導(dǎo)語(yǔ)：萬(wàn)兆以太網(wǎng)的技術(shù)研究論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用特別是視頻、語(yǔ)音應(yīng)用的快速發(fā)展,語(yǔ)音、視頻和其他大數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)類型都需要在已經(jīng)融合的網(wǎng)絡(luò)上頻繁傳輸,IP電話、視頻會(huì)議、大容量數(shù)據(jù)庫(kù)群等應(yīng)用促使對(duì)帶寬的需求日益增長(zhǎng)。萬(wàn)兆以太網(wǎng)(10GE)技術(shù)的推出,提供了一種簡(jiǎn)單的帶寬升級(jí)途徑,解決了帶寬不斷增加的問(wèn)題。但是,如圖1萬(wàn)兆以太網(wǎng)技術(shù)市場(chǎng)參考模型所示,萬(wàn)兆以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)當(dāng)遵循市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)規(guī)律,從滿足用戶的需求角度出發(fā),依靠需求拉動(dòng)和技術(shù)推動(dòng)的合力,吸收以太網(wǎng)歷史成功經(jīng)驗(yàn),提供高性能、低價(jià)格、易維護(hù)的網(wǎng)絡(luò)解決方案,才能得以真正的廣泛推廣應(yīng)用。

市場(chǎng)需求探析

用戶基于業(yè)務(wù)對(duì)帶寬的需求最終決定著萬(wàn)兆以太網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用導(dǎo)向,這種需求的拉動(dòng)是10GE得以發(fā)展之源。10GE技術(shù)可以通過(guò)以下五個(gè)途徑來(lái)滿足用戶需求:

1、企業(yè)網(wǎng)和校園網(wǎng)

隨著企業(yè)及校園網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的急劇增長(zhǎng),高校多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、數(shù)字圖書館等應(yīng)用不斷展開,企業(yè)及校園的骨干網(wǎng)承受著不斷升級(jí)的壓力,從當(dāng)初的快速以太網(wǎng)到現(xiàn)在的千兆網(wǎng)絡(luò),很快將過(guò)渡到萬(wàn)兆網(wǎng)絡(luò),利用10GE高速鏈路構(gòu)建校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)的骨干鏈路和各分部與本部之間的連接,可實(shí)現(xiàn)端到端的以太網(wǎng)訪問(wèn),進(jìn)而提高傳輸效率為用戶提供諸如多媒體業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)流內(nèi)容、SAN等服務(wù)。萬(wàn)兆以太網(wǎng)設(shè)備具有高帶寬、低時(shí)延、網(wǎng)絡(luò)管理簡(jiǎn)易等特性,非常適用于企業(yè)及校園骨干網(wǎng)建設(shè)。

2、數(shù)據(jù)中心和互聯(lián)網(wǎng)交換中心

目前的文件和數(shù)據(jù)服務(wù)器所需要的數(shù)據(jù)帶寬是非常可觀的,一個(gè)高性能的文件管理器可以管理多個(gè)千兆位以太網(wǎng)網(wǎng)卡,并且由于它采用了優(yōu)化的系統(tǒng)軟件和加速的網(wǎng)卡硬件,可以輕松地占用所有接口卡中的所有帶寬。這種巨大的處理能力,無(wú)論是事務(wù)處理還是執(zhí)行關(guān)鍵任務(wù)型應(yīng)用,都會(huì)將任何高性能的網(wǎng)絡(luò)容量使用到極限。如果在服務(wù)器群的分布層和核心層采用萬(wàn)兆以太網(wǎng)技術(shù),就可更加平穩(wěn)地實(shí)現(xiàn)它們的增長(zhǎng),滿足高級(jí)應(yīng)用對(duì)于廉價(jià)原始帶寬的不斷增長(zhǎng)的需求。

數(shù)據(jù)中心需要匯聚數(shù)百計(jì)的快速以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)線路,在用戶端,服務(wù)器匯聚網(wǎng)絡(luò)要提供具有L2交換、L3路由的高密度GE/10GE路由器和交換機(jī)。千兆或千兆捆綁作為平臺(tái)已不能滿足用戶需求,升級(jí)到萬(wàn)兆以太網(wǎng)在服務(wù)質(zhì)量及成本上都將占有相對(duì)的優(yōu)勢(shì)。而互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)依然按照每七個(gè)月翻一翻的速度在增長(zhǎng)。因此,互聯(lián)網(wǎng)交換中心需要轉(zhuǎn)向萬(wàn)兆以太網(wǎng)在交換點(diǎn)之間連接,以滿足二層客戶以千兆以太網(wǎng)以上速度連接的要求。

3、寬帶城域網(wǎng)

