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光以太网技术现状及发展趋势(下)

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目前,以太网可能是应用最广泛的网络标准,在全世界大约至少有3亿多个以太网端口。作为一种端到端的网络解决方案,以太网的成本是SONET的1/5,是ATM网络的1/10,它支持最广泛的网络设备接口,这极大地减少了所需设备的数量。此外,由于运营商能利用企业网环境中使用的系统,因此维护的成本也能降低。

光以太网带来城域网变革
    由于SONET在每一个网络协议转换点都需要安装昂贵的设备,从IP/以太网转换到骨干网的IP/ATM,或者是IP/ATM/SONET,并在对端网络又转回到IP/以太网的做法不仅会增加设备的成本,并且还会大大增加维护管理的成本。以太网本身就具有很好的扩充能力,它能使用像铜线、同轴电缆和光纤这样的多种物理媒介。无论是对于大型或小型的网络,以太网都具有很好的可扩充性。

    将以太网作为骨干网和城域边缘技术会面临QoS和安全问题的挑战。目前,解决这一问题主要有两种方法:IP VPN和虚拟局域网(VLAN)。VLAN能使服务提供商以相对较低的成本向最终用户提供可靠的服务。像802.1P、802.1q、802.1R、802.1S这样新出现的标准使得在VLAN网络中的QoS和业务量管理成为可能。VLAN的管理相对较为容易,网络拓扑的改变将不会影响最终用户,同时也不会改变物理基础设施。

    目前,由于VLAN受到4096个地址的限制,因此在大型的网络中VLAN的应用将会遇到一些问题。由于网络之间的转换需要交换VLAN ID,因此这些转换点相当复杂。这也是运营商无法对VLAN进行大规模部署的原因。最近,IEEE正在对802.1q——1998标准进行修改,他们的目标是实现扩展的VLAN编址以解决VLAN ID不足的问题。

    以IP VPN来传送业务是一种较为昂贵的解决方案,它需要有足够强大的硬件来为到最终用户的网络连接提供全线速的加密。它的优势在于它依赖于用户设备来终结连接,因此它相对于现有的VLAN方案具有更好的扩充性和灵活性。IP VPN没有编址的限制并能兼容任何基于IP的网络业务和应用。高速加密芯片的出现迅速降低这种方案的成本,而且有多种加密标准可供选择。

    数据加密标准(DES:Data Encryption Standard)或3DES是一种直接基于算法的标准。IPsec(IPsecurity)同时包括了数据加密和通过公用密钥加密的用户认证。

    城域光纤环,它利用了高性能2/3层路由器来创建10Gbps光以太网骨干。IEEE802.1快速生成树或新提出的弹性分组环标准都支持这种环型结构。备份2/3层路由器提高环内设备的可靠性,这些环内设备支持用于服务器和防火墙负载均衡的双4——7层交换机组,并支持备份防火墙来提供最佳性能和安全性。

    光纤环的容量能够支持包括Web主机托管、内容分发、存储和Web缓存在内的网络应用服务器,此外它还能支持一个具有全线速加密的VPN IP业务传送平台。

    随着光以太网的出现,公认的企业LAN技术也作为可靠、经济高效和高速的本地Internet的动力来源浮出水面。网络供货商提供了一系列全面的运营商级技术,这些技术将以太网带入了服务商市场,实现了光纤LAN互连、Internet接入和其它新的收入业务。这些技术可以将光纤联网的覆盖范围和可靠性与以太网的简单性和经济高效性结合在一起,提供了新的业务和收入。 [nextpage]

    有了光以太网,服务供应商能构建高性能网络,这种网络可以:
1、提供各种新的分级业务和特性,例如“可突发的”带宽和地址管理业务,从而带来收入并提高客户忠诚度;
2、“五个九”(99.999%)的可靠性更快地提供业务;
3、按需提供带宽,定制业务并满足客户不断变化的需求;
4、理顺设备需求,降低运营成本,提供更加经济高效的业务;
5、完全更改城域网的价格和性能期望值;
6、为本地Internet(针对高性能全球光Internet的城域优化部分)奠定主要基础。

