Boa pergunta. Para respondê-lo completamente, seria necessário um profundo olhar sobre a fiação Ethernet. Mas vou tentar explicá-lo em linguagem mais simples.
Todas as três velocidades (10, 100, 1000) passam pela mesma fiação física: Par trançado não blindado ( UTP ). O UTP é composto de 4 pares de fios (8 fios no total) - cada par é torcido . Cada par de fios trabalha em conjunto para enviar sinais para a outra extremidade.
O que permite ao mesmo cabeamento físico transportar bits através do fio em velocidades tão diferentes é a maneira como cada um dos 4 pares de fios é usado. Teremos que discutir três idéias separadas: padrões e uso de fios, bits transmitidos e frequência.
Padrões e uso de fios
Por exemplo, 100BASE-TX é o padrão predominante que governa taxas de transmissão de 100mbps sobre UTP. Isso é feito dedicando um par de fios para transmissão e o outro par para receber - os dois pares restantes não são utilizados.
1000BASE-T é o padrão predominante que governa taxas de transmissão de 1000mbps sobre UTP. Isso é feito usando todos os quatro pares de fios, ao mesmo tempo, nas duas direções. Cada par é responsável por transportar cerca de 250 Mbps de tráfego por vez, proporcionando uma taxa de transferência total de 1000 Mbps, ou 1 Gbps.
Bits transmitidos
Uma das outras diferenças entre 100BASE-TX e 1000BASE-T é que cada um transmite os bits através do fio de maneira diferente.
Basicamente, a qualquer momento, um certo sinal de tensão no fio representa um determinado valor. No 100BASE-TX, existem apenas dois valores possíveis: um valor de 0ou um valor de 1. Você poderia dizer que, em qualquer instância, um único bit pode ser transferido através do fio .
Em 1000BASE-T, existem quatro valores de tensão que podem existir no fio: 00 01 10 11. Ou, dito de forma diferente, cada instância de sinal sendo aplicada ao UTP no padrão 1000BASE-T transfere dois bits de cada vez.
Freqüência
O 100BASE-TX solicita uma frequência de 100 MHz , o que significa que cada sinal pode ser aplicado e lido pelo outro lado 100 milhões de vezes por segundo. Isso acaba sendo a velocidade na qual cada par de fios pode transmitir um 1ou um 0. É isso que faz do 100BASE-TX sua velocidade de 100 Mbps, porque cada 'instância' de sinal sendo aplicada equivale a um único bit sendo transmitido. E como existem dois pares em uso (um em cada direção), isso equivale a 100 Mbps em uma direção e 100 Mbps na outra, ou um total de 100 Mbps em duplex total.
O 1000BASE-T exige o uso da frequência de 125Mhz, o que significa que um sinal pode ser lido nos (pares de) fios 125 milhões de vezes por segundo. Como cada instância de um sinal sendo aplicado no 1000BASE-T envia dois bits através do fio, isso significa que cada par pode transferir 250 milhões de bits através do fio por segundo, ou 250 Mbps. Como existem quatro pares em uso, isso garante um total de velocidade de 1000Mbps ou 1gbps.
Sumário
Esses são alguns dos métodos pelos quais uma única especificação de cabeamento físico (UTP) é capaz de transmitir dados em velocidades tão vastas e diferentes (10Mbps, 100Mbps, 1000Mbps - ou 10/100/1000). Pense nos termos da evolução da tecnologia - os engenheiros descobriram novas maneiras de transmitir dados pelo mesmo fio. Como tal, o fio único pode fazer várias velocidades ao mesmo tempo. Um único fio UTP pode fazer 10, 100 ou 1000 milhões de bits por segundo, portanto, os fios e as interfaces são rotulados como 10/100/1000.
Receio não saber as especificidades de como o 10BASE-T transferiu os bits pela conexão, portanto não posso descrever como isso funciona como os outros dois padrões.