選購與測試：談萬兆以太網(wǎng)產(chǎn)品方案(編輯修改稿)
2025-05-23 07:50 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 以太網(wǎng)市場，便直接在千兆產(chǎn)品上增加萬兆以太網(wǎng)模塊。萬兆以太網(wǎng)技術(shù)和千兆以太網(wǎng)技術(shù)定義了MAC層和物理層規(guī)范，對上層協(xié)議透明。而千兆以太網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的交換機(jī)加上萬兆以太網(wǎng)接口模塊是比較經(jīng)濟(jì)的網(wǎng)絡(luò)解決方案。 但是，由于千兆以太網(wǎng)交換機(jī)在體系結(jié)構(gòu)設(shè)計、背板帶寬、交換能力和ASIC處理能力等方面是根據(jù)千兆的要求設(shè)計的，當(dāng)接口速度提高10倍達(dá)到萬兆時，通常不能很好地勝任，更沒有足夠的擴(kuò)展能力以滿足未來的網(wǎng)絡(luò)升級。例如，大多數(shù)千兆以太網(wǎng)交換機(jī)的線卡插槽和背板之間接口帶寬只有8Gbps，即便每個線卡只有1個萬兆以太網(wǎng)接口時，在理論上也不可能達(dá)到萬兆的速度。另外，交換矩陣容量、包轉(zhuǎn)發(fā)能力以及包處理芯片等都將嚴(yán)重影響到整個交換機(jī)支持萬兆以太網(wǎng)的能力。因此，僅支持萬兆以太網(wǎng)模塊的千兆以太網(wǎng)交換機(jī)還不能稱為真正意義上的“萬兆以太網(wǎng)交換機(jī)”。 萬兆以太網(wǎng)交換機(jī)/路由器 真正為萬兆以太網(wǎng)技術(shù)而重新設(shè)計體系結(jié)構(gòu)的交換機(jī)/路由器通常被生產(chǎn)廠商稱為“下一代”產(chǎn)品，現(xiàn)在市場上已經(jīng)能夠找到這類產(chǎn)品。萬兆以太網(wǎng)交換機(jī)/路由器在硬件設(shè)計中主要有以下特點(diǎn)。 a. 背板帶寬 線卡插槽和背板之間的接口帶寬是衡量萬兆以太網(wǎng)設(shè)備最基本也是最重要的指標(biāo)之一。為萬兆以太網(wǎng)設(shè)計的交換機(jī)/路由器，線卡插槽的背板接口帶寬至少需要10Gbps，比較理想的設(shè)備是能具備不少于40Gbps（雙向）的接口帶寬以支持單線卡4個萬兆以太網(wǎng)接口的密度。同時，被選購的設(shè)備應(yīng)當(dāng)滿足在未來線卡端口密度增加時，交換機(jī)只需替換線卡而無需替換系統(tǒng)背板的要求。當(dāng)線卡上用戶端口的總帶寬超過了與背板之間的帶寬時，稱之為“過載”使用，此時用戶端口將不可能達(dá)到線速。 b. 交換容量 交換容量是指系統(tǒng)中用戶接口之間交換數(shù)據(jù)的最大能力，用戶數(shù)據(jù)的交換是由交換矩陣實(shí)現(xiàn)的。傳統(tǒng)的總線式交換方式容量有限，不再被萬兆以太網(wǎng)交換機(jī)所采用，取而代之的是矩陣式交換，這也是中高端千兆以太網(wǎng)交換機(jī)的主要交換形式。在無阻塞交換結(jié)構(gòu)中，交換容量＝交換矩陣與線卡之間的帶寬線卡插槽數(shù)。 交換機(jī)中的交換芯片是核心交換功能部件，通常提供比系統(tǒng)實(shí)際交換容量更大的交換能力。由于控制處理卡（或冗余配置時）通常會占用部分交換芯片的接口用于處理路由和管理等信息，系統(tǒng)實(shí)際數(shù)據(jù)交換容量將小于交換芯片的總?cè)萘?。例如，一臺交換芯片總?cè)萘繛?40Gbps（80Gbps*8）的設(shè)備，實(shí)際可用的線卡插槽為7個，可提供的線卡為單線卡2端口萬兆以太網(wǎng)接口。那么該系統(tǒng)的實(shí)際可利用交換容量是40Gbps7=280Gbps；未來可利用的（提供單線卡4端口萬兆以太網(wǎng)接口時）最大交換容量為80Gbps7=560Gbps。 在選擇萬兆以太網(wǎng)交換機(jī)時，系統(tǒng)的實(shí)際交換容量、最大可利用交換容量和交換芯片總?cè)萘慷际欠浅Ｖ匾闹笜?biāo)。用戶在選擇產(chǎn)品時一定要清楚地理解實(shí)際交換容量和最大可利用交換容量才是選擇交換機(jī)最重要的指標(biāo)，前者是實(shí)際可得到的處理能力，后者與未來擴(kuò)展能力密切相關(guān)。 當(dāng)交換容量小于系統(tǒng)最大端口配置時的總帶寬時，就有可能出現(xiàn)交換阻塞。在選擇核心交換機(jī)或支持對時延敏感的應(yīng)用時，一定要選擇無阻塞交換矩陣結(jié)構(gòu)的交換機(jī)。c. 高速ASIC芯片 萬兆以太網(wǎng)交換機(jī)/路由器要高速處理大量的數(shù)據(jù)幀，因此通常采用分布式包處理體系結(jié)構(gòu)。每張線卡上都有負(fù)責(zé)包處理、包檢索、緩存和隊(duì)列的ASIC芯片。系統(tǒng)軟件支持的ACL 、QoS和Multicast等功能都必須通過硬件實(shí)現(xiàn)。高速ASIC芯片是從千兆以太網(wǎng)升級到萬兆以太網(wǎng)時系統(tǒng)必須重新設(shè)計或增強(qiáng)的。 市場上有部分支持萬兆以太網(wǎng)接口的交換機(jī)為了爭取時間提前推出，沒有從硬件上全面升級，導(dǎo)致系統(tǒng)的整體性能在實(shí)施某些功能時會急劇下降。因此在選購設(shè)備時不僅要看系統(tǒng)的基本轉(zhuǎn)發(fā)能力，同時更要檢查在配置某些功能（如ACL、QoS）時整個系統(tǒng)的性能。 d. 數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)能力 標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)幀尺寸在64字節(jié)到1518字節(jié)之間。由于以太網(wǎng)交換機(jī)只是對以太網(wǎng)幀的幀頭進(jìn)行分析和處理，相同傳送速度時單位時間內(nèi)要處理小尺寸幀的數(shù)量比大尺寸幀的數(shù)量更多，在衡量交換機(jī)包轉(zhuǎn)發(fā)能力時應(yīng)當(dāng)采用最小尺寸的包進(jìn)行評價。以太網(wǎng)支持最小尺寸的幀大小為64個字節(jié)，加上傳輸需要的20個字節(jié)
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