施越来越多，需要更强大的网络支持。
千兆网络方案能够满足多个设备同时连接，并保证高清视频、智能家居控制等应用的流畅运行。
千兆以太网综合布线工程规范
一、千兆以太网网络的解决千兆位以太网使用和10Mbps、100Mbps以太网相同的以太网帧，最小帧为64字节,而且也可以工作在半双工模式下，它也使用CSMA/CD介质访问控制机制，为了解决在半双工模式下提供足够大的网络直径，千兆位以太网系统需要增加时间的预算，802.3Z委员会为千兆以太网重新定义了MAC层,采用载波扩展和帧组发来延长短帧在信道上的停留时间以达到扩大距离的方法,将短幀扩大到达512字节。
这样二个站点直接连到千兆以太网中继器上时才能提供200米的总网络直径。
但补充扩展位增加了网络上的额外的开销。
在实际应用中,采用全双工模式时,不使用CSMA/CD机制。
用全双工千兆位以太网系统对任何大小的帧来说都比全双工以太网系统快10倍。
二、千兆以太网联网规范技术标准：1、1000BASE-SX就是针对工作于多模光纤上的短波长（850nm）激光收发器而制定的IEEE802.32标准,当使用62.5微米的多模光纤时,连接距离可达260米,当使用50微米的多模光纤时,连接距离可达550米;2、1000BASE-LX就是针对工作于单模或多模光纤上的长波长(1300nm) 激光收发器而制定的IEEE802.3z标准, 当使用62.5微米的多模光纤时,连接距离可达440米,当使用50微米的多模光纤时,连接距离可达550米;在使用单模光纤时,连接距离可达3000米;3、1000BASE-CX就是针对低成本、优质的屏蔽绞合线或同轴电缆的短途铜线缆而制定的IEEE802.3z标准,连接距离可达25米;4、IEEE802.3ab制定1000BASE-T千兆位以太网物理层标准,它规定100米长的4对Category 5非屏蔽绞合线缆的工作方式。
在升迁为千兆位以太网时要按照它的技术规范，不能简单的加入千兆网设备或替换原以太网设备，这是在组网时需注意的。
三、千兆以太网卡用户在考虑将服务器和强有力的工作站的传输速率提高至1Gbps的时候，必须小心的挑选千兆位以太网NIC。
千兆以太网的两种标准
千兆以太网的两种标准千兆以太网是一种高速的局域网技术，其传输速率可达到1Gbps，比起传统的百兆以太网有着更快的速度和更大的带宽。
在千兆以太网的发展过程中，出现了两种不同的标准，分别是1000BASE-T和1000BASE-X。
本文将对这两种标准进行详细介绍，以便读者更好地了解千兆以太网技术。
首先，我们来介绍1000BASE-T标准。
1000BASE-T是一种采用双绞线作为传输介质的千兆以太网标准，其传输距离最长可达100米。
在1000BASE-T标准中，使用了四对双绞线进行数据传输，其中每对双绞线只使用了两根线进行数据传输，另外两根线用于信号衰减和抑制串扰。
这种设计使得1000BASE-T标准可以在现有的双绞线基础上进行升级，而无需更换传输介质，这对于现有网络设施的升级具有重要意义。
此外，1000BASE-T标准还采用了自适应均衡和抗干扰技术，可以有效地降低信号衰减和串扰对数据传输的影响，保证数据传输的稳定性和可靠性。
因此，1000BASE-T标准在现有网络环境中得到了广泛的应用。
其次，我们来介绍1000BASE-X标准。
1000BASE-X是一种采用光纤作为传输介质的千兆以太网标准，其传输距离可达数十公里甚至更远。
与1000BASE-T标准相比，1000BASE-X标准具有更高的传输速率和更远的传输距离，适用于对网络带宽和传输距离有较高要求的场景。
在1000BASE-X标准中，主要包括了1000BASE-SX、1000BASE-LX/LH和1000BASE-ZX等不同的变种，它们分别适用于不同类型的光纤和传输距离要求。
1000BASE-X标准的应用范围涵盖了数据中心互连、长距离传输和光纤到桌面等多个领域，成为了大型企业和运营商网络中的重要组成部分。
