【文章內(nèi)容簡介】 網(wǎng)已達(dá)到 1 億個。根據(jù)IDC 的統(tǒng)計(jì)數(shù)字 , 以太網(wǎng)的上網(wǎng)速率是每年 3000 萬個結(jié)點(diǎn) ,這兩個數(shù)字都要比令牌環(huán)網(wǎng)高出一個數(shù)量 級。以太網(wǎng)具有簡單、花費(fèi)少、易于使用 的特點(diǎn) ,快速以太網(wǎng)仍然保持了以太網(wǎng)簡單易用的 特性 ,而千兆位以太網(wǎng)也同樣遵循了這一傳統(tǒng)。在我們描述傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的局限性時將以以太網(wǎng) （ Ether）為主。 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的限制。先從網(wǎng)絡(luò)的廣播談起網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展至今 ,無論在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) (即 Node, 通常指 PC機(jī)或工作站 )之間還是在網(wǎng)絡(luò)之間 ,若要進(jìn)行通信 , 首先要通過源站點(diǎn)發(fā)廣播來尋找 目的站點(diǎn)。這說明了廣播在網(wǎng)絡(luò)上存在的必要性。但是對于網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)而言 ,它們又不 需要太多的廣播。這是因?yàn)椋浩湟?，從網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的角度來看 ,太多的廣播會使 PC機(jī)或工作站 的性能下降 , 因?yàn)楫?dāng)其網(wǎng)絡(luò)端口接收到每個廣播包時 , 它們的 CPU 必須要停下正在進(jìn)行的工 作 ,去處理接收到的每個廣播包 , 看一看是否是自己應(yīng)接收的數(shù)據(jù)包 。其二，從網(wǎng)絡(luò)的角度來 看 ,廣播太多必然使網(wǎng)絡(luò)的有效帶寬利用率下降 。最后，廣播多到一定程度 ,就有可能造成廣 播風(fēng)暴 ,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓無法工作；另外 ,如果是采用多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 (如 IP、IPX、 AppleTalk 等 ) 構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò) ,對于使用 IP 協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)或節(jié)點(diǎn)來講 ,它們根本就不需要接收 IPX 或是 AppleTalk 的 廣播 , 實(shí)際上卻又不得不接受 ,反之亦然。可以說 , 多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的廣播包 在網(wǎng)絡(luò)上的廣播 又是一種非常無奈的現(xiàn)象。 談到傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) ,必然就要涉及到兩種網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備 :橋 接器和路由器。橋接器是一種局域網(wǎng)互連設(shè)備 ,其特點(diǎn)是構(gòu)造比較 簡單、處理速度快。但是 ,由于它與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議無關(guān) , 因此也就無法 對來自不同網(wǎng)段的廣播 ,尤其是不同協(xié)議的廣播進(jìn)行分類。正是由 于這一點(diǎn) ,當(dāng)橋接結(jié)構(gòu)隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大時 , 就非常容易造成 大量的網(wǎng)絡(luò)上的廣播 ,甚至使網(wǎng)絡(luò)無法正常工作。路由器是智能化 程度高、功能強(qiáng)且十分復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 ,除了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連的功能 外 ,對網(wǎng)絡(luò)的安全和穩(wěn)定起著非常重要的作用?？墒窃?其優(yōu)點(diǎn)的背 后 ,又有其處理速度太慢 ,容易造成網(wǎng)絡(luò)瓶頸的缺點(diǎn)。