千兆以太網(wǎng)技術優(yōu)勢_百度文庫

1、1.千兆以太網(wǎng)技術優(yōu)勢 在局域網(wǎng)中為了維持直徑為200米的最大碰撞區(qū)域，最小CSMA/CD載波時間,以太網(wǎng)時間片已從目前的512比特擴展到512字節(jié)(4096比特，最小信息包大小仍為64字節(jié)。載波擴展特性在不修改最小包尺寸的條件下解決了CSMA/CD固有的時序問題。雖然這些改變可能會影響到小信息包的性能，然而這種影響已經(jīng)被CSM/CD算法中稱作信息包突發(fā)傳送的特性所抵消。千兆位以太網(wǎng)最大的優(yōu)點 在于它對現(xiàn)有以太網(wǎng)的兼容性。 同100M位以太網(wǎng)一樣,千兆位以太網(wǎng)使用與10M位以太網(wǎng)相同的幀格式和幀大小,以及相同的CSMA/CD協(xié)議。這意味著廣大的以太網(wǎng)用戶可以對現(xiàn)有以太網(wǎng)進行平滑的、無需中斷的升

2、級,而且無需增加附加的協(xié)議?；蛑虚g件。同時,千兆位以太網(wǎng)還繼承了以太網(wǎng)的其它優(yōu)點,如可靠性較高,易于管理等。 千兆以太網(wǎng)相比其他技術具有大帶寬的優(yōu)勢，并且仍具有發(fā)展空間，有關標準組織正在制定10G以太網(wǎng)絡的技術規(guī)范和標準。同時基于以太網(wǎng)幀層及IP層的優(yōu)先級控制機制和協(xié)議標準以及各種QoS支持技術也逐漸成熟，為實施要求更佳服務質量的應用提供了基礎。伴隨光纖制造和傳輸技術的進步，千兆位以太網(wǎng)的傳輸距離可達百公里，這使得其逐漸成為構建城域網(wǎng)乃至廣域網(wǎng)絡的一種技術選擇。 主干采用千兆以太網(wǎng)的好處在于：千兆位以太網(wǎng)將提供10倍于快速以太網(wǎng)的性能并與現(xiàn)有的10/100 以太網(wǎng)標準兼容。同時為10/100/

3、1000 Mbps 開發(fā)的虛擬網(wǎng)標準 802.1Q以及優(yōu)先級標準 802.1p 都已推廣，千兆網(wǎng)已成為構成網(wǎng)絡主干的主流技術。 1998 年六月已制定完成的第一個千兆位以太網(wǎng)標準 802.3 以使用光纖線纜和短程銅線線纜的全雙工鏈接為對象。針對半雙工和遠程銅線線纜的標準 802.3ab 于 1999 年內(nèi)出臺。 千兆位以太網(wǎng)將提供完美無缺的遷移途徑，充分保護在現(xiàn)有網(wǎng)絡基礎設施上的投資。千兆位以太網(wǎng)將保留802.3和以太網(wǎng)幀格式以及 802.3 受管理的對象規(guī)格，從而將使企業(yè)能夠在升級至千兆性能的同時，保留現(xiàn)有的線纜、操作系統(tǒng)、協(xié)議、桌面應用程序和網(wǎng)絡管理戰(zhàn)略與工具。 千兆位以太網(wǎng)相對于原有的快

4、速以太網(wǎng)、FDDI、ATM等主干網(wǎng)解決方案，提供了另一條改善交換機與交換機之間骨干連接和交換機與服務器之間連接的可靠、經(jīng)濟的途徑。網(wǎng)絡設計人員將能夠建立有效使用高速、任務關鍵的應用程序和文件備份的高速基礎設施。網(wǎng)絡管理人員將為用戶提供對Internet、Intranet、城域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的更快速的訪問。 千兆位產(chǎn)品提供商，具有完整的千兆以太網(wǎng)產(chǎn)品線，可契合用戶需求提供完整的解決方案。從核心的網(wǎng)絡主干交換機到邊緣的客戶機服務器千兆接入，有針對用戶需求設計的高性能的產(chǎn)品。千兆以太網(wǎng)交換機的部署，是一個非常引人注目的技術。目前,許多廠商的交換機把第2層交換和第3層交換融于一體，不論交換還是路由,都能提