    当传统的网络界限变得模糊,理想的选择是一个统一的可以在所有级别运行的解决方案。如今,企业PC的绝大部分与以太网LAN连接,使以太网成为世界上无处不在的联网技术,它受到广泛的认可,并且是成本最低的联网技术。其中的许多客户使用100Mbps高速以太网和吉比特以太网业务,服务供应商必须预见到市场机会在时下典型的MAN体系结构中产生的带宽瓶颈。

    以太网不再只是一种LAN技术,它不断发展成熟,现在的速度已经达到1Gbps,不久将达到10Gbps,以太网成为WAN的即时、高效选择,避免了协议转换,实现了多厂商互操作性、端到端兼容性以及LAN、WAN和MAN的无缝集成。以太网对整个全球网络(LAN、WAN和MAN)来说是可靠的、经济的选择。

光以太网的发展
    由于光以太网借助低成本设备实现了成本节约,该技术的巨大优势是它是第二层业务。然而,该特性也有缺陷。如果超大第二层网络建成,他们会面临早期桥接式LAN所导致的问题,如广播风暴和环路故障。但如果在简单的运营商网络中使用以太网,就能带来以下优势:
1、只要网络不复杂,光以太网就能开发广域或城域以太网,在这些网络中,企业只需在一中心站点维持一台或少量路由器;
2、因为SNA大型机上的以太网接口已使用多年,所以以太网能用低成本承载传统业务。而且,它们都无需封装入要求使用多协议路由器们在IP中(如果封装将增大它们的开支,还降低它们的速度);
3、当第三层协议使用IP时,运营商就能在他们的站点上维护路由器和防火墙,并开展可管理的服务器业务和安全业务。该功能不一定适合大型企业,但非常适合小型企业、共享网络和联合企业;
4、光以太网和IP在光链路设备上的差别表现为他们分别使用不同的接口,即分别为10Gbps以太网NIC接口和OC——192C POS接口,它们都以相同的10Gbps数据速率运行。 

    他们之间最主要的差别就是价格,10Gbps光以太网NIC的售价还未定,估计在几万美元左右,但OC——192C POS卡的售价高达20万美元左右。尽管10Gbps以太网标准已经提出,但差别仍然存在,例如像POS,也同样在SONET帧中运行数据包。添加SONET就意味着要增加设备成本,虽然如此,但动态市场要求以太网设备的成本远远低于路由器或ATM领域的设备成本。

    以太网NIC与POS接口最明显的差别是,以太网能传输IP,而POS却不能传输以太网(或其他协议)。光以太网接口可分别以10 Mbps、100 Mbps和1Gbps速率运行,而标准POS则必须以SONET OC的速率(如:OC——1 51.8Mbps、OC——3C 155.5 Mbps等)运行,该速率与LAN的速度无关。[nextpage]

    光以太网的最新进展就是10G以太网,10G以太网只能支持光纤接口。专家预计,下一代网络的主流10G以太网将进入大发展时期。Extreme Networks从1996年初创建时就向业界和用户承诺未来的网络世界将会是“以太网无处不在的世界”。并声称早就看到了以太网技术简单高效和良好性价比的优势。但是,如果准备为一个随着购买规模不断增加,使用需求无限膨胀的网络世界提供业务的话,以太网的服务能力能否以同样的规律递增就变成一个非常重要的问题。今天的性能标准还是千兆以太网,明天就是10G以太网,进入这个不断变革的以太网世界的下一阶段,数据将以每秒百亿数位传递。