总的来说，1000BASE-T和1000BASE-X是千兆以太网中两种主要的标准，它们分别采用了双绞线和光纤作为传输介质，在不同的应用场景中发挥着重要作用。
千兆以太网规范
5.4.1 千兆以太网规范5.4.1 千兆以太网规范因为千兆以太网技术仍是目前一种最主流应用的以太网技术，所以关于这种以太网的规范还在不断推出，以满足不同应用环境需求，改进技术性能。
最早在1998和1999年发布的IEEE 802.3z和IEEE 802.3ab标准中就包括1000Base-LX、1000Base-SX、1000Base-CX和1000Base-T（前三种统称为1000Base-X子系列），如图5-12所示。
其中前三个是由IEEE 802.3z标准规定的，而1000Base-T标准则是由IEEE 802.3ab规定的，是后面专门开发的。
这4个千兆以太网规范支持不同类型的光纤和双绞线电缆。
（点击查看大图）图5-12 千兆以太网体系结构但是在工业应用中，尽管有些规范并没有正式以标准形式对外发布（或者不是由IEEE发布的），但却实实在在有广泛的应用。
如1000Base-LH、1000Base-ZX、1000Base-LX10、1000Base-BX10、1000Base-TX这五种规范。
这样一来，在千兆以太网系列中加起来一共就有9种规范了。
在这9种千兆以太网规范中，根据所采用的传输介质类型，总体上分为两大类：基于光纤的和基于双绞线的。
下面分别予以介绍。
1．基于光纤的千兆以太网规范千兆速率已相当高，从总体性能上来说，最适宜的介质就是光纤了，所以自千兆以太网以后，包括后面的万兆，甚至现在正在研究的10万兆以太网规范中，绝大多数是基于光纤这种传输介质而开发的。
在以上9种千兆以太网规范中，就有6种是基于光纤的。
它们分别是已以标准形式发布的：1000Base-LX和1000Base-SX，还有没有以标准形式发布的：1000Base-LH、1000Base-ZX、1000Base-LX10和1000Base- BX10。
1000Base-LX这是一种通过光纤进行通信的千兆以太网规范，既可以使用单模光纤（SMF），也可以使用多模光纤（MMF）。
千兆以太网标准
千兆以太网标准千兆以太网，又称千兆以太网，是一种传输速率为1千兆比特每秒的局域网技术，它是以太网技术的一种高速发展形式。
千兆以太网标准是指千兆以太网的技术规范和标准化要求，它对网络设备的性能、接口、传输介质等方面进行了详细规定，以确保不同厂家生产的设备能够互通互用，从而促进了千兆以太网技术的发展和应用。
千兆以太网标准的制定是为了满足日益增长的网络数据传输需求。
随着互联网的普及和信息化的发展，人们对网络传输速度和带宽的需求越来越高，传统的百兆以太网已经无法满足这种需求。
因此，千兆以太网标准的出现成为了必然选择，它提供了比百兆以太网更高的传输速率和更大的带宽，能够更好地满足现代网络应用的需求。
千兆以太网标准主要包括了物理层和数据链路层的规范。
在物理层，千兆以太网采用了全双工传输和四对双绞线传输技术，能够实现1千兆比特每秒的高速传输。
在数据链路层，千兆以太网采用了802.3标准，定义了以太网帧的格式、MAC地址的管理、流量控制等内容，保证了数据的可靠传输和网络的稳定运行。
千兆以太网标准的制定和推广对网络设备的生产和应用产生了深远的影响。
一方面，它促进了千兆以太网设备的研发和生产，推动了千兆以太网技术的普及和应用，为用户提供了更快速、更稳定的网络服务。
另一方面，它促使了网络设备厂家和网络服务提供商对设备和服务进行升级，以适应千兆以太网的需求，推动了整个网络行业的发展和进步。
总的来说，千兆以太网标准的出现和推广，为现代网络的发展和应用提供了重要支撑，它不仅满足了用户对网络速度和带宽的需求，也促进了网络设备和服务的升级，推动了整个网络行业的发展。
随着技术的不断进步和网络的不断发展，相信千兆以太网技术将会得到更广泛的应用和推广，为人们的网络生活带来更多的便利和可能。