5、供至少1000萬pps的轉發(fā)速率，甚至有的產(chǎn)品還可達到2000萬pps。這些高性能的特點對于Intranet來講已顯得非常重要，因為傳統(tǒng)的局域網(wǎng)流量80/20自然法則(即80%的流量在本地工作組網(wǎng)絡內(nèi)和20%的流量流向骨干網(wǎng)已經(jīng)過時。 千兆以太網(wǎng)高速的多層數(shù)據(jù)包轉發(fā)能力是千兆以太網(wǎng)技術能提供最好的性能價格比的有力例證。不僅如此，千兆以太網(wǎng)技術對于降低網(wǎng)絡的長期擁有成本也是大有裨益的。 2.千兆網(wǎng)交換技術 從1996年底開始，有些公司陸續(xù)推出集成了第2層交換和第3層路由的交換機產(chǎn)品,這種技術稱之為“多層交換(multilayer switching”。它為第2層交換技術增加了路由層服務，支持有選

6、擇的廣播和組播抑制，支持VLAN及VLAN之間的數(shù)據(jù)包轉發(fā)和防火墻功能，全面支持TCP/IP和IPX路由。 經(jīng)過將近4年時間的發(fā)展，這些功能不斷地得到了完善和加強,使得多層交換機比傳統(tǒng)的路由器的性能價格比高出8至16倍。而新一代多層交換機以千兆以太交換技術為核心, 可以提供更加吸引人的性能價格比，是部門級網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡中替代傳統(tǒng)路由器的最理想的可以提供多層交換的交換機。同時,其直接傳輸距離目前已達到130公里，完全可以實現(xiàn)以千兆以太網(wǎng)為骨干的大的企業(yè)局域網(wǎng)，骨干傳輸速率為2Gbps(全雙工模式。 推動技術發(fā)展的主要因素推動高速多層交換技術發(fā)展的最大因素是采用廉價的10/100M自適應網(wǎng)卡的

7、Internet和Intranet的大量部署。目前的網(wǎng)絡已經(jīng)離傳統(tǒng)的c/s計算模式的層次結構越來越遠，傳統(tǒng)的c/s模式的80/20流量法則已成為過去。在網(wǎng)絡設計方面, 傳統(tǒng)的路由器加Hub或第2層交換機的網(wǎng)絡部署模式也將變成歷史。 另外，Intranet支持更加復雜的和對帶寬敏感的各種多媒體數(shù)據(jù)流,如數(shù)據(jù)、文件、圖片、動畫、聲音和視頻等。一個Intranet最終用戶對帶寬的要求至少要比非Intranet 用戶多50%100%。同時,寬帶接入已成為發(fā)展趨勢。 另一個值得注意的問題是，為用戶提供快速以太網(wǎng)連接可以提供更多的帶寬余量來處理突發(fā)的交通量，這點是10BASE-T技術無法比擬的。突發(fā)流量是

8、IP網(wǎng)絡應用的特點之一。廉價和高帶寬使得快速以太網(wǎng)不論在用戶端還是服務器端都得以廣泛的應用。 為了在無阻塞和處理突發(fā)交通流量的能力之間取得平衡，新一代交換機平臺必須提供高于用戶請求連接的816倍速率的主干連接，而以千兆以太網(wǎng)為主干正好滿足了用戶端的快速以太網(wǎng)連接的服務請求。這對于充分處理突發(fā)流量非常重要。 同時，在校園網(wǎng)或城域網(wǎng)中，不管跨越幾個網(wǎng)絡層,對于隨機的Intranet交通量都要求提供端到端的持續(xù)不變的高性能。為了實現(xiàn)這一點,在一臺交換機中同時具備高性能的第2層和第3層轉發(fā)能力是唯一的解決方案。 無阻塞能力和有選擇的轉發(fā)功能是用戶的主要需求。而各種非常有效的網(wǎng)管工具使得網(wǎng)絡管理員能夠有

