開啟未來——以太網(wǎng)技術(shù)大全

2019-11-05 01:42:11

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供稿：網(wǎng)友

　　從10M、100M、千兆到萬兆以太網(wǎng)，以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，在速率呈數(shù)量級(jí)增長的同時(shí)，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷拓寬。而不同應(yīng)用領(lǐng)域各自的應(yīng)用需求，又促進(jìn)了在這些領(lǐng)域內(nèi)以太網(wǎng)技術(shù)的個(gè)性化發(fā)展。與此同時(shí)，以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)處理器芯片技術(shù)和測(cè)試手段也在發(fā)展和成熟之中。
　　 “以太網(wǎng)技術(shù)大全”是以太網(wǎng)相關(guān)技術(shù)集大成者，包括如下內(nèi)容：光纖以太網(wǎng)、無線局域網(wǎng)、端到端的以太網(wǎng)、多層交換與負(fù)載均衡、網(wǎng)絡(luò)處理器、運(yùn)營商級(jí)寬帶技術(shù)、以太網(wǎng)安全、以太網(wǎng)測(cè)試以及基于以太網(wǎng)的ip存儲(chǔ)等等。
　　技術(shù)的發(fā)展總是與某一歷史時(shí)段特定的應(yīng)用需求密切相關(guān)，以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展亦如此。而且，以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展向來超前，從未滯后。
　　
　　光纖以太網(wǎng)
　　光纖以太網(wǎng)產(chǎn)品可以借助以太網(wǎng)設(shè)備采用以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包格式實(shí)現(xiàn)WAN通信業(yè)務(wù)。該技術(shù)可以適用于任何光傳輸網(wǎng)絡(luò)——光纖直接傳輸、SDH以及DWDM網(wǎng)絡(luò)傳輸。目前，光纖以太網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)10Mbps、100Mbps以及1Gbps等標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)速度，而達(dá)到10Gbps后它更將成為各種業(yè)務(wù)的亮點(diǎn)。
　　光纖以太網(wǎng)業(yè)務(wù)與其他寬帶接入(例如DS3)相比更為經(jīng)濟(jì)高效，但到目前為止它的使用只限于辦公大樓或樓群內(nèi)已鋪設(shè)光纖的地方。使用以太網(wǎng)的這種新方法的戰(zhàn)略價(jià)值不僅僅限于廉價(jià)的接入，它既可用于接入網(wǎng)，也可用于服務(wù)供給商網(wǎng)絡(luò)中的本地骨干網(wǎng)，它可以只用在第2層，也可以作為實(shí)現(xiàn)第3層業(yè)務(wù)的有效途徑，它可以支持IP、IPX以及其他傳統(tǒng)協(xié)議。此外，由于在本質(zhì)上它仍屬于LAN，因此可用來幫助服務(wù)供給商治理企業(yè)LAN及企業(yè)LAN和其他網(wǎng)之間的互聯(lián)。
　　目前及規(guī)劃中的光纖以太網(wǎng)設(shè)備是以第2層LAN交換機(jī)、第3層LAN交換機(jī)、SONET設(shè)備和DWDM為基礎(chǔ)。一些公司正計(jì)劃推出專為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商設(shè)計(jì)的光纖以太網(wǎng)交換機(jī)，這種交換機(jī)具有多種特性，可以盡量確保服務(wù)質(zhì)量(如實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包分類和擁塞治理等)。所有未來產(chǎn)品均可能要求下列要害技術(shù)和性能：高可靠性、高端口密度、服務(wù)質(zhì)量保證等功能。