因此 ,路由器 在很大程度上又限制了用戶的應(yīng)用需求。這是因?yàn)槁酚善魇?OSI 七 層網(wǎng)絡(luò)模型中第三層的設(shè)備。它在網(wǎng)絡(luò)中 ,收到任何一個數(shù)據(jù)包 (包括廣播包在內(nèi) ), 就要將 該數(shù)據(jù)包第二層 (數(shù)據(jù)鏈路層 )的信息去掉 (稱為 拆包 ),查看第三層信息。然后 ,根據(jù)路由表 確定數(shù)據(jù)包的路由 ,再檢查安全訪問表 。若被通過 , 則再進(jìn)行第二層信息的封裝 (稱為 打包 ),最后將該數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)。如果在路由表中查不到對應(yīng) MAC 地址的網(wǎng)絡(luò) ,則路由器將向源地址 的站點(diǎn)返回一個信息 ,并把這 個數(shù)據(jù)包丟掉。這便是路由器工作過程的簡要描述。還應(yīng)當(dāng)指 出 :MAC 地址就是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的物理地址 (如網(wǎng)卡地址 )。因此，傳統(tǒng)路由器對網(wǎng)絡(luò)造成的不必要 的限制，路由器本身是一個無連接的設(shè)備 , 其工作機(jī)制使它成為一個轉(zhuǎn)發(fā)并遺忘的網(wǎng)絡(luò)設(shè) 備。僅就路由器對任何數(shù)據(jù)包都要有一個 拆打 過程來看 ,即使是同一源地址向同一目的地 址發(fā)出的所有數(shù)據(jù)包 ,也要重復(fù)相同的過程。這導(dǎo)致路由器不可能具有很高的吞吐量 ,這也是 路由器成為網(wǎng)絡(luò)瓶頸的原因之一?？赡苡腥藭f ,提高路由器的硬件性能 (系指采用更高速 的、更昂貴的處理器 ,更大容量的內(nèi)存 )不就可以改善它的性能了嗎 ?令人遺憾的是 ,路由器除 了硬件支撐外 ,其 復(fù)雜的處理與強(qiáng)大的功能 主要是通過軟件來實(shí)現(xiàn)的 ,這必然使得它成為網(wǎng) 絡(luò)瓶頸。另外 ,當(dāng)流經(jīng)路由器的流量超過其吞吐能力時 ,將引起路由器內(nèi)部的擁塞。持續(xù)擁塞 不僅會使轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包被延誤 ,更嚴(yán)重的是使流經(jīng)路由器的數(shù)據(jù)包丟失。這些都給網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 帶來極大的麻煩。 路由器的復(fù)雜性還對網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)工作造成了沉重的負(fù)擔(dān)。例如 ,要對網(wǎng)絡(luò) 上的用戶進(jìn)行增加、移動或改變時 ,配置路由器的工作將顯得十分復(fù)雜。 綜上所述 ,傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對用戶應(yīng)用所造成的限制 ,正是交換 技術(shù)所要解決的關(guān)鍵問 題。在交換網(wǎng)絡(luò)中 ,尤其是大規(guī)模的交換網(wǎng)絡(luò) ,沒有路由功能是不可想象的。這正是各個廠商 在交換技術(shù)領(lǐng)域激烈紛爭的焦點(diǎn) :即如何解決交換網(wǎng)絡(luò)中的路由問題 ! 因?yàn)閭鹘y(tǒng)的交換網(wǎng)絡(luò) 是不具有路由功能。 當(dāng)我們要組建一個新的網(wǎng)絡(luò)的時候 ,最值得我們花時間、 花精力去研究分析的應(yīng)該是沿 用傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式 ,以路由器為核心去構(gòu)造和發(fā)展網(wǎng)絡(luò) (即使是采用了交換設(shè)備和虛擬局 域網(wǎng)技術(shù) )。還是打破過去的傳統(tǒng) ,構(gòu)造新的網(wǎng)絡(luò)模式 ?顯而易見 ,焦點(diǎn)之爭又集中到了路由器 上。這是為什么 ? 首先看一對數(shù)字的比較結(jié)果。目前 ,市場上最高檔路由器的最大處理能力 為每秒 25 萬個包 ,而最高檔交換機(jī)的最大處理能力則在每秒 1000 萬個包以上。二者競?cè)幌嗖? 了 40 倍。交換技術(shù)與虛擬網(wǎng)絡(luò)或虛擬局域網(wǎng)有著內(nèi)在的必然聯(lián)系 ?？梢赃@樣說 ,交換技術(shù)是構(gòu) 造虛擬網(wǎng)絡(luò)或虛擬局域網(wǎng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。 