9、效且高效地把業(yè)務策略注入轉發(fā)引擎中，其性能可以通過網(wǎng)管軟件實時監(jiān)測。這將從根本上有助于用戶根據(jù)公司的短期和長期業(yè)務發(fā)展需要確定和交付所需的網(wǎng)絡服務。新一代千兆以太網(wǎng)交換機支持這些特點和服務，同時也支持通用的路由協(xié)議,如IP/RIP或IP/OSPF等。這也大大降低了網(wǎng)絡設備的復雜性。 3.網(wǎng)絡設計的目標及原則 網(wǎng)絡系統(tǒng)的高性能要求核心交換機滿足網(wǎng)絡中心海量數(shù)據(jù)交換的要求，上連中心的通訊鏈路帶寬能夠滿足應用對網(wǎng)絡的性能要求。不管是企業(yè)網(wǎng)還是城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)，其上的信息應用正以前所未有的速度發(fā)展，新的多媒體應用及新的數(shù)據(jù)應用對帶寬提出了更高的要求。以企業(yè)普遍采用Intranet網(wǎng)絡模式來說，其 WWW

10、 服務器，F(xiàn)TP服務器，Lotus Notes 群件應用服務器，Novell Server等服務器群支撐著整個企業(yè)的信息服務環(huán)境。企業(yè)各部門用戶客戶端應用軟件，透過網(wǎng)絡訪問中心服務器，請求應用，查詢數(shù)據(jù)庫。網(wǎng)絡的負載流量主要是從邊緣設備到核心的數(shù)據(jù)交換，隨著企業(yè)業(yè)務的發(fā)展，網(wǎng)絡規(guī)模的擴展，以及應用的信息交換量增加，使得企業(yè)網(wǎng)絡通常首先在核心發(fā)生通訊瓶頸現(xiàn)象。改善企業(yè)園區(qū)局域網(wǎng)的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)交換性能，往往是首先擴充核心交換機的交換性能，增加邊緣設備到核心的數(shù)據(jù)通訊帶寬，以減輕整個網(wǎng)絡的瓶頸，使得應用軟件的性能和效率得到提高。因此在設計企業(yè)園區(qū)局域網(wǎng)的原則上，首先應該考慮滿足網(wǎng)絡規(guī)模所要求的核心設備數(shù)

11、據(jù)交換處理能力，以及邊緣設備到核心的鏈路帶寬。 3.1可靠性與可用性 網(wǎng)絡系統(tǒng)設計中的設備高可靠性和系統(tǒng)高可用性；要求核心交換機所有關鍵部件可以實現(xiàn)冗余工作，可以在線更換(插拔，故障的恢復時間在秒級間隔內(nèi)完成。多級容錯設計基于單個設備高可靠性的基礎之上進一步提高系統(tǒng)的可用性。 就企業(yè)應用來說，其通過先進的計算機、網(wǎng)絡等信息技術，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化控制，無紙辦公自動化，提高了企業(yè)的生產(chǎn)、管理效率和水平。支持企業(yè)應用的基礎設施是企業(yè)的園區(qū)網(wǎng)絡，它的工作狀況會直接影響到企業(yè)的辦公應用環(huán)境，交易、生產(chǎn)、開發(fā)、設計等業(yè)務環(huán)境，財務管理，部品管理等環(huán)境，信息檢索、數(shù)據(jù)庫查詢、Internet瀏覽等支持企

12、業(yè)正常運行的必要服務設施功能。網(wǎng)絡的可靠性要求是保障企業(yè)應用環(huán)境正常運行的首要條件，網(wǎng)絡要求可靠性的同時，要求網(wǎng)絡具有高可用性。網(wǎng)絡設備的選擇，尤其是核心機箱式設備，應該可以配置冗余部件，關鍵部件不存在單一故障點，也就是說，像交換機的電源、風扇、交換引擎、管理模塊這些部件可以冗余備份，其中之一任何部件的損壞，不會影響設備的正常運行，不會影響網(wǎng)絡的連通。提供網(wǎng)絡設備的可靠性，容錯性的另一個要求是設備損壞部件更換時，不需要停機，更換部件后不需要重新啟動，也就是說部件的更換可以進行在線操作，這樣可以使停機的時間降低到最小。在設計企業(yè)園區(qū)網(wǎng)的原則上提高網(wǎng)絡的高可靠性、高可用性原則是至關重要的，不僅要求

