10G以太网挑战网络时代

谁也不能否认，在众多网络协议中，以太网来得挺早，也发展得挺好，从10Mbps、100Mbps直到1000Mbps。现在，千兆以太网技术已经打败了其他的LAN体系，Token Ring、100VG-Anylan、FDDI、ATM都已败下阵来,这一次10G以太网几乎没有了竞争对手。虽然，目前还没有一套10G以太网的现实系统，但有一件事是肯定的：10G以太网将最终延伸到你的网络，没有其他的选择。
万兆以太网专题
10G以太网挑战网络时代(上)
10G以太网挑战网络时代(下)
10G以太网实现全网统一
简单升级平滑过渡
10G以太网联盟
10G以太网产品
一、应用驱动带宽需求
随着网络应用的快速发展，高分辨率图像、视频和其他大数据量的数据类型都需要在网上传输，促使对带宽的需求日益增长，并对计算机、服务器、集线器和交换机造成越来越大的压力。表1简单总结了这些应用以及它们对网络的影响。
这些应用很多都需要在网上传输大型文件。例如科学应用需要超带宽的网络，从而可以传输分子、飞行器等复杂对象的三维可视信息。在计算机上制作的杂志、说明书以及其他全彩色出版物直接传给数字打印设备。很多医疗设备在LAN和MAN链路上传送复杂的图像。工程师使用电子和机械设计自动化工具在分散的各开发小组成员之间进行相互交流，并且共享数百吉字节的文件。决策者为了作报告或者分析，需要访问一些企业数据。作为决策者对数据进行访问的一种方式，数据仓库的应用非常广泛。这些数据仓库可能由分布在数百个平台上，可让成千上万个用户访问的吉字节或者千吉字节数据组成，它们必须经常更新从而为用户提供最接近实时的数据，以用于重要事务的报告或分析。在很多需要将企业数据存储起来的行业，对服务器和存储系统进行网络备份是经常的事情。这种备份通常需要在某个固定时间段（4到8小时）进行高带宽传输。它包括分布在整个企业的数百个服务器和存储系统中的吉比特或千吉比特的数据。
由于这些应用需要对计算机更大程度的带宽共享，因此网管员将不得不把其网络中的要害部分升级到可提供更高带宽的网络上。
在目前可用的高速以太网技术中，快速以太网或100Base－T已经成为最优的选择。快速以太网技术建立在10Base－T以太网之上，它提供了一种向100Mbps带宽平稳过渡的方式。然而，随着使用100Base－T连到计算机和服务器的用户逐渐增多，出现了一种很明显的需求，也就是要求在骨干网和服务这一级提供更高的速率。从理想上来说，这样的技术还应该提供一种平滑的升级方式，费用合理且不需要进行再培训。

表1 应用驱动网络发展 应用 数据类型/大小 网络业务潜在的要求 网络要求
科学建模
工程技术 数据文件
数百兆到数百吉 大型文件增加了所需要的带宽 台式机、服务器骨干网更高的带宽和
出版物
医疗数据传输 数据文件
数百兆到数百吉 大型文件增加了所需要的带宽 台式机、服务器和骨干网更高的带宽
国际互联网/企业内部网 实时数据文件
实时音频
视频合成
高业务处理比率
大型文件，1兆到100兆 大型文件增加了所需要的带宽
低传输时延
数据流的高容量 服务器和骨干网更高的带宽
低时延
数据仓库
网络备份 数据文
吉字节到千吉字节件 大型文件增加了所需要的带宽
在某个固定时间段内传输大量数据 服务器和骨干网更高的带宽
低时延
桌面视频会议
交互式白板 连续的数据流
桌面速率1.5mbps至3.5mbps 预留服务种类
数据流的高容量 服务器和骨干网更高的带宽
低时延