　　限制因素
　　光纖以太網(wǎng)的靈活性和相對(duì)較低的價(jià)格使它很受歡迎。但是有一個(gè)因素限制了它的直接影響力，即運(yùn)營商已鋪設(shè)光纖的大樓或樓群很少。光纖是光纖以太網(wǎng)不可或缺的組件，所以光纖以太網(wǎng)業(yè)務(wù)只能在已部署光纖的地方，或者可以快捷廉價(jià)地鋪設(shè)新光纖的地方提供。
　　實(shí)現(xiàn)設(shè)備
　　光纖以太網(wǎng)最富吸引力的特點(diǎn)是能夠提供價(jià)格低廉的業(yè)務(wù)，因?yàn)樗亩鄶?shù)設(shè)備的成本相對(duì)較低。大多數(shù)光纖以太網(wǎng)設(shè)備包括企業(yè)第2層以太網(wǎng)交換機(jī)，配備光纖接口。交換式光纖以太網(wǎng)產(chǎn)品通常是基于第2層LAN交換機(jī)。但是，有些廠商的方案是基于第三層交換機(jī)的。光纖以太網(wǎng)方案使SP能夠構(gòu)建混合網(wǎng)絡(luò)，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(wǎng)能夠支持以下業(yè)務(wù)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(wǎng);
　　 ● MAN內(nèi)的透明LAN業(yè)務(wù)，即固定速率的LAN到LAN通信;
　　 ● 存貯區(qū)域網(wǎng)(SAN)業(yè)務(wù)，以太網(wǎng)連接將在本地服務(wù)器和遠(yuǎn)程存儲(chǔ)設(shè)備之間代替或傳輸光纖信道連接;
　　 ● VPN業(yè)務(wù)(類似于規(guī)劃中基于多協(xié)議標(biāo)記轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)的VPN)，該業(yè)務(wù)是基于802.1p以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn);
　　 ● 為其他SP提供的業(yè)務(wù)，用于集合和連接DSL及電纜調(diào)制解調(diào)器;
　　 ● 可治理的LAN業(yè)務(wù)和可治理的Internet安全性業(yè)務(wù)。
　　更多的應(yīng)用可望相繼出現(xiàn)，如光纖以太網(wǎng)話音業(yè)務(wù)，這意味著光纖以太網(wǎng)將用作向VoIP骨干網(wǎng)傳輸話音的接入技術(shù)。
　　
　　端到端以太網(wǎng)
　　黃明泰
　　不管是從需求面或者是從供給面來看，整體網(wǎng)絡(luò)都朝著寬帶的腳步邁進(jìn)，這給予以太網(wǎng)一個(gè)很好的發(fā)展空間。從技術(shù)面來看，二十年來，以太網(wǎng)帶寬由十兆、百兆、千兆，一直發(fā)展到2002年的萬兆，甚至四萬兆、十萬兆都已經(jīng)處于研究討論階段，這使得以太網(wǎng)技術(shù)有了很好的擴(kuò)展性；從應(yīng)用面來看，以太網(wǎng)不僅僅只局限在局域網(wǎng)的應(yīng)用，不僅僅只局限在城域網(wǎng)的應(yīng)用，萬兆以太網(wǎng)更進(jìn)一步將以太網(wǎng)延伸到廣域網(wǎng)的應(yīng)用，這使得我們過去推動(dòng)的“全球以太網(wǎng)”概念變得更加實(shí)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(fā)展的新型寬帶接入技術(shù)，或者目前已經(jīng)流行的以太網(wǎng)小區(qū)接入、大樓接入，提供端到端的以太網(wǎng)解決方案變得更加可行。從而，不止IP統(tǒng)一了上層網(wǎng)絡(luò)，以太網(wǎng)也統(tǒng)一了下層網(wǎng)絡(luò)，透過IP，透過以太網(wǎng)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)端到端形成從接入網(wǎng)、城域網(wǎng)到廣域網(wǎng)間無縫的連接，從網(wǎng)絡(luò)的投資成本、邏輯治理、兼容性、以及端到端的服務(wù)質(zhì)量（QoS），以太網(wǎng)都具有相當(dāng)?shù)母偁巸?yōu)勢(shì)。
