開啟未來——以太網技術大全

2019-11-05 01:42:11

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供稿：網友

　　從10M、100M、千兆到萬兆以太網，以太網技術的發展，在速率呈數量級增長的同時，其應用領域也在不斷拓寬。而不同應用領域各自的應用需求，又促進了在這些領域內以太網技術的個性化發展。與此同時，以太網的網絡處理器芯片技術和測試手段也在發展和成熟之中。
　　 “以太網技術大全”是以太網相關技術集大成者，包括如下內容：光纖以太網、無線局域網、端到端的以太網、多層交換與負載均衡、網絡處理器、運營商級寬帶技術、以太網安全、以太網測試以及基于以太網的ip存儲等等。
　　技術的發展總是與某一歷史時段特定的應用需求密切相關，以太網技術的發展亦如此。而且，以太網技術的發展向來超前，從未滯后。
　　
　　光纖以太網
　　光纖以太網產品可以借助以太網設備采用以太網數據包格式實現WAN通信業務。該技術可以適用于任何光傳輸網絡——光纖直接傳輸、SDH以及DWDM網絡傳輸。目前，光纖以太網可以實現10Mbps、100Mbps以及1Gbps等標準以太網速度，而達到10Gbps后它更將成為各種業務的亮點。
　　光纖以太網業務與其他寬帶接入(例如DS3)相比更為經濟高效，但到目前為止它的使用只限于辦公大樓或樓群內已鋪設光纖的地方。使用以太網的這種新方法的戰略價值不僅僅限于廉價的接入，它既可用于接入網，也可用于服務供給商網絡中的本地骨干網，它可以只用在第2層，也可以作為實現第3層業務的有效途徑，它可以支持IP、IPX以及其他傳統協議。此外，由于在本質上它仍屬于LAN，因此可用來幫助服務供給商治理企業LAN及企業LAN和其他網之間的互聯。
　　目前及規劃中的光纖以太網設備是以第2層LAN交換機、第3層LAN交換機、SONET設備和DWDM為基礎。一些公司正計劃推出專為網絡運營商設計的光纖以太網交換機，這種交換機具有多種特性，可以盡量確保服務質量(如實現數據包分類和擁塞治理等)。所有未來產品均可能要求下列要害技術和性能：高可靠性、高端口密度、服務質量保證等功能。
　　限制因素
　　光纖以太網的靈活性和相對較低的價格使它很受歡迎。但是有一個因素限制了它的直接影響力，即運營商已鋪設光纖的大樓或樓群很少。光纖是光纖以太網不可或缺的組件，所以光纖以太網業務只能在已部署光纖的地方，或者可以快捷廉價地鋪設新光纖的地方提供。
　　實現設備
　　光纖以太網最富吸引力的特點是能夠提供價格低廉的業務，因為它的多數設備的成本相對較低。大多數光纖以太網設備包括企業第2層以太網交換機，配備光纖接口。交換式光纖以太網產品通常是基于第2層LAN交換機。但是，有些廠商的方案是基于第三層交換機的。光纖以太網方案使SP能夠構建混合網絡，其中一些位于第2層，而另一些則是第2/3層的組合。
　　廣泛的用途
　　光纖以太網能夠支持以下業務類型。
　　 ● 高帶寬Internet接入以及(潛在的)其他通信接入，如幀中繼和專線;
　　 ● MAN城域網;
　　 ● MAN內的透明LAN業務，即固定速率的LAN到LAN通信;
　　 ● 存貯區域網(SAN)業務，以太網連接將在本地服務器和遠程存儲設備之間代替或傳輸光纖信道連接;
　　 ● VPN業務(類似于規劃中基于多協議標記轉換標準的VPN)，該業務是基于802.1p以太網標準;
　　 ● 為其他SP提供的業務，用于集合和連接DSL及電纜調制解調器;
　　 ● 可治理的LAN業務和可治理的Internet安全性業務。
　　更多的應用可望相繼出現，如光纖以太網話音業務，這意味著光纖以太網將用作向VoIP骨干網傳輸話音的接入技術。
　　
　　端到端以太網
　　黃明泰
　　不管是從需求面或者是從供給面來看，整體網絡都朝著寬帶的腳步邁進，這給予以太網一個很好的發展空間。從技術面來看，二十年來，以太網帶寬由十兆、百兆、千兆，一直發展到2002年的萬兆，甚至四萬兆、十萬兆都已經處于研究討論階段，這使得以太網技術有了很好的擴展性；從應用面來看，以太網不僅僅只局限在局域網的應用，不僅僅只局限在城域網的應用，萬兆以太網更進一步將以太網延伸到廣域網的應用，這使得我們過去推動的“全球以太網”概念變得更加實際而可行。若再配合IEEE于2000年底成立的EFM工作組（Ethernet in the First Mile）試圖發展的新型寬帶接入技術，或者目前已經流行的以太網小區接入、大樓接入，提供端到端的以太網解決方案變得更加可行。從而，不止IP統一了上層網絡，以太網也統一了下層網絡，透過IP，透過以太網，整個網絡端到端形成從接入網、城域網到廣域網間無縫的連接，從網絡的投資成本、邏輯治理、兼容性、以及端到端的服務質量（QoS），以太網都具有相當的競爭優勢。
　　端到端以太網方案以以太網作為接入技術，不但成本低，而且帶寬比現行的Cable Modem、ADSL、ISDN、Modem接入都要高，因此不但可以作為一般用戶Internet連接，或者多媒體點播或廣播用途，更可以作為企業用戶實現VPN虛擬私有專網互聯使用; 大型企業各分支機構可以透過端到端的以太網實現企業內部VPN互聯，企業與其合作伙伴也可以透過端到端的以太網實現企業外部VPN互聯。
