Para entender isso, você precisa entender o contexto histórico.
Originalmente, a Ethernet usava um cabo coaxial compartilhado. Somente um dispositivo pôde transmitir com êxito por vez. Se dois dispositivos transmitidos ao mesmo tempo, era considerado uma colisão.
Então surgiram repetidores, para estender a distância e aumentar o número de nós. Um repetidor detectaria qual porta está transmitindo e repetiria esse sinal nas outras portas. Para manter a detecção de colisão, os repetidores em funcionamento tinham que ter alguma funcionalidade para garantir que todos os nós detectassem uma colisão. Os primeiros repetidores tinham apenas duas portas, mas os repetidores posteriores podiam ter várias portas, que se tornaram conhecidos como hubs, especialmente quando usados em conjunto com a fiação de par trançado. Os repetidores eram dispositivos bastante estúpidos, eles regenerariam os sinais elétricos, mas pouco mais.
Em seguida, entrou o 10BASE-T, que, como você notou, possui canais de dados dedicados para cada direção. No entanto, ele ainda precisava se encaixar no modelo existente; portanto, por padrão, operava no modo "half-duplex", onde emulava um cabo coaxial. De fato, os sinais não colidiram com o fio, mas os transceptores agiram como se o fizessem e os repetidores seguiriam as mesmas etapas de antes para garantir que isso fosse visto na rede.
A Ethernet de par trançado também pode suportar o modo "full-duplex". Nesse modo, todo o hardware relacionado à colisão é desativado e as duas extremidades podem transmitir a qualquer momento. No entanto, este modo trouxe algumas grandes desvantagens.
- Era incompatível com hubs repetidores. Sem os mecanismos de detecção de colisão, os hubs não teriam como lidar com dois dispositivos transmitindo ao mesmo tempo.
- Ambas as extremidades de um link devem ser configuradas para o mesmo modo duplex, se não forem, coisas ruins acontecerão.
Esses problemas significavam que, na prática, os sistemas 10BASE-T quase sempre operavam no modo half-duplex.
Para o 100BASE-TX, a situação melhorou dramaticamente. Os switches Ethernet (pontes multiporta tecnicamente rápidas) caíram de preço a ponto de os hubs repetidores mudos poderem ser eliminados. A negociação automática permitiu que as placas de rede estabelecessem conexões full-duplex sem configuração manual suscetível a erros. Se você conectar duas NICs 100BASE-TX juntamente com um cabo cruzado ou uma NIC 100BASE-TX a um comutador e não tomar medidas para substituir manualmente as coisas, elas certamente negociarão o modo full-duplex.
O 1000BASE-T teoricamente possui um modo half-duplex que algumas placas de rede alegam oferecer suporte e havia uma especificação para repetidores multiportas gigabit, mas nunca vi nenhuma evidência de que alguém já tenha vendido um. Na prática, um link de gigabit quase certamente estará sendo executado no modo full-duplex.
Velocidades mais rápidas abandonaram completamente o modo half-duplex.