隨著城域網(wǎng)建設(shè)的不斷深入,各種內(nèi)容業(yè)務(wù)(如流媒體視頻應(yīng)用、多媒體互動(dòng)游戲)紛紛出現(xiàn)。2004年上半年,中國(guó)寬帶用戶達(dá)到1773萬(wàn)戶,同比增長(zhǎng)187%,其中LAN用戶達(dá)到486萬(wàn)戶。此時(shí),接入層有愈來(lái)愈多的萬(wàn)兆或千兆以太網(wǎng)上連到城域網(wǎng)的匯聚層,而匯聚層也會(huì)有愈來(lái)愈多的千兆以太網(wǎng)上連到城域網(wǎng)的骨干層,而傳統(tǒng)的SDH、DWDM技術(shù)作為骨干存在著網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難于維護(hù)和建設(shè)成本高等問(wèn)題,這使得像萬(wàn)兆或萬(wàn)兆捆綁這樣的寬帶需求在城域網(wǎng)中的匯聚層及骨干層有相當(dāng)多的市場(chǎng)需求。

萬(wàn)兆以太網(wǎng)在裸光纖上最遠(yuǎn)可以傳送40～80公里,可以滿足城域范圍的要求,也可以連接DWDM和SDH/SONET設(shè)備實(shí)現(xiàn)廣域范圍的傳輸。在城域網(wǎng)骨干層部署10GE可大大地簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、降低成本、便于維護(hù),通過(guò)端到端以太網(wǎng)打造低成本、高性能和具有豐富業(yè)務(wù)支持能力的城域網(wǎng)。

隨著萬(wàn)兆技術(shù)的應(yīng)用,將來(lái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者可以用萬(wàn)兆以太網(wǎng)作為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ),提供更低的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、足夠的帶寬保證突發(fā)數(shù)據(jù)的傳送,并在LAN、MAN和WAN中使用以太網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)端到端的連接。由于能夠端到端采用以太網(wǎng)技術(shù),話音、數(shù)據(jù)等各種業(yè)務(wù)在以太網(wǎng)技術(shù)上的融合將成為現(xiàn)實(shí)。

4、存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)

雖然目前多數(shù)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)主要還是采用FiberChannel等專用存儲(chǔ)技術(shù),但萬(wàn)兆以太網(wǎng)和ISCSI技術(shù)所帶來(lái)的顯著的成本節(jié)約,以及可以將存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)網(wǎng)融合的特性,將使其在存儲(chǔ)市場(chǎng)大有作為。在以太網(wǎng)技術(shù)作為存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)時(shí),時(shí)延與高帶寬都是關(guān)鍵性的性能因素,因此千兆以太網(wǎng)及萬(wàn)兆以太網(wǎng)都可以用來(lái)架構(gòu)一個(gè)以太網(wǎng)平臺(tái)的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò),這是一個(gè)新興的應(yīng)用。2003年2月通過(guò)的IETF的ISCSI即為支持IP和用萬(wàn)兆以太網(wǎng)技術(shù)提供存儲(chǔ)網(wǎng)業(yè)務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)。萬(wàn)兆以太網(wǎng)不僅可以滿足存儲(chǔ)設(shè)備的高速互聯(lián),也可以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)設(shè)備的備份及災(zāi)難恢復(fù)。出于成本的考慮下,萬(wàn)兆以太網(wǎng)可以在這個(gè)新興的應(yīng)用上得到發(fā)揮。

5、超級(jí)計(jì)算中心

通過(guò)先進(jìn)的程序進(jìn)行新的計(jì)算科學(xué)研究,設(shè)計(jì)出新的高性能計(jì)算機(jī)架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò),可以促進(jìn)計(jì)算機(jī)科學(xué)研究在算法、可視化、系統(tǒng)軟件和工具方面的發(fā)展。同時(shí),研究機(jī)構(gòu)正在推動(dòng)下一代IT的革命:網(wǎng)格計(jì)算。這里大量的分布式計(jì)算能力和高速通信鏈路的需要對(duì)于滿足很多要求非常嚴(yán)格的應(yīng)用需求至關(guān)重要。

萬(wàn)兆以太網(wǎng)設(shè)備提供高密度的端口、線速的交換性能、全面的L2交換和L3路由能力,可充分滿足超級(jí)計(jì)算中心服務(wù)器機(jī)群內(nèi)部高性能網(wǎng)絡(luò)互連的要求,也滿足同一計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中分布在不同地方的服務(wù)器機(jī)群之間的連接。今天的網(wǎng)格計(jì)算在千兆互聯(lián)的集群之間采用萬(wàn)兆互聯(lián)。同樣,越來(lái)越多的企業(yè)將會(huì)把企業(yè)服務(wù)器組成集群然后給桌面用戶提供超級(jí)計(jì)算功能。

技術(shù)的創(chuàng)新

以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展到今天,絕不只是因?yàn)槠浼夹g(shù)上的領(lǐng)先,但也絕對(duì)離不開以太網(wǎng)技術(shù)的強(qiáng)大推動(dòng)。要高質(zhì)量、低成本地滿足用戶對(duì)以太網(wǎng)帶寬的需求,不斷推進(jìn)萬(wàn)兆以太網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展,萬(wàn)兆以太網(wǎng)技術(shù)本身也進(jìn)行了大量的技術(shù)創(chuàng)新。