在數(shù)據(jù)信息爆炸式增長的同時 ,作為信息傳輸?shù)拿浇?,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展也可謂一日 千里。還在人們繼續(xù)延用小型 Novell 網(wǎng)絡(luò)、津津樂道于 10M 以太網(wǎng)的傳輸效率時 ,局域網(wǎng)中 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)早已由 10M 以太網(wǎng)發(fā)展到了 100M 快速以太網(wǎng)。如今 ,千兆位網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更是挾超 級 速度撲面而來。 千兆網(wǎng)及其比較 千兆位網(wǎng)技術(shù) (尤其是千兆位以太網(wǎng)技術(shù) ) 的出現(xiàn)時間并不長 ,但已明顯地分為兩大技 術(shù)陣營 ATM和千兆位以太網(wǎng)。目前 ATM 和千兆位以太網(wǎng)這兩種高速聯(lián)網(wǎng)技術(shù)都成立了相應(yīng)的 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)論壇 ,來制定相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn) ,推動技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。 IEEE已經(jīng)批準(zhǔn)千兆位以太網(wǎng)項(xiàng)目 ,這一標(biāo)準(zhǔn)被稱為 IEEE (Task For ce)標(biāo)準(zhǔn) ,預(yù)計(jì)在 1998年底完成。有代表 50多個公司的 200個成員參與制訂這一標(biāo)準(zhǔn)。 網(wǎng)絡(luò)用戶是幸運(yùn)的 :短短幾年中局域網(wǎng)的速 率便從 10Mbps十 倍速增長至 100Mbps,到今天 ,千兆以太網(wǎng)又已經(jīng)撲面而來。高帶 寬、保護(hù)原有投資、簡單易用、價格便宜 ,千兆以太網(wǎng)以其眾多 優(yōu)點(diǎn)贏得了高度評價 ,并成為當(dāng)今最熱門的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之一 ,更有甚 者稱其為 新時代的以太網(wǎng) 、 下個世紀(jì)的網(wǎng)絡(luò) 。但對于千兆網(wǎng) 的發(fā)展前景我們不應(yīng)該過于樂觀 ,因?yàn)樵诮窈髱啄曛形覀冎豢赡? 在少數(shù)的場合見到它大展身手 , 對于千兆以太網(wǎng)我們常常有一個 誤解 ,即認(rèn)為從現(xiàn)有的 10M/100M以太網(wǎng)升級到千兆網(wǎng) ,就如同以往 的從 10M網(wǎng)升級到100M的快速以太網(wǎng) —— 因?yàn)?100M或 1000M以太網(wǎng) 均保留了與 10M網(wǎng)相同的 及管理對象規(guī)格 ,所以可以 保留原有網(wǎng)絡(luò)的線纜、操作系統(tǒng)、協(xié)議、桌面應(yīng)用程序和網(wǎng)管系 統(tǒng)等幾乎所有的一切 —— 千兆以太網(wǎng)似乎可以提供 完美無缺 的 升級途徑。但 ,此觀點(diǎn)忽略 (或者是有意無意淡化 )了一點(diǎn) ,即千兆 以太網(wǎng)對線纜的要求比 10M/100M以太網(wǎng)的嚴(yán)格許多 ,現(xiàn)有大多數(shù) 的網(wǎng)絡(luò)布線將難以滿足其嚴(yán)格的要求。 由于千兆位以太網(wǎng)保留了與 10M以太網(wǎng)相同的 ,沒有對信息傳輸格式作任何 變動 ,因而這種網(wǎng)絡(luò)升級方案較其他技術(shù)在投資和性能上要平滑得多 ,更何況目前世界上90% 的用戶采用的 是以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。但作為一種新技術(shù) ,千兆位以太網(wǎng)技術(shù)在具有 強(qiáng)大生命力的同時 ,也有著其不成熟的一面 ,在今后的高速聯(lián)網(wǎng)技 術(shù)市場上哪種技術(shù)將獨(dú)執(zhí)牛耳 ,目前還很難斷言。我們不妨從以下 幾個方面來比較一下千兆位以太網(wǎng)技術(shù)和 ATM技術(shù)的各自特點(diǎn)。 (1).布線要求和傳輸距離的差別 千兆位以太網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)令深受網(wǎng)絡(luò)擁塞之苦的網(wǎng)絡(luò)用戶欣 喜若狂 ,特別是它 ” 可由傳統(tǒng)以太網(wǎng)平滑升級 ” 和 ” 最大限度保 護(hù)傳統(tǒng)以太網(wǎng)用戶已有投資 ” 使網(wǎng)絡(luò)用戶倍感親切。