　　端到端以太網(wǎng)方案以以太網(wǎng)作為接入技術(shù)，不但成本低，而且?guī)挶痊F(xiàn)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(diǎn)播或廣播用途，更可以作為企業(yè)用戶實(shí)現(xiàn)VPN虛擬私有專網(wǎng)互聯(lián)使用; 大型企業(yè)各分支機(jī)構(gòu)可以透過端到端的以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部VPN互聯(lián)，企業(yè)與其合作伙伴也可以透過端到端的以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)企業(yè)外部VPN互聯(lián)。
　　對(duì)用戶或者對(duì)運(yùn)營商來說，找到一個(gè)低成本、高帶寬、具安全性能的VPN互連方案是個(gè)很要害的問題，而其答案其實(shí)就在最簡單的802.1p/802.1q VLAN標(biāo)準(zhǔn)上頭，我們可以采用二層的VLAN技術(shù)來提供VPN服務(wù)，但是也有幾個(gè)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(fèi)原則，不同費(fèi)用等級(jí)的用戶可以享有不同的帶寬，因此接入設(shè)備必須支持帶寬限制功能。
　　服務(wù)質(zhì)量（QoS）機(jī)制
　　不同的業(yè)務(wù)需要不同的服務(wù)質(zhì)量保證，或者不同等級(jí)的用戶享有不同的服務(wù)級(jí)別，這些不管是透過二層的802.1p還是三層的IP ToS技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都必須能夠?qū)α髁窟M(jìn)行分類、標(biāo)記、甚至測(cè)量或整形，以實(shí)現(xiàn)QoS機(jī)制。
　　 VLAN的擴(kuò)展
　　基于802.1p/802.1q VLAN標(biāo)準(zhǔn)的VLAN數(shù)量只有4096個(gè)VLAN，對(duì)企業(yè)組網(wǎng)也許夠用，但對(duì)運(yùn)營商提供基于VLAN的VPN服務(wù)而言，4096個(gè)VPN無法滿足大量成長的客戶需求，因此必須對(duì)VLAN數(shù)量做相當(dāng)?shù)臄U(kuò)展。
　　目前的Super VLAN技術(shù)在原有分組（僅有一個(gè)VLAN標(biāo)記）中再加入一組VLAN標(biāo)記，使得VLAN數(shù)目可以擴(kuò)展到4096×4096，這就相當(dāng)于將端對(duì)端的VLAN細(xì)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(lián)基本上已被阻斷，從而提供了基本的安全功能，運(yùn)營商甚至可以利用更多的手段如ACL、MAC地址過濾等來加強(qiáng)安全性能。假如有必要對(duì)相同VLAN下面的不同用戶進(jìn)行隔離，PRivate VLAN也是可性的方法之一。
　　生成樹協(xié)議（STP）的收斂、擴(kuò)展與分流
　　以端到端以太網(wǎng)的VLAN技術(shù)來提供二層的VPN服務(wù)將形成一張大型的二層網(wǎng)絡(luò)，對(duì)STP來講，不管是冗余鏈路的收斂時(shí)間，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的擴(kuò)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(jìn)快速生成樹（RSTP）、超級(jí)生成樹（Super STP）、VLAN群組生成樹（RVGST）等技術(shù)來強(qiáng)化生成樹協(xié)議（STP）在大型網(wǎng)絡(luò)中的擴(kuò)展性。
　　非生成樹協(xié)議技術(shù)
　　在更大型的網(wǎng)絡(luò)中也可以考慮采用諸如RPR（Resilient Packet Ring）、MRP（Metro Ring Protocol）等環(huán)狀拓?fù)浼夹g(shù)或VSRP（Virtual Switch Redundant Protocol）星狀拓?fù)浼夹g(shù)來取代生成樹協(xié)議，從而使得光纖資源得到更多的節(jié)省，網(wǎng)絡(luò)的收斂達(dá)到次秒級(jí)的水準(zhǔn)。