1、端到端

萬(wàn)兆以太網(wǎng)的廣域網(wǎng)物理層采用簡(jiǎn)化SDH幀結(jié)構(gòu),用OC-192c承載,傳輸速率為9.953Gbit/s,提供了“端到端”的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)保證。如果骨干鏈路使用POS封裝時(shí),鏈路層信息包括VLAN信息都被刪除。而VLAN標(biāo)識(shí)可能綁定服務(wù)質(zhì)量,用戶標(biāo)識(shí)甚至作為交換的標(biāo)記。當(dāng)在骨干鏈路采用萬(wàn)兆以太網(wǎng)時(shí),VLAN信息可以很方便地端到端傳送。

2、全雙工

萬(wàn)兆以太網(wǎng)MAC層不采用CSMA/CD碰撞檢測(cè)機(jī)制,不必使用沖突探測(cè)協(xié)議,只支持兩個(gè)站點(diǎn)對(duì)點(diǎn)全雙工的傳送數(shù)據(jù)。這樣,其全雙工鏈路中沒(méi)有分組沖突,鏈路距離由光纖決定而非以太網(wǎng)沖突域直徑。也就是說(shuō),全雙工的工作模式原理上不產(chǎn)生距離限制,限制鏈路距離的只有傳輸特性和物理介質(zhì)。

3、簡(jiǎn)化幀結(jié)構(gòu)

10GWAN物理層并不是簡(jiǎn)單地將MAC幀用OC-192c承載,而是在SDH幀結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上作了大量的簡(jiǎn)化,僅采用了幀定位字節(jié)A1和A2、段層誤碼監(jiān)視字節(jié)B1、蹤跡字節(jié)J0、同步狀態(tài)字節(jié)S1、保護(hù)倒換字節(jié)K1和K2,以及備用字節(jié)Z0,對(duì)沒(méi)有定義或沒(méi)有使用的字節(jié)填充00000000,減少了許多不必要的開銷,簡(jiǎn)化了SDH幀結(jié)構(gòu)。與千兆以太網(wǎng)相比,10GE增強(qiáng)了物理層的網(wǎng)絡(luò)管理和維護(hù),在物理線路上實(shí)現(xiàn)保護(hù)倒換;同時(shí),又避免了繁瑣的同步復(fù)用。此外802.3ae不支持自協(xié)商,還可以簡(jiǎn)化故障定位。

如果考慮到以太網(wǎng)技術(shù)在局域網(wǎng)中的廣泛應(yīng)用和大量的沉沒(méi)成本和技術(shù)儲(chǔ)備,10GE還具備簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)管理、減少網(wǎng)絡(luò)層次、降低網(wǎng)絡(luò)成本等優(yōu)勢(shì)。這樣,新興運(yùn)營(yíng)商可以很方便地利用光纖和以太網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建大范圍多業(yè)務(wù)寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員也可以采用一個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)監(jiān)視很多連接。

問(wèn)題探討

1、性能價(jià)格比

在以太網(wǎng)發(fā)展歷史上,一般規(guī)律是當(dāng)性能增加到10倍而價(jià)格只增加到2-3倍時(shí)用戶會(huì)樂(lè)于升級(jí)。快速以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)都是遵循上述規(guī)律得到推廣。而當(dāng)前的現(xiàn)狀是1個(gè)萬(wàn)兆以太網(wǎng)接口的價(jià)格是千兆以太網(wǎng)接口價(jià)格的8-10倍。因此在應(yīng)用10GE技術(shù)時(shí),一定要注意帶寬的利用效率,如果帶寬得不到充分利用、寬帶業(yè)務(wù)得不到充分發(fā)展,則會(huì)造成一定程度上的投資浪費(fèi)。

2、服務(wù)質(zhì)量

以太網(wǎng)在速率上的高速發(fā)展的同時(shí)在對(duì)應(yīng)用業(yè)務(wù)的支撐體系上也不斷完善成熟,可以采用802.1P、DIFFSERV、MPLS流量工程的技術(shù)區(qū)分業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量。目前以太網(wǎng)已經(jīng)可以通過(guò)DIFFSERV+MPLSVPN的方式完成從桌面交換機(jī)到核心骨干設(shè)備的業(yè)務(wù)和用戶級(jí)的通道技術(shù),通過(guò)802.1P+DIFFSERV+MPLS流量工程的模式實(shí)現(xiàn)端到端的智能業(yè)務(wù)流處理。但是,從原理上說(shuō),萬(wàn)兆以太網(wǎng)接口只是提供傳送通道,不對(duì)通道內(nèi)所傳輸內(nèi)容進(jìn)行區(qū)分,因此,如何提供有保障的區(qū)分業(yè)務(wù)承載的問(wèn)題仍需要研究解決。

3、網(wǎng)絡(luò)信息安全

萬(wàn)兆接口一般不用于接入,且采用全雙工模式,因此基本沒(méi)有接入認(rèn)證、半雙工鏈路上的竊聽等問(wèn)題。但還是應(yīng)當(dāng)看到,作為一種IP技術(shù),在萬(wàn)兆這樣的高速接口上處理內(nèi)容過(guò)濾、ACL、源地址過(guò)濾這樣的安全相關(guān)操作會(huì)十分困難。