10G以太網挑戰網絡時代

2019-11-05 01:44:46

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供稿：網友

　　誰也不能否認，在眾多網絡協議中，以太網來得挺早，也發展得挺好，從10Mbps、100Mbps直到1000Mbps?，F在，千兆以太網技術已經打敗了其他的LAN體系，Token Ring、100VG-Anylan、FDDI、ATM都已敗下陣來,這一次10G以太網幾乎沒有了競爭對手。雖然，目前還沒有一套10G以太網的現實系統，但有一件事是肯定的：10G以太網將最終延伸到你的網絡，沒有其他的選擇。
　　
　　萬兆以太網專題
　　10G以太網挑戰網絡時代(上)
　　10G以太網挑戰網絡時代(下)
　　10G以太網實現全網統一
　　簡單升級平滑過渡
　　10G以太網聯盟
　　10G以太網產品
　　
　　一、應用驅動帶寬需求
　　隨著網絡應用的快速發展，高分辨率圖像、視頻和其他大數據量的數據類型都需要在網上傳輸，促使對帶寬的需求日益增長，并對計算機、服務器、集線器和交換機造成越來越大的壓力。表1簡單總結了這些應用以及它們對網絡的影響。
　　
　　這些應用很多都需要在網上傳輸大型文件。例如科學應用需要超帶寬的網絡，從而可以傳輸分子、飛行器等復雜對象的三維可視信息。在計算機上制作的雜志、說明書以及其他全彩色出版物直接傳給數字打印設備。很多醫療設備在LAN和MAN鏈路上傳送復雜的圖像。工程師使用電子和機械設計自動化工具在分散的各開發小組成員之間進行相互交流，并且共享數百吉字節的文件。決策者為了作報告或者分析，需要訪問一些企業數據。作為決策者對數據進行訪問的一種方式，數據倉庫的應用非常廣泛。這些數據倉庫可能由分布在數百個平臺上，可讓成千上萬個用戶訪問的吉字節或者千吉字節數據組成，它們必須經常更新從而為用戶提供最接近實時的數據，以用于重要事務的報告或分析。在很多需要將企業數據存儲起來的行業，對服務器和存儲系統進行網絡備份是經常的事情。這種備份通常需要在某個固定時間段（4到8小時）進行高帶寬傳輸。它包括分布在整個企業的數百個服務器和存儲系統中的吉比特或千吉比特的數據。
　　
　　由于這些應用需要對計算機更大程度的帶寬共享，因此網管員將不得不把其網絡中的要害部分升級到可提供更高帶寬的網絡上。
　　
　　在目前可用的高速以太網技術中，快速以太網或100Base－T已經成為最優的選擇。快速以太網技術建立在10Base－T以太網之上，它提供了一種向100Mbps帶寬平穩過渡的方式。然而，隨著使用100Base－T連到計算機和服務器的用戶逐漸增多，出現了一種很明顯的需求，也就是要求在骨干網和服務這一級提供更高的速率。從理想上來說，這樣的技術還應該提供一種平滑的升級方式，費用合理且不需要進行再培訓。
　　
　　
　　表1 應用驅動網絡發展應用數據類型/大小網絡業務潛在的要求網絡要求
　　科學建模
　　工程技術數據文件
　　數百兆到數百吉大型文件增加了所需要的帶寬臺式機、服務器骨干網更高的帶寬和
　　出版物
　　醫療數據傳輸數據文件
　　數百兆到數百吉大型文件增加了所需要的帶寬臺式機、服務器和骨干網更高的帶寬
　　國際互聯網/企業內部網實時數據文件
　　實時音頻
　　視頻合成
　　高業務處理比率
　　大型文件，1兆到100兆大型文件增加了所需要的帶寬
　　低傳輸時延
　　數據流的高容量服務器和骨干網更高的帶寬
　　低時延
　　數據倉庫
　　網絡備份數據文
　　吉字節到千吉字節件大型文件增加了所需要的帶寬
　　在某個固定時間段內傳輸大量數據服務器和骨干網更高的帶寬
　　低時延
　　桌面視頻會議
　　交互式白板連續的數據流
　　桌面速率1.5mbps至3.5mbps 預留服務種類
　　數據流的高容量服務器和骨干網更高的帶寬
　　低時延
　　
　　
　　因此，最好的解決方案就是10G以太網。它為目前的以太網設備提供了一種簡單的升級途徑，在現有的終端工作站、治理工具和培訓之間達到一個均衡。10G以太網使用與原有網絡同樣的帶沖突檢測的載波監聽多路訪問（CSMA/CD）協議，同樣的幀格式和幀大小。對于用戶數量較多的網絡而言，這意味著他們現有的網絡投資只需要一些合理的花費就可延伸到10G以太網，而不需要重新培訓技術支持人員和用戶，也不需要額外的協議棧和中間設備。
　　
　　由于10G以太網具有這些特點，所以它可作為在10/100Base－T交換機間的一種理想骨干互聯網，也可作為一個到高性能服務器的連接。當未來臺式機需要的帶寬比100Base－T所能提供的帶寬還要高時，10G以太網還可作為一種有效的升級途徑。
　　
　　二、以太網優勢顯著的網絡技術
　　到處都有以太網，它已經成為目前最流行的網絡技術。所有的操作系統和應用程序都與以太網兼容，諸如TCP/ip、IPX、NetBEUI和DECNet之類的上層協議棧也與以太網兼容。1998年是以太網網絡設備發展的里程碑，使用這種技術的產品達到了86％。以太網的成功源于它的各種優勢，10G以太網同樣是以太網，它也具有這些優勢。
　　
　　網絡的高可靠性
