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洞悉Gigabit Ethernet 架構
超越顛峰

【作者: 胡天佑】   2001年09月01日 星期六

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前言

對於追求網路架構速度的提升,一直是企業IT管理人員中心永遠的想法和宿命,透過企業骨幹、網路頻寬的提昇,可讓更多的應用軟體及開發程式更順暢的企業環境中執行,加快軟體執行上的效率,讓更多樣的應用程式廣泛的被應用在現今日益複雜的企業網路環境上。


現今的網路環境,從10 Base-T 時代到現今最為廣泛所使用的100 Base-T 環境,企業內部為了提供更多樣化的服務在網路上,並因應各式各樣來自四面八方的商業需求,對於頻寬的要求已漸漸移轉到能提供更高頻寬、傳輸品質的Gigabit網路環境的建置。


Gigabit Ethernet與ATM的比較

對於Gigabit Ethernet 的建置模式,在諸多的大型企業骨幹或校園網路環境中,已被採用有兩、三年以上的歷史了,在這些使用者眾多、各種應用軟體及諸多網路協定 充斥的複雜環境中,ATM在Gigabit Ethernet尚未出現前,往往是這些管理大型網路的IT決策管理者,會採用的建置骨幹網路之架構。ATM能保障資料、影像、語音在網路都能享有良好的QoS控制,各種協定也能整合在其上面,透過光纖技術也能達到極遠的傳輸距離,因此,它也是電信業者、ISP業者,著眼其高度可靠的特性而採用來架設骨幹網路的技術。請見(表一)。



《表一 Gigabit Ethernet & ATM 差異比較》
《表一 Gigabit Ethernet & ATM 差異比較》

雖然在目前諸多校園骨幹和企業骨幹環境裡,ATM網路環境的架構還處處可見,但在所有一切網路技術都朝向單一IP網路平台架構潮流時,對於之前諸多Ethernet相對於ATM網路架構技術所達不到的網路服務品質(QoS)的要求、傳輸距離限制及高頻寬的需求,目前都已經有了非常多的解決之道和增進方式。


1.在QoS方面:

在目前一般網路交換器上有最常被使用的IEEE802.1p標準及RSVP等機制用來確保語音、影像、資料在網路上的傳輸服務品質控制。


2.在網路傳輸距離方面:

透過光纖技術的演進及相關網路機制的建立,Gigabit Ethernet的連線距離最長已可透由單模光纖和相關設備的配合延展到40km之遠。


3.在高頻寬的需求

發展到目前Gigabit Ethernet其頻寬對於目前各種網路環境的需求已可在目前已有一些知名大廠如Cisco相繼陸續發表10 Gigabit Ethernet的產品,相信在不久的將來將可見到這些產品在我們的都會網路、校園網路和大型企業網路骨幹環境陸續被應用,並有效的帶動到Gigabit Ethernet在一般企業環境的普及和成長。


Gigabit Ethernet的建構方式

那Gigabit Ethernet 的網路是如何來建置呢?在一般傳統的網路環境裡可看到的網路設計,經常是使用者接取到用戶端的交換器(集線器已較不為採用了)及數台用戶端交換器,再上串到骨幹交換器,再透過路由器連接到網際網路上。而在Gigabit Ethernet的區域網路環境是採用何種設計呢? Gigabit Ethernet 則是需透過多層式(multilayer design)的網路架構設計來讓她的特性能充分發揮,將網路接取方式透過分層架構以達到最高效能。一般來說會將其分成如(圖一)所示的架構:



《圖一 Gigabit Ethernet的架構圖》
《圖一 Gigabit Ethernet的架構圖》

1.Access Layer

在此層提供一般使用者連上交換器作基本連結,並將最常交換資料的使用者群組依特性劃分出來,再透過VLAN的技術或子網路的切割將最大部分的資料流量盡量Localizing本地化,減少被其他交換器群組資料流量影響,達到流量隔離效果。也能發揮第二層交換器封包快速交換的特性。


2.Distribution Layer

在此層提供作用的交換器主要是提供Policy-Base的流量控制,透過其所提供的Layer 2/3/4功能對於一些需複雜、耗損設備效能的運算諸如Broadcast/Multicast流量控管、安全政策的制定、各個VLAN之間的路由處理。


3.Core Layer

在此層最重要的唯一任務則是最快速地盡可能將從下層交換器聚集的資料流量透過其所提供的高速交換能力作最快速的交換,而將路由、封包過濾等功能盡可能的在Distribution Layer就處理完成,使其不會影響到網路骨幹的交換能力和充分發揮其應有的效率。


另外在這些每層交換器的連結間則提供了Port Trunk的機制來加大頻寬的傳輸能力,並提供了如HSRP(Hot Standby Router Protocol)協定支援路由備援的功能,增進了整體網路傳輸的可靠性。


相對於其他的網路架構如FDDI、ATM、SONET,Ethernet的網路建構方式是最為目前所廣泛使用,且最為被一般IT人員所接受,其容易建置、管理、擴充的特性也使得她成為眾人的焦點所集,希望能透過原有的網路架構不需作太多的更動和設備採購,即可作任意的延伸、擴展和效能的提昇。這也讓一些最優良的網路設備領導廠商如Cisco願意投入研發新的技術和開發設備在Gigabit Ethernet的發展上。


Gigabit Ethernet遵循的標準

在目前Gigabit Ethernet所遵循的標準,是在1998年由IEEE組織所訂立的802.3z規範,在區域網路方面針對IEEE 802.3ab規範所發展的。在原有Cat.5的銅線且不超過100公尺佈線距離就可擁有Gigabit效能的1000BaseT產品也已相繼問世。今年五月間全球兩大網路設備市場領導廠商Cisco & Intel也達成業界結盟,決定一起全力加速拓展在區域網路上1000BaseT 的普及。在不用重新舖設光纖線路,有效節省企業支出又可大幅提昇網路設備以及應用伺服器之間的傳輸效能前提下,相信會在未來三、四季裡就會很快的在企業普及。


目前新一代的10 Gigabit Ethernet規範標準IEEE 802.3ae也計劃會在明年相繼制定出來,其最重要的用處即是在都會網路(MAN)的建置,透過其高頻寬(大於SDH/SONET 2.5Gbps)的容量以及Ethernet本身易管理,擴充容易的特性以及初期投入成本較低(相對於SDH/SONET)和相關QoS機制的出現,使得電信固網、ISP等服務業者已相繼投入相關網路的建置投資計劃。


結語

根據 IDC 報告指出,全球85%以上的網路環境已是Ethernet的網路架構,其低廉、易使用的特性可說是被廣為接受。在現今企業因應E-Business的商機需求相繼投資在ERP、CRM或線上學習的平台建置,這些如果沒有透過網路的最佳化來與之匹配,相信執行效果絕對是事倍功半。


因此在追求如何最快、有效率的提昇企業的競爭力和拉大競爭者之間領導地位之前,先行佈置Gigabit Ethernet的網路環境相信是企業最應作的先行功課。


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