盡管 IE 定千兆位以太網(wǎng)傳輸標(biāo)準(zhǔn)時把目標(biāo)定在 基于多模光纖的千兆傳輸距離不小于 550米 ,基于 5類非屏蔽雙絞 線的千兆傳輸距離不小于 100米 ,事實(shí)上光纖傳輸距離的問題已 經(jīng)圓滿解決 ,但關(guān)于非屏蔽雙絞線傳輸?shù)那д孜灰蕴W(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的制 定有可能要到明年才能確定。畢竟 ,在非屏蔽雙絞線上進(jìn)行千兆 傳輸 ,還要解決信號反射和信號畸變等技術(shù)問題。目前絕大多數(shù) 以太網(wǎng)用戶在局域網(wǎng)布線中大多采用 3類或 5類非屏蔽雙絞線 ,由 于千兆位以太網(wǎng)對傳輸線路要求的限制 ,事實(shí)上傳統(tǒng)以太網(wǎng)用戶 升級到千兆位以太網(wǎng)絕不是一個 ” 平滑無縫 ” 的過程 ,至少是在 目前 ,傳統(tǒng)以太網(wǎng)的布線系統(tǒng)很難為千兆位以太網(wǎng)所沿用。 千兆位以太網(wǎng)技術(shù)在單模光纖上的傳輸距離現(xiàn)已達(dá)到了 2020 米 (也有報(bào)道為 4000米的 ),很顯然這個距離對于園區(qū)建筑物之間 的互連環(huán)境已經(jīng)足夠了 ,但是對于城域網(wǎng)和廣域網(wǎng) ,它也同樣顯得 無能為力。而 ATM的發(fā)展目標(biāo)就是要建立這樣一個廣域信息傳輸 系統(tǒng) ,它不受任何物理結(jié)構(gòu)的限制 ,也和它所傳輸?shù)臄?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的類 型無關(guān)。也就是說 ,ATM可以用于世界上最大的廣域網(wǎng)絡(luò)中傳輸任 何形式的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信息 ,相信這樣的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)以后會使絕大部分 用戶感到滿意的。 同步光纖網(wǎng) (SONET)是許多 ATM光纖通信的標(biāo)準(zhǔn) ,以光纖為 傳輸媒體的 ATM廣域網(wǎng)絡(luò)早已在世界上許多地方投入了商業(yè)運(yùn)行 并發(fā)揮了相當(dāng)高的效率。目前傳輸速率高達(dá) 的廣域 ATM 鏈路也正處于試驗(yàn)階段。至于普通雙絞線是否能夠用于 ATM網(wǎng)絡(luò) 的高速主干鏈路 ,目前還存在著激烈的爭論 ,但工作桌面上 25Mbps 的 ATM低速連接在 ATM網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)相當(dāng)普遍。由于 AT M網(wǎng)絡(luò)在廣 域網(wǎng)絡(luò)中的出色表現(xiàn) ,再加上 ATM上新推出的反復(fù)用技術(shù)可以為 用戶提供 1M至 45M之間的帶寬 ,大大增強(qiáng)了 ATM在高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中 的生命力。 (2).傳 統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)升級時可行性和可用性的差異 在千兆位以太網(wǎng)和 ATM之間 ,究竟哪種升級方案更具有可行性 和可用性 ?千兆位以太網(wǎng)一問世便以 ” 以傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ) , 從以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)升級時方便快捷 ,最大限度保護(hù)用戶原有 投資 ” 為宣傳形象 ,這種商業(yè)渲染迎合了千百萬以太網(wǎng)用戶的迫 切需求。 由于千兆位以太網(wǎng)采用了和傳統(tǒng)的以太網(wǎng)相同的幀長、幀格 式和媒體訪問層協(xié)議 ,因而在從傳統(tǒng)的以太網(wǎng)或是快速以太網(wǎng)升 級到千兆位以太網(wǎng)的具體操作過程中 ,將傳統(tǒng)以太局域網(wǎng)的主干 設(shè)備加插千兆位以太網(wǎng)適配模塊 ,在新的網(wǎng)絡(luò)主干之間形成千兆 鏈 路 ,或是增加千兆位以太網(wǎng)交換機(jī) ,而通過靈活配置千兆位以太 網(wǎng)交換機(jī)上的 10M以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)或是 FDD I等模塊 ,可以整 合原先的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)升級為千兆位以太網(wǎng) ,而將原先 的網(wǎng)絡(luò)主干結(jié)構(gòu)移向下級應(yīng)用 ,保護(hù)了用戶的設(shè)備和技術(shù)等投資 , 也為園區(qū)局域網(wǎng)升級提供了較為合理的解決方案。 