　　網絡的高可靠性是一個企業成功的要害，此外，易于安裝和維護也是在選擇網絡技術時首要考慮的因素。自從1986年引入星型有線10BASE－T集線器以來，網絡的可靠性一直持續發展，現在，以太網正迅速地向電話網的可靠性級別發展，而且相對而言，它更易于把握和治理。
　　網絡治理的有效性
　　包括簡單網絡治理協議（SNMP）及其后續版本在內的治理標準的廣泛應用，使人們使用以太網治理工具成為可能。它答應治理者從一個中心工作站查看臺式機和網絡架構的狀況。以太網故障處理工具的性能涵蓋了從簡單的鏈路指示器到復雜的網絡分析器。以太網的廣泛應用促使很多人都接受了與以太網安裝、治理和故障處理相關的培訓。
　　可升級性
　　1995年提出的快速以太網標準，將以太網確立為一種可升級的技術?，F在，隨著1998年提出的10G以太網的發展，使這種可升級性進一步得到擴展。目前，以太網速率升級范圍為從10到100到1000Gbps。
　　價格便宜
　　IDC對以太網和快速以太網的分析表明，以太網和快速以太網的每端口價格已經全面迅速降低。隨著時間的推移，可以預見10G以太網每端口的價格也會出現同樣的降價過程。
　　三、10G以太網網絡的戰略性選擇
　　局域網業務量增長很快，使網絡治理者把解決帶寬問題的希望放在可提供更高速率的網絡技術上。這些網絡治理者(目前他們大都已經構建了以太網或者FDDI骨干網)可以有幾種選擇。對于選擇高速率的網絡而言，10G以太網由于符合以下幾個要害的標準而受到青睞：
　　
　　1.易于向更高性能發展
　　
　　網絡治理者所面對的最重要的問題之一，就是怎樣在不破壞現有網絡的前提下獲得更高的帶寬。10G以太網仍使用與以往10Mbps和100Mbps以太網相同的形式，它答應直接升級到高速網絡。所有的這三種以太網速率都使用同樣的IEEE 802.3幀格式、全雙工業務和流量控制方式。在半雙工方式下，10G以太網使用基本的CSMA/CD訪問方式來解決共享介質的沖突問題。此外，10G以太網使用由IEEE 802.3小組定義了和以太網相同的治理對象。總之，10G以太網仍然是以太網，只不過更快。
　　
　　2.網絡費用較低
　　
　　網絡費用是決定一種網絡技術發展速度的重要因素。網絡費用不僅包括購買設備的費用，還包括培訓、維修以及處理故障的費用。
　　
　　競爭和規模效應使以太網設備的價格很快下降。盡管快速以太網產品從1994年才進入市場，但是最近兩年，這些產品的價格也大幅度下降。10G以太網的價格趨勢也會與快速以太網一樣?，F在市場上的產品為吉比特傳輸速率提供了一種比較劃算的連接。IEEE的目標是以兩到三倍的100Base-FX接口的價格建立10G以太網連接。隨著容量的增加，減少線寬IC的應用以及價格較低的光電子學設備的發展，10G以太網接口的花費一定會下降。
　　
　　由于以太網相對簡單，設備產量較大，交換式10G以太網連接要比622Mbps的ATM接口（假設物理媒介接口相同）便宜。10G以太網轉發器接口價格大大低于622Mbps ATM連接，它為用戶提供了一種用于數據中心網絡骨干和服務器連接的選擇方式。表2給出了當前一些網絡設備的價格，這些網絡包括以太網、快速以太網、FDDI、622Mbps ATM，以及基于IEEE802.3z目標和Dell'Oro Group猜測的10G以太網。
　　
　　表2 網絡骨干連接價格技術設備
　　類型 1996年每端
　　口設備價格當前每端口
　　設備價格變化百
　　分比
　　共享式快速以太網集線器 $137 $85 －39％
　　交換式快速以太網交換機 $785 $390 －50％
　　共享式fddi 集中器 $835 $650 －22％
　　交換式fddi 交換機 $4000 $1860 －54％
　　atm622mbps（多模光纖）交換機 $6600 $4800 －27％
　　共享式10g以太網
　　ieee目標（多模光纖）集線器 n.a. $479到$700
　　(快速以太網的兩到三倍) ** 　
　　交換式10g以太網
　　ieee目標（多模光纖）交換機 n.a. $1070到
　　$1610(快速以太網的兩到三倍) ** 　
　　**根據dell'oro group和ieee的目標所作的估計
　　
　　隨著時間的推移，在硅芯片嵌入0.35微米CMOS ASIC技術的進步，將以更低的價格提供更高的性能，這會產生費用更為合算的新一代以太網技術。
　　
　　表3 高速網絡的性能性能快速以太網 10g以太網 atm fddi
　　是否與ip兼容是是需要rfc 1557或ipover lane；未來的i-pnni/mpoa。是
　　是否支持以太網數據包是是需要lane。是，通過802.1h翻譯橋。
　　是否處理多媒體是是是，但需要從根本上進行變動。是
　　是否支持服務質量是，使用rsvp和/或802.1p。是，使用rsvp和/或802.1p。是，使用svcs或rsvp。是，使用rsvp/802.1p。
　　是否支持802.1q/p 是是需要將lane/svcs映射到802.1 q。是
　　
　　最后，由于目前用戶

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