    10G以太网的工业标准——IEEE802.3ae,正在由电子工程协会的10G以太网任务组制定。标准将会在2002年后完全建立并确认,但在市场上会先看到某些供应商的产品出现。现在,在网络应用的许多方面都有10G产品的配置出现,以太网已经统领了局域网环境,凭着它在伸缩性、简单性、速度和性价比上的优势,千兆以太网已经出现在了城域网,一片生机盎然。随着10G以太网的引入,以太网又自然而然地将占领城域网和广域网领域,让服务供应商们和电子商务充分体验到了OC——192的速率和以太网技术与众不同的柔性和成本效益。在前不久Dataquest以及Dell'Oro集团分别发布的调查报告中指出,用以太网技术组建城域网的成本,只相当于用SONET组建的相同性能水准的城域网的五分之一,这还只是使用千兆以太网。另外,报告中还估计未来10G以太网的性价比平均每GB要比千兆以太网提高40%。

    10G以太网现有三项技术构筑组建城域网和广域网的基础:波分复用技术、线速IP路由和基于策略的QoS。

    1、波分复用技术:作为对带宽的需求,准确地说是对廉价带宽的需求是近几年网络通讯界最关心的话题,网络行业的专家们一直希望找到一种新技术能解决它。波分复用技术(WDM)说是其中一种可以寄予希望的技术。WDM可以极大地提高光网络的承载带宽,可以让一根单模光纤同时传送多个不同波长的光波,每条光波代表一条数据流。

    2、线路IP路由:是一种高速度、高带宽交换容量的技术,对于迅速而恰当地应对以数据传输为主要模式,但又预计流量规模和类型的网络是非常必须的。应用以太网技术,IP技术和三层交换,线速IP路由器在网络边缘提供了同网络核心一样的增强性能和冗余协议,以及满足流量突发性变化的网络伸缩性。

    3、基于策略的QoS:这是一种帮助网络性能达到策略服务水平的智能带宽管理技术,针对下一代的网络商务目标。网络管理者仅需定义针对应用优先级别的策略,QoS就会自动依命令行事,这样非常简单地保证了关键业务性应用始终居于各种业务处理的首位,不会淹没在有许多分散配置的、急剧消耗带宽却又不太重要的应用中。

    当前的以太网速度已经超过了其发明人Robert  Metcalf的想象。人们从来没有想过,有一天以太网速度会达到10GB,同时仍能保持原始的帧格式——长1518字节。IEEE委员会最近对以太网作出了最重要的增强,即在802.1q工作小组的标准中,把帧格式提高到1522字节,其中增加了所谓的VLAN(虚拟局域网)。VLAN标记正呈现出很好的发展势头,各个运营商正在努力采用VLAN技术提供以太网服务。与传统的第三层路由不同,这些服务依靠使用简单的分层拓扑检查和管理VLAN标记。[nextpage]

    以太网交换ASIC(专用集成电路)可以根据第一层到第七层信息对帧/分组分类。这就可以确切了解帧/分组属于哪个应用/会话,然后能够在逐个应用/流量的基础上实施带宽管理/带宽分配。这种智能通常称为基于策略的服务质量(QoS),通过这种智能,集中策略管理程序可以维护与客户、应用及相应服务水平协议(SLA)有关的所有必要细节。

    通过先进的QoS,可以为客户提供一条物理以太网连接,不管物理速率是多少(10、100、1000、10000Mbps),都可以在硬件中采用速率整形功能,确切地提供客户所需的带宽数量。此外,现在可以在一条物理管道中,在逐个应用/流量的基础上应用优先处理功能,而不像当前SONET/ATM网络那样需要单独的时隙或虚拟连接。这实现了极高的扩充能力,而这在现有的技术中是不可能实现的,同时,作为所有网络工程师预计在以太网中将实现的下一次增长浪潮,QoS已经得到各个标准机构的支持,如IETF、ITU等,因为它使得以太网能够在现有技术上运行。为支持SONET/SDH上以太网协议,IETF(RFC2878:桥接控制协议)和ITU已经标准化一个可互换的规范,可以透明地传输嵌入VLAN标记、且标记保持不变的以太网帧。

