开启未来——以太网技术大全

2019-11-05 01:42:11

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供稿：网友

　　从10M、100M、千兆到万兆以太网，以太网技术的发展，在速率呈数量级增长的同时，其应用领域也在不断拓宽。而不同应用领域各自的应用需求，又促进了在这些领域内以太网技术的个性化发展。与此同时，以太网的网络处理器芯片技术和测试手段也在发展和成熟之中。
　　 “以太网技术大全”是以太网相关技术集大成者，包括如下内容：光纤以太网、无线局域网、端到端的以太网、多层交换与负载均衡、网络处理器、运营商级宽带技术、以太网安全、以太网测试以及基于以太网的ip存储等等。
　　技术的发展总是与某一历史时段特定的应用需求密切相关，以太网技术的发展亦如此。而且，以太网技术的发展向来超前，从未滞后。
　　
　　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(例如DS3)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，也可用于服务供给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给商治理企业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治理等)。所有未来产品均可能要求下列要害技术和性能：高可靠性、高端口密度、服务质量保证等功能。
　　限制因素
　　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。
　　实现设备
　　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。
　　广泛的用途
　　光纤以太网能够支持以下业务类型。
　　 ● 高带宽Internet接入以及(潜在的)其他通信接入，如帧中继和专线;
　　 ● MAN城域网;
　　 ● MAN内的透明LAN业务，即固定速率的LAN到LAN通信;
　　 ● 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;
　　 ● 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;
　　 ● 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;
　　 ● 可治理的LAN业务和可治理的Internet安全性业务。
　　更多的应用可望相继出现，如光纤以太网话音业务，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。
　　
　　端到端以太网
　　黄明泰
　　不管是从需求面或者是从供给面来看，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，这使得我们过去推动的“全球以太网”概念变得更加实际而可行。若再配合IEEE于2000年底成立的EFM工作组（Ethernet in the First Mile）试图发展的新型宽带接入技术，或者目前已经流行的以太网小区接入、大楼接入，提供端到端的以太网解决方案变得更加可行。从而，不止IP统一了上层网络，以太网也统一了下层网络，透过IP，透过以太网，整个网络端到端形成从接入网、城域网到广域网间无缝的连接，从网络的投资成本、逻辑治理、兼容性、以及端到端的服务质量（QoS），以太网都具有相当的竞争优势。
　　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。
　　对用户或者对运营商来说，找到一个低成本、高带宽、具安全性能的VPN互连方案是个很要害的问题，而其答案其实就在最简单的802.1p/802.1q VLAN标准上头，我们可以采用二层的VLAN技术来提供VPN服务，但是也有几个问题需要解决。
　　末端用户的带宽治理
　　不同用户有不同的带宽需求，或者基于使用者付费原则，不同费用等级的用户可以享有不同的带宽，因此接入设备必须支持带宽限制功能。
　　服务质量（QoS）机制
　　不同的业务需要不同的服务质量保证，或者不同等级的用户享有不同的服务级别，这些不管是透过二层的802.1p还是三层的IP ToS技术来实现，网络设备都必须能够对流量进行分类、标记、甚至测量或整形，以实现QoS机制。
　　 VLAN的扩展
　　基于802.1p/802.1q VLAN标准的VLAN数量只有4096个VLAN，对企业组网也许够用，但对运营商提供基于VLAN的VPN服务而言，4096个VPN无法满足大量成长的客户需求，因此必须对VLAN数量做相当的扩展。
　　目前的Super VLAN技术在原有分组（仅有一个VLAN标记）中再加入一组VLAN标记，使得VLAN数目可以扩展到4096×4096，这就相当于将端对端的VLAN细切成骨干VLAN及边缘VLAN，骨干VLAN类似于ATM中的VPI，而边缘VLAN类似于ATM中的VCI一样。
　　 VLAN的安全性与用户隔离
　　以二层VLAN作为VPN使用，跨VLAN的互联基本上已被阻断，从而提供了基本的安全功能，运营商甚至可以利用更多的手段如ACL、MAC地址过滤等来加强安全性能。假如有必要对相同VLAN下面的不同用户进行隔离，PRivate VLAN也是可性的方法之一。
　　生成树协议（STP）的收敛、扩展与分流
　　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。
　　非生成树协议技术
　　在更大型的网络中也可以考虑采用诸如RPR（Resilient Packet Ring）、MRP（Metro Ring Protocol）等环状拓扑技术或VSRP（Virtual Switch Redundant Protocol）星状拓扑技术来取代生成树协议，从而使得光纤资源得到更多的节省，网络的收敛达到次秒级的水准。
　　以太网穿越SDH骨干网
　　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。
　　经过多年发展，以太网技术基本解决了上面几个主要问题，由于以太网的高度普及和VLAN技术的不断演进，在端到端以太网络中采取二层VLAN技术来实现VPN业务不但简单、低成本、高带宽，而且兼容性非凡高，对个别用户或运营商来说，VPN互联增值服务在端到端以太网中是高度可行的方案，客户无需苦苦等待MPLS VPN。（本文作者为Foundry公司亚太区技术经理）
　　
　　负载均衡技术
　　黄明泰
　　 TCP/IP 流量的激增，新型网络流量治理设备也相伴产生，这样的设备提供智能内容交换能力，运用此能力可监控网络请求及服务器系统，通过分发访问流量来获得最佳的响应。
　　 Web、内容或第四层至七层交换机这类设备已不再生疏，其利用负载均衡技术, 智能化地将Internet流量转发到应用服务器。更先进的 Web 交换机能够提供基于第七层的流量分发，通过更具体地检查 IP 信息包，并基于 HTTP 报头、URL 和 Cookies 进行转发。针对全球性公司，Web 交换机能够将访问流量分发到位于世界各地的服务器，为用户提供最佳的响应时间和无与伦比的整体可靠性。
　　 SLB 技术
　　 SLB是一种通用术语，是一种能够提供以下功能的技术：最大化提高服务器利用率；为应用提供高整体可用性; 透明地实现网络服务器的负载均衡，使其对用户来说，就像是一个整体；提供易治理性。服务器负载均衡设备使用猜测器技术和先进的可配置应用组合，以达到预期的流量分发结果。猜测器技术是较低层的技术，其采用统计分配方法来划分到达服务器的数据流量。
　　进一步的增强使得SLB可基于更高层的 HTTP 协议信息转发流量。现在的服务器负载均衡设备也称 Web 交换机或第四层至七层交换机。
　　 GSLB技术
　　全局服务器负载均衡或GSLB 是功能更为强大的 SLB实施。只不过SLB是在数据中心操作，而GSLB 是基于全局来进行操作。使用GSLB 不仅能够缩短Web响应时间，而且还可使全球的客户察觉不到服务器的故障。
　　 GSLB 的基本前提是改进互联网中采用的处理流程，将客户机请求匹配到合适的服务器。这可以通过称为 DNS查

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