　　對用戶或者對運營商來說，找到一個低成本、高帶寬、具安全性能的VPN互連方案是個很要害的問題，而其答案其實就在最簡單的802.1p/802.1q VLAN標準上頭，我們可以采用二層的VLAN技術來提供VPN服務，但是也有幾個問題需要解決。
　　末端用戶的帶寬治理
　　不同用戶有不同的帶寬需求，或者基于使用者付費原則，不同費用等級的用戶可以享有不同的帶寬，因此接入設備必須支持帶寬限制功能。
　　服務質量（QoS）機制
　　不同的業務需要不同的服務質量保證，或者不同等級的用戶享有不同的服務級別，這些不管是透過二層的802.1p還是三層的IP ToS技術來實現，網絡設備都必須能夠對流量進行分類、標記、甚至測量或整形，以實現QoS機制。
　　 VLAN的擴展
　　基于802.1p/802.1q VLAN標準的VLAN數量只有4096個VLAN，對企業組網也許夠用，但對運營商提供基于VLAN的VPN服務而言，4096個VPN無法滿足大量成長的客戶需求，因此必須對VLAN數量做相當的擴展。
　　目前的Super VLAN技術在原有分組（僅有一個VLAN標記）中再加入一組VLAN標記，使得VLAN數目可以擴展到4096×4096，這就相當于將端對端的VLAN細切成骨干VLAN及邊緣VLAN，骨干VLAN類似于ATM中的VPI，而邊緣VLAN類似于ATM中的VCI一樣。
　　 VLAN的安全性與用戶隔離
　　以二層VLAN作為VPN使用，跨VLAN的互聯基本上已被阻斷，從而提供了基本的安全功能，運營商甚至可以利用更多的手段如ACL、MAC地址過濾等來加強安全性能。假如有必要對相同VLAN下面的不同用戶進行隔離，PRivate VLAN也是可性的方法之一。
　　生成樹協議（STP）的收斂、擴展與分流
　　以端到端以太網的VLAN技術來提供二層的VPN服務將形成一張大型的二層網絡，對STP來講，不管是冗余鏈路的收斂時間，網絡拓撲結構的擴展或者阻斷鏈路（Block）的帶寬利用都將造成很大的影響，因此必須引進快速生成樹（RSTP）、超級生成樹（Super STP）、VLAN群組生成樹（RVGST）等技術來強化生成樹協議（STP）在大型網絡中的擴展性。
　　非生成樹協議技術
　　在更大型的網絡中也可以考慮采用諸如RPR（Resilient Packet Ring）、MRP（Metro Ring Protocol）等環狀拓撲技術或VSRP（Virtual Switch Redundant Protocol）星狀拓撲技術來取代生成樹協議，從而使得光纖資源得到更多的節省，網絡的收斂達到次秒級的水準。
　　以太網穿越SDH骨干網
　　端到端以太網穿越骨干網時，并不是所有骨干網都是百兆/千兆以太網所組成的城域網來支撐。更多時候，以太網必須穿越SDH骨干網到達另一邊的以太網，因此提供以太網VLAN功能穿越SDH是必需的功能。
　　經過多年發展，以太網技術基本解決了上面幾個主要問題，由于以太網的高度普及和VLAN技術的不斷演進，在端到端以太網絡中采取二層VLAN技術來實現VPN業務不但簡單、低成本、高帶寬，而且兼容性非凡高，對個別用戶或運營商來說，VPN互聯增值服務在端到端以太網中是高度可行的方案，客戶無需苦苦等待MPLS VPN。（本文作者為Foundry公司亞太區技術經理）
　　
　　負載均衡技術
　　黃明泰
　　 TCP/IP 流量的激增，新型網絡流量治理設備也相伴產生，這樣的設備提供智能內容交換能力，運用此能力可監控網絡請求及服務器系統，通過分發訪問流量來獲得最佳的響應。
　　 Web、內容或第四層至七層交換機這類設備已不再生疏，其利用負載均衡技術, 智能化地將Internet流量轉發到應用服務器。更先進的 Web 交換機能夠提供基于第七層的流量分發，通過更具體地檢查 IP 信息包，并基于 HTTP 報頭、URL 和 Cookies 進行轉發。針對全球性公司，Web 交換機能夠將訪問流量分發到位于世界各地的服務器，為用戶提供最佳的響應時間和無與倫比的整體可靠性。
　　 SLB 技術
　　 SLB是一種通用術語，是一種能夠提供以下功能的技術：最大化提高服務器利用率；為應用提供高整體可用性; 透明地實現網絡服務器的負載均衡，使其對用戶來說，就像是一個整體；提供易治理性。服務器負載均衡設備使用猜測器技術和先進的可配置應用組合，以達到預期的流量分發結果。猜測器技術是較低層的技術，其采用統計分配方法來劃分到達服務器的數據流量。
　　進一步的增強使得SLB可基于更高層的 HTTP 協議信息轉發流量?，F在的服務器負載均衡設備也稱 Web 交換機或第四層至七層交換機。
　　 GSLB技術
　　全局服務器負載均衡或GSLB 是功能更為強大的 SLB實施。只不過SLB是在數據中心操作，而GSLB 是基于全局來進行操作。使用GSLB 不僅能夠縮短Web響應時間，而且還可使全球的客戶察覺不到服務器的故障。
　　 GSLB 的基本前提是改進互聯網中采用的處理流程，將客戶機請求匹配到合適的服務器。這可以通過稱為 DNS查

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