不管是从需求面或者是从供应面来看,整体网络都朝着宽带的脚步迈进,这给予以太网一个很好的发展空间。从技术面来看,二十多年来,以太网带宽由十兆、百兆、千兆,一直发展到2002年的万兆,甚至四万兆、十万兆都已经处于研究讨论阶段,这使得以太网技术有了很好的扩展性;从应用面来看,以太网不仅仅只局限在局域网的应用,不仅仅只局限在城域网的应用,万兆以太网更进一步将以太网延伸到广域网的应用。
1.光纤以太网
光纤以太网产品可以借助以太网设备采用以太网数据包格式实现WAN通信业务。该技术可以适用于任何光传输网络--光纤直接传输、SDH以及DWDM网络传输。目前,光纤以太网可以实现10Mbps、100Mbps以及1Gbps等标准以太网速度,而达到10Gbps后它更将成为各种业务的亮点。
光纤以太网业务与其他宽带接入相比更为经济高效,但到目前为止它的使用只限于办公大楼或楼群内已铺设光纤的地方。使用以太网的这种新方法的战略价值不仅仅限于廉价的接入,它既可用于接入网,也可用于服务供应商网络中的本地骨干网,它可以只用在第2层,也可以作为实现第3层业务的有效途径,它可以支持IP、IPX以及其他传统协议。此外,由于在本质上它仍属于LAN,因此可用来帮助服务供应商管理企业LAN及企业LAN和其他网之间的互联。
目前及规划中的光纤以太网设备是以第2层LAN交换机、第3层LAN交换机、SONET设备和DWDM为基础。一些公司正计划推出专为网络运营商设计的光纤以太网交换机,这种交换机具有多种特性,可以尽量确保服务质量(如实现数据包分类和拥塞管理等)。所有未来产品均可能要求下列关键技术和性能:高可靠性、高端口密度、服务质量保证等功能。
光纤以太网最富吸引力的特点是能够提供价格低廉的业务,因为它的多数设备的成本相对较低。大多数光纤以太网设备包括企业第2层以太网交换机,配备光纤接口。交换式光纤以太网产品通常是基于第2层LAN交换机。但是,有些厂商的方案是基于第三层交换机的。光纤以太网方案使SP能够构建混合网络,其中一些位于第2层,而另一些则是第2/3层的组合。
光纤以太网的灵活性和相对较低的价格使它很受欢迎。但是有一个因素限制了它的直接影响力,即运营商已铺设光纤的大楼或楼群很少。光纤是光纤以太网不可或缺的组件,所以光纤以太网业务只能在已部署光纤的地方,或者可以快捷廉价地铺设新光纤的地方提供。
光纤以太网能够支持以下业务类型:
(1)高带宽Internet接入以及(潜在的)其他通信接入,如帧中继和专线。
(2)MAN城域网。
(3)MAN内的透明LAN业务,即固定速率的LAN到LAN通信。
(4)存贮区域网(SAN)业务,以太网连接将在本地服务器和远程存储设备之间代替或传输光纤信道连接。
(5)VPN业务(类似于规划中基于多协议标记转换标准的VPN),该业务是基于802.1p以太网标准。
(6)为其他SP提供的业务,用于集合和连接DSL及电缆调制解调器。
(7)可管理的LAN业务和可管理的Internet安全性业务。
(8)光纤以太网可实现话音业务,这意味着光纤以太网将用作向VoIP骨干网传输话音的接入技术。
2.端到端以太网
端到端以太网方案以以太网作为接入技术,不但成本低,而且带宽比现行的Cable Modem、ADSL、ISDN、Modem接入都要高,因此不但可以作为一般用户Internet连接,或者多媒体点播或广播用途,更可以作为企业用户实现VPN虚拟私有专网互联使用;大型企业各分支机构可以透过端到端的以太网实现企业内部VPN互联,企业与其合作伙伴也可以透过端到端的以太网实现企业外部VPN互联。
以端到端以太网的VLAN技术来提供二层的VPN服务将形成一张大型的二层网络,对STP来讲,不管是冗余链路的收敛时间,网络拓扑结构的扩展或者阻断链路(Block)的带宽利用都将造成很大的影响,因此必须引进快速生成树(RSTP)、超级生成树(Super
STP)、VLAN群组生成树(RVGST)等技术来强化生成树协议(STP)在大型网络中的扩展性。
端到端以太网穿越骨干网时,并不是所有骨干网都是百兆/千兆以太网所组成的城域网来支撑。更多时候,以太网必须穿越SDH骨干网到达另一边的以太网,因此提供以太网VLAN功能穿越SDH是必需的功能。
3.无线局域网
无线局域网(WLAN)技术是新世纪最有发展前景的网络技术之一。经过近几年的发展,无线局域技术已经日渐成熟,应用日趋广泛,较低的价格和成熟的产品推动着无线局域网技术从小范围应用进入主流应用。
