CiscoFastEthernetChannel

2019-11-04 23:44:32

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供稿：網友

　　對網絡帶寬要求越來越高的intranet應用的不斷繁殖促使交換網絡已經進入了桌面應用的層次。Web瀏覽和諸如視頻會議這樣的應用的普及促使越來越高的園區核心網絡中帶寬的可擴展性的需求，因此，重要應用需要更有彈性的網絡設計。隨著快速交換以太網在園區中的普及，最終用戶們正在等待在他們的主干網絡中應用標準的Gigabit以太網（千兆以太網）產品來擴展其性能。
　　基于標準的802.3全雙工的Cisco的快速以太網通道技術為網絡治理者們提供了一種可靠的，高速的園區網絡主干的解決方案。快速以太網通道技術通過提供200到800Mbps的帶寬在園區中來實現帶寬的可擴展性。在將來，這種技術將提供數G的容量。
　　在網絡主干中，FEC技術并不僅僅解決當前的帶寬的可擴展性的問題，也為標準的千兆以太網和更高級的技術鋪平了道路，這是因為FEC的帶寬聚合技術也可以用來支持千兆以太網通道技術GEC。
　　這本應用手冊提供了在Catalyst5000 系列交換機上實現FEC的細節信息。而且，這本手冊也描述了在cisco 7500系列與cisco8500系列園區交換路由器等cisco 路由器平臺上FEC的操作。
　　
　　1.解決方案－－快速以太網通道技術
　　
　　通過提供標準的聚合解決方案，FEC技術促使主干技術向例如千兆以太網等技術的遷移。雖然千兆以太網技術的標準制訂已經完成，但是會直到6-18個月后，當第一代可協調工作的設備和解決方案被開發出來后，用戶才會出現。FEC技術被設計用來提供一種過渡的解決方案。FEC技術有幾個要害益處。
　　
　　基于標準的解決方案
　　首先，這是基于標準的。EFC連接，無論是在非屏蔽雙絞線UTP（100BaseTX）或者光纖（100BaseFX），都是兼容的IEEE802.3連接。需要注重的是，盡管FEC技術提供了可以擴展到800Mbps的連接，其中的每條連接仍然是100Mbps（或者200Mbps）。
　　
　　多平臺支持
　　FEC技術可以在包括路由器和交換機的多平臺上部署，在各種產品上實現的法則是非常簡單的（在后面論述）。盡管當前僅僅可以在Catalyst 5000系列上部署，FEC很快會支持Catalyst 3000系列，Catalyst 企業級桌面系列（包含1900 和 2820），以及Catalyst 2900XL 系列。而且，幾家服務器和網卡制造商將支持這項技術，以便實現在交換機和服務器之間的高速帶寬聚合。
　　
　　擴展性
　　FEC以提供多條200Mbps連接（假設是全雙工連接）的能力答應網絡治理者來擴展其網絡。例如，網絡治理者可以在單個配線間和數據中心之間配置由幾對全雙工快速以太網鏈路組成的FEC來提供400Mbps的連接。在數據中心中，可以在服務器和網絡主干設備間配置最高到800Mbps容量的連接來實現高帶寬的網絡核心。當802.3z標準（定義了千兆以太網）完成和廣泛部署之后，這項技術將會擴展到千兆以太網通道速度（最高支持到8Gbps）。
　　
　　負載平衡和冗余
　　FEC技術的實現，在提供高帶寬的同時也提供了負載平衡和冗余。這項技術通過將負載分布到通道中的多條鏈路上的方式來提供對每條鏈路的治理和負載平衡。單播，多播和廣播傳輸也分布到通道中的多條鏈路上。而且，FEC提供了對鏈路失效的冗余。假如FEC中的一條鏈路被切斷，在幾毫秒內，傳輸被重新分配到其他的鏈路上，并且對于用戶來說，收斂是透明的。
　　
　　與Cisco IOS 兼容
　　因為FEC連接被交換機和路由器視為單一邏輯鏈路，FEC技術和所有Cisco IOS特性完全兼容。這些特性包括Inter－Switch Link（ISL）trunking，ISL提供了在一條快速以太網通道上中繼多虛擬局域網VLAN的能力。并且，HSRP（路由熱備份協議）也可以在帶有RSMs（route switch modules）的交換機或者Cisco 7500路由器上運行。
　　
　　千兆以太網就位（Gigabit Ethernet Ready）
　　最后，FEC技術的一項要害益處是當標準完備后，其可以很輕易的升級到千兆以太網。這個想定可以使高速網絡核心擴展到數G的帶寬。
　　
　　
　　2.Catalyst 5000系列快速以太網通道的實現
　　
　　FEC技術相對輕易理解和實現。這節描述了該技術的運轉原理和其組成部分。
　　
　　以太網集束控制器 EBC
　　在論述FEC的運轉之前，回顧一下Catalyst 5000是如何進行包交換是非常必要的。當input端口的SAINT專業集成電路（ASIC application－specific integrated circuit）接收到包后，它向總線仲裁器發出要求訪問總線的信號。在同一時刻，SAINT將包發送到line card上的、輪流發信號詢問編碼地址識別邏輯（Encoded Address Recognition Logic EARL）的本地目標邏輯控制器（Local Target Logic controller－LTL）上。假設交換機已經學習過這個地址，EARL通過在目的端口之外的所有端口上進行buffer flush（緩沖區清洗）往返應。
　　以太網集束控制器（Ethernet Bundling Controller）決定在出口包選擇的鏈路。包從任何端口進來，該端口也許是集束也許不是，然后到EARL進行地址學習和包交換。假如包是從一個bundle進來的，EARL學習到的是那個bundle的一個端口的地址，也就是包進入交換機的端口。