對于傳統(tǒng)以太局域網(wǎng)所提出的 ATM技術(shù)升級解決方案都是采 用 ATM交換機(jī)形成網(wǎng)絡(luò)主干 , 因此 ,難以保護(hù)用戶已有的投資和 技術(shù)。 ATM局域網(wǎng)的升級投資要比以太網(wǎng)的升級技術(shù)高得多 ,又 由于近年來在局域網(wǎng)市場上受到千兆位以太網(wǎng)技術(shù) 的沖擊 ,相信 對于數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量不是非常在意的用戶 ,都會對價格因素進(jìn)行一 定的考慮。此外 ,有別于以太網(wǎng)產(chǎn)品 ,不同廠商生產(chǎn)的 ATM網(wǎng)絡(luò)產(chǎn) 品之間的工作協(xié)調(diào)性到目前為止還沒有很好地解決 ,這樣用戶進(jìn) 行 ATM網(wǎng)絡(luò)升級時為了保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性和高效率 ,也就不得不 選用同一廠商的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品 ,這在一定程度上也限制了 ATM網(wǎng)絡(luò)技 術(shù)在桌面系統(tǒng)的應(yīng)用。 (3).服務(wù)品質(zhì)的差別 千兆位以太網(wǎng)作為一種新興的高速聯(lián)網(wǎng)技術(shù) ,盡管它將網(wǎng)絡(luò)主 干帶寬提升到千兆級 ,但是它仍然和傳統(tǒng)的以太網(wǎng)技術(shù)一樣缺乏擁 塞控制而時常會影響到用戶對服務(wù)器數(shù) 據(jù)庫數(shù)據(jù)的存取 ,同時它也 沒有解決多媒體數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴} ,而這一直是傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術(shù)的一 個弱點(diǎn)。也許 ,隨著千兆位以太網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展成熟 ,千兆位以 太網(wǎng)技術(shù)論壇也將會考慮制定千兆位以太網(wǎng)上的質(zhì)量服務(wù)標(biāo)準(zhǔn) ,以 支持千兆位以太網(wǎng)上高質(zhì)量實(shí)時多媒體數(shù)據(jù)的傳輸。當(dāng)千兆位以 太網(wǎng)技術(shù)真正實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量服務(wù) ,也許就是它在局域網(wǎng)中替代 ATM的 時候了。 相比之下 ,ATM網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在這方面要優(yōu)越得多。 ATM網(wǎng)絡(luò)由于 采用面向連接的定長信元傳輸技術(shù) ,而不是通過檢查數(shù)據(jù)包的頭 再依靠路由表傳輸?shù)侥康牡刂?,因而數(shù)據(jù)傳輸速度快、延遲小 ,同 時又具有傳統(tǒng)包交換的復(fù)用效率。 ATM是面向連接的 ,數(shù)據(jù)傳輸都 是在電路連接以后才進(jìn)行 ,由于這種資源預(yù)定 ,為 ATM上的業(yè)務(wù)品 質(zhì)提供了必要的條件。 ATM網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)質(zhì)量 (QoS)保證是建立在資源預(yù)留協(xié)議的基 礎(chǔ)上的。由于對業(yè)務(wù)質(zhì)量的支持 ,ATM便可以用相同的信元格式去 整合各種數(shù)據(jù)和多媒體信息 ,然后運(yùn)用多業(yè)務(wù)管理對策對各種不 同的業(yè)務(wù)類型進(jìn)行業(yè)務(wù)流量管理和控制。有了業(yè)務(wù)質(zhì)量 ,網(wǎng)絡(luò)管 理員就可以很方便地管理各種網(wǎng)絡(luò)資源 ,嚴(yán)格掌握網(wǎng)絡(luò)主干的帶 寬分配 ,并且可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求對不同的業(yè)務(wù)類型劃分優(yōu)先 級 ,以 確保重要或機(jī)密業(yè)務(wù)優(yōu)先。正是由于 ATM能夠提供優(yōu)異的 服務(wù)質(zhì)量 ,并且這也是目前的以太網(wǎng)所無法達(dá)到的 ,因而對服務(wù)品 質(zhì)要求非常高的用戶能夠忍受 ATM的昂貴價格也就不足為奇了。 (4).主要網(wǎng)