13、設備的部件冗余，同時要求網(wǎng)絡的鏈路冗余，可結合物理層、鏈路層及第三層技術實現(xiàn)，以保證網(wǎng)絡可以在任何時間、任何地點提供信息訪問服務。 3.2可擴展性 網(wǎng)絡設計的可擴展性要求，包括交換機硬件的擴展能力以及網(wǎng)絡實施新應用的能力。核心交換機的靈活擴充性要求：核心交換機應該具備靈活的端口擴充能力，模塊擴充能力，滿足網(wǎng)絡規(guī)模的擴充；同時提高性能，滿足更高性能的要求。支持新應用的能力：產(chǎn)品具有支持新應用的技術準備，能構方便快捷地實施新應用。 3.3規(guī)模與用戶 在設計網(wǎng)絡的方案時，首先是滿足現(xiàn)有規(guī)模的網(wǎng)絡用戶的需求，同時考慮到未來業(yè)務發(fā)展、規(guī)模的擴大，應該設計網(wǎng)絡具有用戶端口靈活的擴充能力。核心設備是整個網(wǎng)絡

14、的樞紐，用戶端口數(shù)的擴充，需要增加配線間邊緣工作組的設備，增加邊緣設備的同時，要求連接核心骨干設備的端口數(shù)相應增加，因此核心設備應該可以通過增加模塊來靈活地增加端口數(shù)。核心設備的機箱設計應該具備強大的背板帶寬，足夠多的負載插槽容量。對于交換機來說，核心交換引擎應該可以滿足最大配置下，無阻塞的進行端口數(shù)據(jù)包交換，模塊的擴充不影響交換性能。采用分布式交換結構是實現(xiàn)這一原則的最佳方案，分布式交換機結構實現(xiàn)了交換機的并行數(shù)據(jù)交換處理，優(yōu)化了網(wǎng)絡的性能，本地交換和全局交換相結合的分布式結構減少了核心交換引擎的壓力。因此在設計大規(guī)模園區(qū)網(wǎng)絡的原則上普遍采用分布式交換機實現(xiàn)靈活的模塊、端口擴充能力。 3.4

15、安全性 網(wǎng)絡的安全性對網(wǎng)絡設計是非常重要的，合理的網(wǎng)絡安全控制，可以使應用環(huán)境中的信息資源得到有效的保護可以有效的控制網(wǎng)絡的訪問，靈活的實施網(wǎng)絡的安全控制策略。在企業(yè)園區(qū)網(wǎng)絡中，關鍵應用服務器、核心網(wǎng)絡設備，只有系統(tǒng)管理人員才有操作、控制的權力。應用客戶端只有訪問共享資源的權限，網(wǎng)絡應該能夠阻止任何的非法操作。在園區(qū)網(wǎng)絡設備上應該可以進行基于協(xié)議、基于Mac地址、基于IP地址的包過濾控制功能。在大規(guī)模園區(qū)網(wǎng)絡的設計上，劃分虛擬子網(wǎng)，一方面可以有效的隔離子網(wǎng)內(nèi)的大量廣播，另一方面隔離網(wǎng)絡子網(wǎng)間的通訊，控制了資源的訪問權限，提高了網(wǎng)絡的安全性。在設計園區(qū)網(wǎng)的原則上必須強調(diào)網(wǎng)絡安全控制能力，使網(wǎng)絡可

16、以任意連接，又可以從第二層、第三層控制網(wǎng)絡的訪問。 3.5可管理性 網(wǎng)絡的可管理性要求：網(wǎng)絡中的任何設備均可以通過網(wǎng)絡管理平臺進行控制，網(wǎng)絡的設備狀態(tài)，故障報警等都可以通過網(wǎng)管平臺進行監(jiān)控，通過網(wǎng)絡管理平臺簡化管理工作，提高網(wǎng)絡管理的效率。 在進行網(wǎng)絡設計時，選擇先進的網(wǎng)絡管理軟件是必不可少的。網(wǎng)絡管理軟件應用于網(wǎng)絡的設備配置，網(wǎng)絡拓撲結構表示，網(wǎng)絡設備的狀態(tài)顯示，網(wǎng)絡設備的故障事件報警，網(wǎng)絡流量統(tǒng)計分析以及計費等。網(wǎng)管軟件的應用可以提高網(wǎng)絡管理的效率，減輕網(wǎng)絡管理人員的負擔。網(wǎng)絡管理的目標是實現(xiàn)零管理，基于策略的管理方式，網(wǎng)絡管理是通過制定統(tǒng)一的策略，由管理策略服務器進行全局控制的?；赪e

