| 出版日期：2004-07-05 总期号：1327 本年期号：48 |
|
 |
万兆异化以太网
陈飞雪 万兆还是以太网吗，还是那个我们熟悉的，每天使用的以太网吗？这几乎是每个首次接触到万兆的人的第一个疑问。 毕竟我们对以太网太有感情了，太熟悉了，而且更重要的是，我们的很多重要应用都是基于以太网的，万兆再快，再神奇，如果它不能配合现有应用，不能发挥出它的价值，那用户还是只能像看奇珍异宝一样，远远地注视着它而不去埋单。 幸好，回答是肯定的。IEEE的专家早就考虑到了这一点，很早就坚定了制定万兆继续兼容传统以太网帧结构的方略，给用户吃了一颗定心丸。 从2.94M到10G 30年本性难移 802.3ae定义的4种物理层介质设备（pmd）收发器 
1973年，施乐公司Palo Alto研究中心（PARC）的两位研究人员Metcalfe和David Boggs，为了连接实验室的多个Xerox Alto设备，开发出了以太网技术。以太网的时钟取自于Alto的系统时钟，最初的数据传输速率为2.94Mbps。Meltacafe将这项技术命名为“Ethernet”（以太网）。 随着以太网的发展，以太网的传输速率从最初的2.94M发展到10Mbps，逐步扩展到100Mbps、1000Mbps、10Gbps。在成长的道路上，以太网凭借简单、高效、低成本的优势，已经成为局域网（LAN）中的主导网络技术。随着千兆以太网的出现，以太网已经伸展到城域网（MAN）领域，并扮演越来越重要的角色。2002年6月12日，10G标准的出台将万兆以太网引入城域网（MAN）和广域网（WAN）。这是以太网30年历史上最重要的一个里程碑。 以太网自从被发明以来的30年来，其帧结构一直没有发生过大的改变。惟一的改变是为了满足VLAN以及优先级的需求，在帧头加了4个字节。除此之外，以太网的帧结构就像金科玉律一样，没有谁试图改变它。正是因为这个原因，传统的应用可以无缝地运行在更高速度的标准上，对于应用而言，由于核心没有变，它就不需要了解细节，仅仅认为速度加快了就行。这个简单而有效的法则，使得以太网击败了一个又一个对手，把令牌环、FDDI、ATM这些对手一个一个赶出局域网的势力范围，而且还凭借自己简单高速的优势乘胜追击，直取MAN和WAN的领域。帧结构保持30年不变，成为以太网成功的法宝。 10G以太网的标准 从速度和连接距离上来说，万兆以太网是以太网技术自然演变的一个阶段，除了不需要带有冲突检测的载波侦听多路访问协议（CSMA/CD）之外，万兆以太网与原来的以太网模型完全相同。万兆以太网使用IEEE 802.3以太网介质访问控制协议（MAC）、IEEE 802.3以太网帧格式以及IEEE 802.3最小和最大帧尺寸。 在以太网中，PHY表示以太网的物理层设备，它对应于OSI模型的第一层。MAC层对应的是OSI模型中的第二层。在10G的体系结构中，PHY划分为物理介质层（PMD）和物理编码子层（PCS）。802．3ae规范定义了两种PHY类型：局域网 PHY和广域网PHY。广域网PHY在局域网PHY功能的基础上增加了一个扩展特性集。这些PHY惟一的区别在PCS上。同时，PMD也有多种类型。 10G以太网构架中，一个新增加的接口被称为XAUI。XAUI被设计成一个接口扩展器，它扩展的接口就是XGMⅡ（与介质无关的万兆接口）。XGMⅡ是一个74位信号宽度的接口（发送与接收用的数据路径各占32位），可用于把以太网MAC层与物理层（PHY）相连。在大多数典型的以太网MAC和PHY相连的、芯片对芯片的应用中，XAUI可用来代替或者扩展XGMⅡ。 10G中，局域网PHY和广域网PHY将在共同的PMD上工作，因此，它们支持的距离也相同。这些物理层的惟一区别在于物理编码子层（PCS）各有不同。广域网PHY与局域网PHY的区别在于广域网接口子层（WIS）包含一个简化的SONET/SDH 帧编制器。为了降低广域网物理层在实施过程中的成本，10G模型中没有实现物理层与SONET/SDH波动、分层时钟，以及某些光纤规格兼容。在广域网传输主干网上，这一特性使得以太网可以将SONET/SDH作为其第一传输层。 广域网PHY可以提供多种SONET/SDH管理信息，网络管理员能够像查看SONET/SDH链路一样，查看以太广域网PHY的信息。网络管理员还可以利用SONET/SDH管理功能，在整个网络中进行性能监测和错误隔离操作。 与传统以太网的差别 帧结构的不变，保证了万兆在本质上还是以太网，但是，万兆也不是和传统以太网百分百一样，既然速度快了10倍，那么必然带来一些细微的变化来适应和配合速度上的变化。 万兆以太网与传统以太网的差别在于3点： 一、万兆以太网在数据链路和物理层上包括了专供城域网和广域网使用的新接口，这也使得万兆以太网成为进攻WAN的有力武器。 二、万兆以太网只以全双工模式运行，而其他类型的以太网都允许半双工运行模式。 三、万兆以太网不支持自动协商。自动协商功能的目的是方便用户，但在实际中却证明是造成连接性障碍的主要原因。去除自动协商可能将简化故障的查找。 虽然存在这3个差别，但这不影响到用户的传统应用无缝升级和移植。Intel公司市场部经理Brad Booth是802.3ae任务组的成员，他同时还是10G以太网联盟（www.10gea.com）的负责人之一，他认为“10G以太网仅仅在网络的第一层和第二层做了工作，对于网络的上层，没有做任何的改动，所有的管理协议都是相同的。”这样的优势使得以太网在30年积累的优势都可以得到充分的发挥。 向巨型帧说拜拜 帧结构保持不变，保持和传统以太网兼容，在赢得成功的同时也不可避免带来很多争议，其中闹得最大的要数“巨型帧”。 缘由是这样的，网络速度已经从最初的10M被提升到了10G，速度提高了1000倍。在这样高速度的传输数据中，如果还是延续经典以太网的最大帧长不超过1518字节的限制，那么在每秒中传输的数据包的个数将是很大的。由于每个数据包都需要网络设备来进行处理，由此带来的额外开销将是很大的，而且这个开销随着网络速度的提高而愈加明显。以Alteon为代表的一些新兴厂商提出了“巨型帧”的概念，大胆地把以太网的最大帧长扩展到了9K，几乎把以前的最大帧长扩展了6倍。加大帧长的好处在于减少了网络中数据包的个数，减轻了网络设备处理包头的额外开销。大量减少的帧数目必将带来性能的提高。 但是问题并没有这么简单，巨型帧面临的最大问题就是它必将带来和以前产品和技术的不兼容。而且，Internet上的路由器和防火墙设备都是以前设计制造的产品，都不支持巨型帧的传输。企业即使采用了巨型帧技术，也只能在自己支持巨型帧的网络中得到实用。数据包出了企业之后，还是要被Internet上的网络设备进行包的分割。从长远和应用上看，用户和应用的支持才是技术成败的关键，向巨型帧说拜拜无疑是理智的抉择。 |
||||||||||||||||||||||||
