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洞悉Gigabit Ethernet 架构
超越颠峰

【作者: 胡天佑】2001年09月01日 星期六

浏览人次:【5939】

前言

对于追求网路架构速度的提升,一直是企业IT管理人员中心永远的想法和宿命,透过企业骨干、网路频宽的提升,可让更多的应用软体及开发程式更顺畅的企业环境中执行,加快软体执行上的效率,让更多样的应用程式广泛的被应用在现今日益复杂的企业网路环境上。


现今的网路环境,从10 Base-T 时代到现今最为广泛所使用的100 Base-T 环境,企业内部为了提供更多样化的服务在网路上,并因应各式各样来自四面八方的商业需求,对于频宽的要求已渐渐移转到能提供更高频宽、传输品质的Gigabit网路环境的建置。


Gigabit Ethernet与ATM的比较

对于Gigabit Ethernet 的建置模式,在诸多的大型企业骨干或校园网路环境中,已被采用有两、三年以上的历史了,在这些使用者众多、各种应用软体及诸多网路协定充斥的复杂环境中,ATM在Gigabit Ethernet尚未出现前,往往是这些管理大型网路的IT决策管理者,会采用的建置骨干网路之架构。ATM能保障资料、影像、语音在网路都能享有良好的QoS控制,各种协定也能整合在其上面,透过光纤技术也能达到极远的传输距离,因此,它也是电信业者、ISP业者,着眼其高度可靠的特性而采用来架设骨干网路的技术。请见(表一)。



《表一 Gigabit Ethernet & ATM 差异比较》
《表一 Gigabit Ethernet & ATM 差异比较》

虽然在目前诸多校园骨干和企业骨干环境里,ATM网路环境的架构还处处可见,但在所有一切网路技术都朝向单一IP网路平台架构潮流时,对于之前诸多Ethernet相对于ATM网路架构技术所达不到的网路服务品质(QoS)的要求、传输距离限制及高频宽的需求,目前都已经有了非常多的解决之道和增进方式。


1.在QoS方面:

在目前一般网路交换器上有最常被使用的IEEE802.1p标准及RSVP等机制用来确保语音、影像、资料在网路上的传输服务品质控制。


2.在网路传输距离方面:

透过光纤技术的演进及相关网路机制的建立,Gigabit Ethernet的连线距离最长已可透由单模光纤和相关设备的配合延展到40km之远。


3.在高频宽的需求

发展到目前Gigabit Ethernet其频宽对于目前各种网路环境的需求已可在目前已有一些知名大厂如Cisco相继陆续发表10 Gigabit Ethernet的产品,相信在不久的将来将可见到这些产品在我们的都会网路、校园网路和大型企业网路骨干环境陆续被应用,并有效的带动到Gigabit Ethernet在一般企业环境的普及和成长。


Gigabit Ethernet的建构方式

那Gigabit Ethernet 的网路是如何来建置呢?在一般传统的网路环境里可看到的网路设计,经常是使用者接取到用户端的交换器(集线器已较不为采用了)及数台用户端交换器,再上串到骨干交换器,再透过路由器​​连接到网际网路上。而在Gigabit Ethernet的区域网路环境是采用何种设计呢? Gigabit Ethernet 则是需透过多层式(multilayer design)的网路架构设计来让她的特性能充分发挥,将网路接取方式透过分层架构以达到最高效能。一般来说会将其分成如(图一)所示的架构:



《图一 Gigabit Ethernet的架构图》
《图一 Gigabit Ethernet的架构图》

1.Access Layer

在此层提供一般使用者连上交换器作基本连结,并将最常交换资料的使用者群组依特性划分出来,再透过VLAN的技术或子网路的切割将最大部分的资料流量尽量Localizing本地化,减少被其他交换器群组资料流量影响,达到流量隔离效果。也能发挥第二层交换器封包快速交换的特性。


2.Distribution Layer

在此层提供作用的交换器主要是提供Policy-Base的流量控制,透过其所提供的Layer 2/3/4功能对于一些需复杂、耗损设备效能的运算诸如Broadcast/Multicast流量控管、安全政策的制定、各个VLAN之间的路由处理。


3.Core Layer

在此层最重要的唯一任务则是最快速地尽可能将从下层交换器聚集的资料流量透过其所提供的高速交换能力作最快速的交换,而将路由、封包过滤等功能尽可能的在Distribution Layer就处理完成,使其不会影响到网路骨干的交换能力和充分发挥其应有的效率。


另外在这些每层交换器的连结间则提供了Port Trunk的机制来加大频宽的传输能力,并提供了如HSRP(Hot Standby Router Protocol)协定支援路由备援的功能,增进了整体网路传输的可靠性。


相对于其他的网路架构如FDDI、ATM、SONET,Ethernet的网路建构方式是最为目前所广泛使用,且最为被一般IT人员所接受,其容易建置、管理、扩充的特性也使得她成为众人的焦点所集,希望能透过原有的网路架构不需作太多的更动和设备采购,即可作任意的延伸、扩展和效能的提升。这也让一些最优良的网路设备领导厂商如Cisco愿意投入研发新的技术和开发设备在Gigabit Ethernet的发展上。


Gigabit Ethernet遵循的标准

在目前Gigabit Ethernet所遵循的标准,是在1998年由IEEE组织所订立的802.3z规范,在区域网路方面针对IEEE 802.3ab规范所发展的。在原有Cat.5的铜线且不超过100公尺布线距离就可拥有Gigabit效能的1000BaseT产品也已相继问世。今年五月间全球两大网路设备市场领导厂商Cisco & Intel也达成业界结盟,决定一起全力加速拓展在区域网路上1000BaseT 的普及。在不用重新铺设光纤线路,有效节省企业支出又可大幅提升网路设备以及应用伺服器之间的传输效能前提下,相信会在未来三、四季里就会很快的在企业普及。


目前新一代的10 Gigabit Ethernet规范标准IEEE 802.3ae也计划会在明年相继制定出来,其最重要的用处即是在都会网路(MAN)的建置,透过其高频宽(大于SDH/SONET 2.5Gbps)的容量以及Ethernet本身易管理,扩充容易的特性以及初期投入成本较低(相对于SDH/SONET)和相关QoS机制的出现,使得电信固网、ISP等服务业者已相继投入相关网路的建置投资计划。


结语

根据 IDC 报告指出,全球85%以上的网路环境已是Ethernet的网路架构,其低廉、易使用的特性可说是被广为接受。在现今企业因应E-Business的商机需求相继投资在ERP、CRM或线上学习的平台建置,这些如果没有透过网路的最佳化来与之匹配,相信执行效果绝对是事倍功半。


因此在追求如何最快、有效率的提升企业的竞争力和拉大竞争者之间领导地位之前,先行布置Gigabit Ethernet的网路环境相信是企业最应作的先行功课。


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