17、b的網(wǎng)管界面，是網(wǎng)管軟件的發(fā)展趨勢，靈活的操作方式簡化了管理人員的工作。在設計園區(qū)網(wǎng)的設備選擇上，要求網(wǎng)絡設備支持標準的網(wǎng)絡管理協(xié)議SNMP，同時支持RMON/RMONII協(xié)議，核心設備要求支持 RAP (遠程分析端口 協(xié)議，實施充分的網(wǎng)絡管理功能。在設計園區(qū)網(wǎng)的原則上應該要求設備的可管理性，同時先進的網(wǎng)管軟件可以支持網(wǎng)絡維護、監(jiān)控、配置等功能。 3.6協(xié)議的標準性 網(wǎng)絡設備采用開放技術、支持標準協(xié)議：采用標準的協(xié)議保護用戶的投資，提高設備的互操作性。網(wǎng)絡設計所采用的設備要求采用主流技術、開發(fā)的標準協(xié)議，具有良好的互操作性，能夠支持同一廠家的不同系列產(chǎn)品，不同廠家的產(chǎn)品之間的無縫相互連接與通訊

18、。在設計園區(qū)網(wǎng)絡的原則上，發(fā)揮不同廠商產(chǎn)品的專用先進技術同時，必須強調(diào)考察設備的技術、協(xié)議的標準性，減少設備互連的問題，網(wǎng)絡維護的費用，使用戶的投資得到有效保護。 應當考慮選擇的設備是否是可升級的，在新的標準出現(xiàn)以后，系統(tǒng)應能夠升級到新的標準。因而注重產(chǎn)品廠商在相應產(chǎn)品和技術領域內(nèi)的地位和參與標準化的能力。 當今世界，通信技術和計算機技術的發(fā)展日新月異。網(wǎng)絡設計既要適應新技術發(fā)展的潮流，保證系統(tǒng)的先進性，也要兼顧技術上的成熟性，降低由于新技術和新產(chǎn)品中不成熟因素所帶來的風險。4.校園網(wǎng)解決方案 千兆位以太網(wǎng)最大的優(yōu)點在于它對現(xiàn)有以太網(wǎng)的兼容性。同100M位以太網(wǎng)一樣,千兆位以太網(wǎng)使用與10M位

19、以太網(wǎng)相同的幀格式和幀大小,以及相同的CSMA/CD協(xié)議。這意味著廣大的以太網(wǎng)用戶可以對現(xiàn)有以太網(wǎng)進行平滑的、無需中斷的升級,而且無需增加附加的協(xié)議?；蛑虚g件。同時,千兆位以太網(wǎng)還繼承了以太網(wǎng)的其它優(yōu)點,如可靠性較高,易于管理等。在園區(qū)網(wǎng)主干網(wǎng)中，目前逐步占據(jù)了主要地位。 作為校園網(wǎng)應用的一個特點，大部分應用對延遲及帶寬不太敏感，可以通過TCP/IP“慢啟動”機制自動識別延遲的變化，動態(tài)地適應TCP所提供的帶寬，部分應用要求實時業(yè)務傳輸支持，QoS服務保障。這部分應用目前所占比例很小，隨著教學手段現(xiàn)代化進程的加快，多媒體課件制作工具的逐步普及，多媒體課件的逐步豐富，該比例預期將逐步提高。IP網(wǎng)絡傳輸實時業(yè)務的主要瓶頸是路由器采用軟件實現(xiàn)路由識別、計算和包的轉發(fā)，由于路由識別、數(shù)據(jù)轉發(fā)的速度慢，時延和時延抖動大，不能保證服務質量(QoS。自1997年下半年以來，一些公司陸續(xù)推出采用硬件專用電路（ASIC）進行路由識別、計算和轉發(fā)的新型線速路由交換機。這種線速路由交換機的結構與L2交換機相似，兼有L3路由器包轉發(fā)功能和L2交換功能，有些廠商還在其中加入一些