1997年,IEEE 802.11无线局域网标准的制定是无线网络技术发展的一个里程碑。它的颁布使得无线局域网在各种有移动互联接入要求的环境中被用户广泛接受。802.11b是802.11的扩充,规定采用2.4GHz频带,传输速率能够根据应用环境以及其他传输因素从11Mbps自动降到5.5Mbps,或者根据直接序列扩频技术调整到2Mbps和1Mbps,以保证设备正常稳定运行。802.11a在802.11的基础上扩充了物理层,规定该层使用5GHz频带,采用正交频分调制数据,传输速率范围为6Mbps~54Mbps,既可满足室内应用,又能满足室外应用。新近出台的802.11g和802.11b的运行频段相同,都是运行在2.4GHz,且两者完全兼容,在传输速率上有所提高,可达到22Mbps,甚至54Mbps。
旨在完善无线局域网的服务质量,IEEE推出了诸多新标准。802.1h旨在探索802.11a与欧洲HiperLAN2标准之间的一致性,集中关注动态频率选择(Dynamic
frequency selection)和传输功率控制(Transmit power control);802.11e
旨在改善和管理服务质量,并提供分级服务;802.11f 致力于内部接入点通信(Inter Access Point Communication)的发展。
4.基于以太网的IP存储
一些使用以太网的存储协议正迅速成为网络存储管理员词典中的内容:FC/IP、Internet SCSI(iSCSI)、Fibre
Channel Back Bone (FC-BB)和Internet光纤通道协议(iFCP)。所有这些协议,不管是作为千兆还是万兆以太网部署,都运行在IP上面。
IP存储协议的真正好处是它们不关心基础的传输机制是什么,IP存储不在意WAN连接是否是千兆以太网或者SONET不是点到点。
有200多家厂商正在开发iSCSI解决方案。厂商具有如此之高兴趣的原因之一是IP存储提供了一条在无需基于光纤通道技术的条件下,进入高速增长的存储网络领域的道路。
在存储领域,SCSI的重要不言而喻,作为成熟的技术,它满足了块级数据传输的需求。虽然现在SAN利用串行光纤通道取代了SCSI的并行传送机制,但它仍然使用SCSI协议,保留了SCSI控制器API。
相比之下,IP的技术特点决定了它在块级数据传输上的劣势。另外,IP不能保证数据包从信源传送到目的,SCSI要求数据包不仅到达目的地,还要以准确的次序到达。作为一个折衷方案,人们自然地想到了用IP封装块级数据(iSCSI)或者是用IP把FC
SAN连接起来(FCIP)。iSCSI是一个供硬件设备使用的可以在基于IP以太网的IP存储协议的上层运行的SCSI指令集。简单地说,iSCSI可以实现在IP网络上运行SCSI协议,使其能够在诸如高速千兆以太网上进行路由选择。
iSCSI最适于部署在从光纤通道设备向工作站或服务器传输块级存储数据的工作组中,不过,你可以将iSCSI与FC/IP或iFCP相结合,连接远程办公室和数据中心。
iSCSI使基于IP以太网的服务器可以访问光纤通道SAN。由于iSCSI是一项新技术,因此,它仍将经历定义、互操作性、部署和管理阶段。这就是说,200多家开发iSCSI解决方案的公司的影响以及大量的已有IP网络,将使iSCSI能够对SAN产生真正的影响。
FC/IP是WAN和城域网(MAN)中最常用的存储协议。它非常适用于在地理上分布的存储区域网络(SAN)之间镜像保存数据,它很少(即使有的话)用作一项跨LAN传输存储数据的技术。在FC/IP中,光纤通道帧被FC/IP封装在IP包中。
FC/IP是一项利用TCP/IP协议在IP网络上连接两个SAN的IETF标准。这项协议具有实现纠错和检测的优点:即如果IP网络错误率高的话,它就重试。这是在一条低性能、高错误率的IP网络上连接SAN的理想途径。
FC-BB是光纤通道骨干标准,它定义了跨多种类型的网络连接SAN的方法。FC-BB描述了一种不需要重试方法的IP封装方式:即它依赖于高层的SCSI纠错方法。这种IP封装可以在硬件中完成并可以扩展到数千兆位的速率。惟一的要求是网络必须速度高且错误率低。
在iFCP网关中终结光纤通道会话,并将它转换为iFCP上的TCP/IP会话。这种目的网关接收iFCP信息,启动一次光纤通道会话,然后将iFCP信息转换为光纤通道格式。对于需要保持以太网基础设施的用户来说,iFCP是一项很好的技术。iFCP技术背后的想法是利用无处不在的IP网络连接光纤通信设备,缺点是光纤通道网络目前的速度是千兆以太网的两倍的这一事实。因此,目前还不存在定义连接到光纤通道交换机端口的标准。
5.基于以太网的宽带接入