　　假如目的端口在一個bundle上，EARL將該端口和與其相關的端口視為一個bundle，并且將包轉發到目的line card上的LTL上。對于離開交換機的包來說，LTL將包發向 EBC ，EBC 進行XOR異或操作來決定包使用bundle中的哪條鏈路。 EBC 使得集束中的任何鏈路有承載帶有該源/目的地址對的包的可能性，而不考慮EARL從哪個端口學習到的地址。異或XOR操作發生在源和目的 MAC 地址的最低2位上。然后該包穿越這條選定的鏈路，并且被連接到正在使用的bundle的另一端的Catalyst 5000交換機當做該bundle上的一條鏈路來學習。
　　
　　http://www.52rock.com/luntan/attachment.php?s=&postid=162777
　　圖1 EBC
　　
　　在12口FEC模塊上的一個EBC支持4個端口。在Supervisor EngineII 或者 III上的上行端口，一個EBC支持2個端口（假如在Supervisor Engine上有4個端口，一個EBC也可以支持這4個端口）。每個EBC最多支持到2個FEC，每個FEC包含2個端口。FEC中的端口必須是毗鄰的。例如，端口1 2 可以組成一個通道，端口3 4可以組成第2個通道。但是端口1 3 不可以組成通道。Catalyst 5000沒有可以配置的FEC的數量限制（但是必須考慮交換機可以接受的oversubscription過預定）。但是，要記住通道可以包含2個或者4個端口。
　　圖2展示了正確的和不正確的創建FEC的方法。
　　
　　http://www.52rock.com/luntan/attachment.php?s=&postid=162778
　　圖2
　　
　　只有帶有板載EBC的模塊才可以支持FEC技術。表1展示了如今支持這項技術的模塊。
　　WS-X5213A 12口 10/100模塊或者WS－5224 24 口10/100模塊不支持FEC技術，因為他們并沒有板載EBC的模塊。
　　將來的用于Catalyst 3000系列的軟件版本將會支持FEC技術。Catalyst 2900XL系列也會支持FEC。
　　
　　決定鏈路（Link Determination）
　　決定使用快速以太網通道中的哪條鏈路的操作非常簡單。通過FEC的連接使用源地址/目的地址對來決定。EBC在源MAC地址和目的MAC地址的最后2位上進行異或XOR操作。操作會產生4個結果：（0 0）、（0 1）、（1 0）、（1 1）。這四個值中的每一個指向FEC集束中的一條鏈路。下面是寫例子。
　　例1 最后2bits 異或結果 FEC中的鏈路
　　源 MAC 0000.0000.0001 0 1 0 1 link 2
　　目的 MAC 0000.0000.0004 0 0
　　
　　例2
　　源 MAC 0000.0000.0002 1 0 1 1 link 4
　　目的 MAC 0000.0000.0005 0 1
　　
　　例3
　　源 MAC 0000.0000.0003 1 1 0 0 link 1
　　目的 MAC 0000.0000.0007 1 1
　　
　　例4
　　源 MAC 0000.0000.0006 1 0 1 0 link 3
　　目的 MAC 0000.0000.0008 0 0
　　對于2個端口FEC的情況，在XOR操作中只使用一個bit。產生2個結果，每一個指向bundle中的一個鏈路。
　　可以使用XOR操作是因為在運行FEC的兩臺交換機之間存在很多的源/目的地址對。因此，盡管在0000.0000.0001和0000.0000.0004之間的連接使用鏈路2，0000.0000.0001和0000.0000.0002之間的連接使用鏈路4，在另一個方向上（例如，0000.0000.0004 到 0000.0000.0001），使用相同的鏈路，因為XOR操作在兩個方向上得到同樣的值。
　　即使源/目的地址中有一個是常量，傳輸仍然使用不同的鏈路，因為另一個值是變化的。
　　但是，在一種情況下，在FEC的實現中不存在負載平衡：當通過Catalyst 5000交換機的源/目的地址是兩臺路由器。例如，源/目的地址是2個RSMs，它們的連接通常會使用FEC中的固定鏈路。因此，在這種情況下，建議使用諸如 OSPF 等3層路由協議來替代FEC技術。OSPF自動實現負載平衡。但是，2個端口需要配置在不同的子網（VLANs）。
　　相同的現象出現在2臺服務器之間的傳輸上。
　　
　　帶寬治理
　　FEC經由網絡上的不同源/目的MAC提供負載平衡。這種負載平衡不是 packet by packet；packet by packet機制可能會帶來包的亂序，其結果是其上的應用不得不要求已發送包的重傳。（IP稍有些對這種包的亂序的承受力，但是其他諸如 IPX 和 DECnet 的協議會完全的 break 掉。）
　　bundle中的每條鏈路可以提供單向的100Mbps 和全雙工模式下的200Mbps的帶寬。因為是標準的IEEE 802.3快速以太網連接，因此這些是每條連接的帶寬限制。基于前面討論過的XOR操作的結果，每個源/目的地址對使用一個bundle中的一條100Mbps的連接。
　　負載平衡機制假設所有的源/目的地址對使用相等的帶寬。這個假設意味著假如每條鏈路包含50個地址對并且每個地址對需要持續不變的100kbps的帶寬，那么每條鏈路上總共需要5Mbps的帶寬。但是，很有可能在一條特定的鏈路上由于一個或多個地址對需要高帶寬而導致該鏈路飽和。
　　在理論上，當一條鏈路已經到達100%容量利用的時候，其他鏈路僅

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