    目前,通常提到的环路有两种,即SONET环路和FDDI(光纤分布式数据接口)环路。以太网环路似乎是一个全新的概念,但实际上光以太网交换机环路概念早在新IEEE标准制定小组(802.17Resilient Packet Ring)组建前就已经存在了。现在,已经建立了开发基地来开发高速、环路配置的本地运营商数据包骨干网,该骨干网可望以SONET环路的速度来提供备用路径,即少于50毫秒。运营商将使用802.17 RPR,而不用直接把第二层交换机相互连接,也不用直接使用ATM或SONET本地骨干网。RPR概念依赖于光传输,它的骨干网环路速率预计不会低于622Mbps,能在10Gbps以太网交换机间连接上运行。RPR与SONET不同,它是基于数据包而非固定时隙,但都能使用异步定时。

    虽然不久后,企业使用光以太网业务可能会局限于市中心的商业区,但是光以太网产品还可用于运营商本地骨干网中,用于传输运营商间的业务。在相同的高带宽中,该设备会比路由器和ATM设备更具成本优势,除非它变得异常复杂(如变为多协议)。

    然而,光以太网不会取代路由器(因为仍然需要路由器来接入Internet以及国内和国际IP链路)和ATM。由于1Gbps和10Gbps以太网所需设备的成本远远低于POS或ATM设备,所以使用1Gbps和10Gbps以太网连接就如同使用LAN交换机一样,比路由器更具吸引力。

    光以太网技术可带来大量创收业务,包括MAN业务、透明LAN业务和SAN的扩展业务。一些运营商还希望能够提供可管理的路由器业务和安全业务,一些联合企业和B2B网络可能会使用光以太网链路来替代VPN。

    不论何种宽带网络,连接最终用户的最后一公里接入段是宽带技术最终取得成功的关键。如高清晰度电视(HDTV)的每一个信道要占用超过20Mb的带宽。构建存储网络一般最少要使用100Mbps的快速以太网,并且正在向1Gbps的千兆以太网(GbE)过渡。不断提高铜线上的数据传输速率不可能是一个最终的解决方案。这些技术可能会最终转移到乡村网络或者应用于楼内的最后100米用户线。[nextpage]

    现在的混合光纤/铜轴电缆(HFC)有线电视网络已经在社区宽带市场上占据了主要份额。新出现的技术有可能支持GbE数据速率。然而,目前大多数的服务是向客户提供共享式的内容,因此大多数企业用户对它的兴趣不大。运营商可以为最终用户提供直接的HFC连接,但是这样势必会增加服务的成本并且需要升级整个有线电视网络基础设施。如果想进行这种类型的投资,那么部署光缆将是一种更为有效的最后一公里解决方案。

    与其它的最后一公里解决方案不同,光缆的容量几乎是无限的。据贝尔实验室估算,现有光纤的承载带宽容量可以达到100Tbps以上,这几乎是56K调制解调器容量的2000万倍,或者是T1专线容量的60万倍。就像出现于20世纪初的铜缆,光纤也将在未来100年里占据统治地位。

    虽然目前光以太网的市场还不够大,但它的发展非常迅速。光以太网提供了丰富的功能,但也有可能因为功能太多而降低速度。如ISDN和ATM,它们都是因为功能太多而被降低了速度,阻滞了标准的制定,而且都可能因为用户因期待它能有更具吸引力的特性不愿购买,导致减慢发展速度。但它们的优势很显著,简单、可靠的产品才能总是最好的。

    光以太网是一种运用最灵活、扩展能力最强、成本最低的技术,它能真正支持种类丰富的业务,从而使现有和未来的运营商能从宽带市场上获利。带宽近乎无限的光纤与使用方便并得到普遍应用的以太网技术结合在一起将会成为最具竞争力的解决方案。新出现的QoS和管理标准将解决许多可靠性和安全性的问题,从而使高端用户获得与ATM和SONET类似的服务质量保证。在一个技术快速变化的市场中,最简单的解决方案同时又能与终端用户系统最大限度地互通将使服务提供商最终获得竞争优势。(完)

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