因此，最好的解决方案就是10G以太网。它为目前的以太网设备提供了一种简单的升级途径，在现有的终端工作站、治理工具和培训之间达到一个均衡。10G以太网使用与原有网络同样的带冲突检测的载波监听多路访问（CSMA/CD）协议，同样的帧格式和帧大小。对于用户数量较多的网络而言，这意味着他们现有的网络投资只需要一些合理的花费就可延伸到10G以太网，而不需要重新培训技术支持人员和用户，也不需要额外的协议栈和中间设备。
由于10G以太网具有这些特点，所以它可作为在10/100Base－T交换机间的一种理想骨干互联网，也可作为一个到高性能服务器的连接。当未来台式机需要的带宽比100Base－T所能提供的带宽还要高时，10G以太网还可作为一种有效的升级途径。
二、以太网优势显著的网络技术
到处都有以太网，它已经成为目前最流行的网络技术。所有的操作系统和应用程序都与以太网兼容，诸如TCP/IP、IPX、NetBEUI和DECNet之类的上层协议栈也与以太网兼容。1998年是以太网网络设备发展的里程碑，使用这种技术的产品达到了86％。以太网的成功源于它的各种优势，10G以太网同样是以太网，它也具有这些优势。
网络的高可靠性
网络的高可靠性是一个企业成功的要害，此外，易于安装和维护也是在选择网络技术时首要考虑的因素。自从1986年引入星型有线10BASE－T集线器以来，网络的可靠性一直持续发展，现在，以太网正迅速地向电话网的可靠性级别发展，而且相对而言，它更易于把握和治理。
网络治理的有效性
包括简单网络治理协议（SNMP）及其后续版本在内的治理标准的广泛应用，使人们使用以太网治理工具成为可能。它答应治理者从一个中心工作站查看台式机和网络架构的状况。以太网故障处理工具的性能涵盖了从简单的链路指示器到复杂的网络分析器。以太网的广泛应用促使很多人都接受了与以太网安装、治理和故障处理相关的培训。
可升级性
1995年提出的快速以太网标准，将以太网确立为一种可升级的技术。现在，随着1998年提出的10G以太网的发展，使这种可升级性进一步得到扩展。目前，以太网速率升级范围为从10到100到1000Gbps。
价格便宜
IDC对以太网和快速以太网的分析表明，以太网和快速以太网的每端口价格已经全面迅速降低。随着时间的推移，可以预见10G以太网每端口的价格也会出现同样的降价过程。
三、10G以太网 网络的战略性选择
局域网业务量增长很快，使网络治理者把解决带宽问题的希望放在可提供更高速率的网络技术上。这些网络治理者(目前他们大都已经构建了以太网或者FDDI骨干网)可以有几种选择。对于选择高速率的网络而言，10G以太网由于符合以下几个要害的标准而受到青睐：
1.易于向更高性能发展
网络治理者所面对的最重要的问题之一，就是怎样在不破坏现有网络的前提下获得更高的带宽。10G以太网仍使用与以往10Mbps和100Mbps以太网相同的形式，它答应直接升级到高速网络。所有的这三种以太网速率都使用同样的IEEE 802.3帧格式、全双工业务和流量控制方式。在半双工方式下，10G以太网使用基本的CSMA/CD访问方式来解决共享介质的冲突问题。此外，10G以太网使用由IEEE 802.3小组定义了和以太网相同的治理对象。总之，10G以太网仍然是以太网，只不过更快。
2.网络费用较低
网络费用是决定一种网络技术发展速度的重要因素。网络费用不仅包括购买设备的费用，还包括培训、维修以及处理故障的费用。
竞争和规模效应使以太网设备的价格很快下降。尽管快速以太网产品从1994年才进入市场，但是最近两年，这些产品的价格也大幅度下降。10G以太网的价格趋势也会与快速以太网一样。现在市场上的产品为吉比特传输速率提供了一种比较划算的连接。IEEE的目标是以两到三倍的100Base-FX接口的价格建立10G以太网连接。随着容量的增加，减少线宽IC的应用以及价格较低的光电子学设备的发展，10G以太网接口的花费一定会下降。
由于以太网相对简单，设备产量较大，交换式10G以太网连接要比622Mbps的ATM接口（假设物理媒介接口相同）便宜。10G以太网转发器接口价格大大低于622Mbps ATM连接，它为用户提供了一种用于数据中心网络骨干和服务器连接的选择方式。表2给出了当前一些网络设备的价格，这些网络包括以太网、快速以太网、FDDI、622Mbps ATM，以及基于IEEE802.3z目标和Dell"Oro Group猜测的10G以太网。
表2 网络骨干连接价格 技术 设备
类型 1996年每端
口设备价格 当前每端口
设备价格 变化百
分比
共享式快速以太网 集线器 $137 $85 －39％
交换式快速以太网 交换机 $785 $390 －50％
共享式fddi 集中器 $835 $650 －22％
交换式fddi 交换机 $4000 $1860 －54％
atm622mbps（多模光纤） 交换机 $6600 $4800 －27％
共享式10g以太网
ieee目标（多模光纤） 集线器 n.a. $479到$700
(快速以太网的两到三倍) ** 　
交换式10g以太网
ieee目标（多模光纤） 交换机 n.a. $1070到
$1610(快速以太网的两到三倍) ** 　
**根据dell"oro group和ieee的目标所作的估计
随着时间的推移，在硅芯片嵌入0.35微米CMOS ASIC技术的进步，将以更低的价格提供更高的性能，这会产生费用更为合算的新一代以太网技术。
表3 高速网络的性能 性能 快速以太网 10g以太网 atm fddi
是否与ip兼容 是 是 需要rfc 1557或ipover lane；未来的i-pnni/mpoa。 是
是否支持以太网数据包 是 是 需要lane。 是，通过802.1h翻译桥。
是否处理多媒体 是 是 是，但需要从根本上进行变动。 是
是否支持服务质量 是，使用rsvp和/或802.1p。 是，使用rsvp和/或802.1p。 是，使用svcs或rsvp。 是，使用rsvp/802.1p。
是否支持802.1q/p 是 是 需要将lane/svcs映射到802.1 q。 是
最后，由于目前用户