传统以太网技术不属于接入网范畴,而属于用户驻地网(CPN)领域。然而其应用领域却正在向包括接入网在内的其它公用网领域扩展。历史上,对于企事业用户,以太网技术一直是最流行的方法,利用以太网作为接入手段的主要原因是:(1)以太网已有巨大的网络基础和长期的经验知识;(2)目前所有流行的操作系统和应用都与以太网兼容;(3)性能价格比好、可扩展性强、容易安装开通以及可靠性高;(4)以太网接入方式与IP网很适应,同时以太网技术已有重大突破,容量分为10/100/1000Mb/s三级,可按需升级,10Gb/s、40Gb/s以太网系统已经将问世。
建立宽带城域网需要考虑以下因素:快速的传输速度、安全的访问控制和多媒体网络应用。
这些因素的解决均需首先从网络的平台入手,也就是说网络的基础入手,因此要根据网络小区的需求特点来设计网络的建设方案。
无论是企业网、城域网还是广域网,用户并不因地域的扩大而放弃所须的各种各样的应用,信息应用正以前所未有的速度发展,尤其是多媒体应用及数据应用对带宽和传输质量提出了更高的要求。网络的主要负载量是从边缘接入设备到核心设备的数据量交换,随着网络规模的扩大,应用信息交换量增加,使得网络的核心设备发生了拥塞,形成了瓶颈,扩充核心设备的吞吐能力、增加边缘设备到核心的数据通讯带宽是改善网络性能的关键。因此在设计城域网的原则上,首先应该考虑满足网络规模所要求的核心设备交换能力,以及边缘设备到核心的链路带宽。而且作为大型城域网所采用的解决方案应具有开放技术、支持行业标准,以及保护用户的投资,提高设备的互操作性。网络方案要求采用主流技术、开放的标准协议,具有良好的互操作性,能够支持不同厂商的多系列产品,减少设备的互连的问题。
随着千兆以太网成为标准,千兆以太网现日益成为当前主流的主干技术,为城域网建设提供了新的思想。采用千兆以太网的优势在于:千兆以太网提供10倍于快速以太网的传输交换性能,并与现有的10/100Mbps以太网标准、CSMA/CD协议完全兼容,同时千兆以太网支持以太网、快速以太网的802.1QVLAN标准、802.1p优先级标准及802.3x流量控制协议,千兆以太网已成为构建网络主干的主流技术。
千兆以太网提供了完美的升级方案,可保护现有网络设备的投资。千兆以太网将保留802.3和以太网帧格式以及802.3受管理的对象规格,从而将使企业能够在升级至千兆性能的同时,保留现有的线缆、操作系统、协议、桌面应用程序和网络管理战略与工具。
千兆以太网相对于原有的快速以太网、FDDI、ATM等主干网解决方案,提供了另一条改善交换机与交换机之间骨干连接和交换机与服务器之间连接的可靠、经济的途径。网络设计人员将能够建立有效、高速、任务关键的应用程序和文件备份的高速基础设施。网络管理人员将为用户提供Internet、intranet城域网与广域网的更快速的访问。
千兆以太网比其它的主干技术具有更有效的带宽优势,并且具有良好的发展空间,10G以太网技术规范和标准已在制定中,基于以太网帧层及IP层的优先级控制机制和协议标准及QOS支持技术日趋成熟,为高要求服务质量提供了保证基础。随着光纤制造和传输技术的进步,千兆以太网的传输距离可以达到几十里甚至百公里,因此千兆以太网成为了宽带城域网接入的一种技术选择。
6.以太网走向广域
2002年6月,万兆以太网联盟(10GEA) 正式确认万兆以太网802.3ae 标准,使得10G以太网成为高速宽带网络中除了
OC-92 以外的另一选择。不过,万兆以太网除了在局域网,城域网可以提供与千兆以太网相同的功能外,万兆以太网还可以在广域网上提供
WAN PHY(广域网接口),使得以太网技术头一回跨入广域网领域,成为一个覆盖 LAN/MAN/WAN 的全方位技术与网络解决方案。
以太网技术自诞生后便开始了从网络边缘逐渐向网络核心层的扩张。而以太网设备的价格则随着大规模的采用和生产而逐渐降低。10G以太网技术被认为是以太网突破传统的局域网应用,向城域网和广域网延伸,用以建设端到端全以太网结构的网络链路层技术。它可以简化网络层次,提供一个可以承载语音、视频、数据等多种业务的单一网络结构,为运营商提供一种低成本的网络解决方案。相对于传统的基于ATM交换和SDH传送的城域网和广域网技术,它不仅有利于传统运营商降低带宽运营成本,而且由于它的简单易用还可以使新兴运营商快速部署网络,因而受到各方关注。
有数据表明,电信网上传送的数据业务流量已经是传统电路交换的话音流量的4倍,也就是说,现在电信网中80%的流量是数据而不是话音,并且这一比例还在不断扩大之中,全数据通信时代必将到来。10G以太网标准的出台正适应了数据通信的高速发展趋势,使以太网真正走向网络骨干。
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