　　以太網(wǎng)穿越SDH骨干網(wǎng)
　　端到端以太網(wǎng)穿越骨干網(wǎng)時(shí)，并不是所有骨干網(wǎng)都是百兆/千兆以太網(wǎng)所組成的城域網(wǎng)來支撐。更多時(shí)候，以太網(wǎng)必須穿越SDH骨干網(wǎng)到達(dá)另一邊的以太網(wǎng)，因此提供以太網(wǎng)VLAN功能穿越SDH是必需的功能。
　　經(jīng)過多年發(fā)展，以太網(wǎng)技術(shù)基本解決了上面幾個(gè)主要問題，由于以太網(wǎng)的高度普及和VLAN技術(shù)的不斷演進(jìn)，在端到端以太網(wǎng)絡(luò)中采取二層VLAN技術(shù)來實(shí)現(xiàn)VPN業(yè)務(wù)不但簡單、低成本、高帶寬，而且兼容性非凡高，對(duì)個(gè)別用戶或運(yùn)營商來說，VPN互聯(lián)增值服務(wù)在端到端以太網(wǎng)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(qū)技術(shù)經(jīng)理）
　　
　　負(fù)載均衡技術(shù)
　　黃明泰
　　 TCP/IP 流量的激增，新型網(wǎng)絡(luò)流量治理設(shè)備也相伴產(chǎn)生，這樣的設(shè)備提供智能內(nèi)容交換能力，運(yùn)用此能力可監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求及服務(wù)器系統(tǒng)，通過分發(fā)訪問流量來獲得最佳的響應(yīng)。
　　 Web、內(nèi)容或第四層至七層交換機(jī)這類設(shè)備已不再生疏，其利用負(fù)載均衡技術(shù), 智能化地將Internet流量轉(zhuǎn)發(fā)到應(yīng)用服務(wù)器。更先進(jìn)的 Web 交換機(jī)能夠提供基于第七層的流量分發(fā)，通過更具體地檢查 IP 信息包，并基于 HTTP 報(bào)頭、URL 和 Cookies 進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。針對(duì)全球性公司，Web 交換機(jī)能夠?qū)⒃L問流量分發(fā)到位于世界各地的服務(wù)器，為用戶提供最佳的響應(yīng)時(shí)間和無與倫比的整體可靠性。
　　 SLB 技術(shù)
　　 SLB是一種通用術(shù)語，是一種能夠提供以下功能的技術(shù)：最大化提高服務(wù)器利用率；為應(yīng)用提供高整體可用性; 透明地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的負(fù)載均衡，使其對(duì)用戶來說，就像是一個(gè)整體；提供易治理性。服務(wù)器負(fù)載均衡設(shè)備使用猜測(cè)器技術(shù)和先進(jìn)的可配置應(yīng)用組合，以達(dá)到預(yù)期的流量分發(fā)結(jié)果。猜測(cè)器技術(shù)是較低層的技術(shù)，其采用統(tǒng)計(jì)分配方法來劃分到達(dá)服務(wù)器的數(shù)據(jù)流量。
　　進(jìn)一步的增強(qiáng)使得SLB可基于更高層的 HTTP 協(xié)議信息轉(zhuǎn)發(fā)流量。現(xiàn)在的服務(wù)器負(fù)載均衡設(shè)備也稱 Web 交換機(jī)或第四層至七層交換機(jī)。
　　 GSLB技術(shù)
　　全局服務(wù)器負(fù)載均衡或GSLB 是功能更為強(qiáng)大的 SLB實(shí)施。只不過SLB是在數(shù)據(jù)中心操作，而GSLB 是基于全局來進(jìn)行操作。使用GSLB 不僅能夠縮短Web響應(yīng)時(shí)間，而且還可使全球的客戶察覺不到服務(wù)器的故障。
　　 GSLB 的基本前提是改進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)中采用的處理流程，將客戶機(jī)請(qǐng)求匹配到合適的服務(wù)器。這可以通過稱為 DNS查

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