深度说明千兆以太网交换技术

千兆以太网技术正在逐步的进行提升，除了它原
有的兼容性，宽带，廉价，对IP良好的支撑的特点等，还有一些可靠性和扩展性，还有许多大家关注最多的价格问题，都在有着质的飞跃。目前形式下，广电的宽带城域网承载的都是基于IP的业务，承载IP的平台主要有ATM、千兆以太网、POS、DPT这四种技术。本文不做ATM和千兆以太网承载IP的比较，将会有另一文章专门 论述这一课题。 POS最初是用于广域网在SDH上承载IP的技术，也可以用于探光纤上在城域网使 用。DPT是 CISCO公司专有的城域网技术。以太网：IEEE802.3定义了10Mbps的以太网标准，采用载波监听和冲突检测（CSMA／CD） 协议，以半双工方式运行。从80年代末开始以太网取得了巨大的成功。10BaseT是运行在3类或 更高类别的双绞线上的以太网。10Base2／5是运行在同轴电缆上的以太网，10BaseFL是运行在 光纤上的以太网。由于冲突检测的协议要求一个512位的时间槽保证无错误的检测到冲突，
所以 以太网的距离覆盖范围受到了限制，10BaseFL最大的覆盖距离为2km，10BaseT在一个网段内的 最大覆盖距离为100m。 快速以太网：IEEE802.3u定义了100Mbps的快速以太网标准，它可以用半双工的方式运行 CSMA／CD协议，也可以有全双工的方式。由于快速以太网对以太网的后向兼容性，在90年代的 中
后期，快速以太网成为局域网中的主流技术。100BaseTX是运行于5类双绞线上的快速以太网， 100BaseFX是运行于光纤上的快速以太网。对于以半双工方式运行的快速以太网，
同样也有距离 覆盖范围的限制，并且由于快速以太网以100Mbps的速率运行。时间槽长度同样是512位，所以 它的最大距离覆盖范围是以太网的1／10，为200m。
但是对于全双工方式运行的快速以太网， 在理论上就不再有距离的限制，而实际受限于电或光信号的衰减。如实际中运行在单模光纤上 的100BasFX SMF的全双工快速以太网最大覆盖距离可达20km以上。 半双工以太网的效率问题一直是其弱点，在一个半双工以太网里的工作站（如计算机）数 增加到某一门限值后，尽管每个工作站是以 10Mbps速率发送数据，但由于冲突的增加。每个工作站不得不等待很
长时间后才有可能发送数据，因此每个工作站得到的平均可用带宽急剧 下降。在全双工的交换式以太网中，CSMA／CD协议中的CD冲突检测机制不再需要，每台工作站 可以得到独占的带宽。因此全双工交换式以太网的效率不再取决于网络内的工作站数，
而是由 以太网帧的长度而决定。 在端口聚合中的多条千兆以太网键路可以实现负载分担，即使其中的一条链路的光纤出现 故障，逻辑链路仍会保持正常工作。端口聚会需要较多的光纤来构成，2个端口的端口聚合需 要4根光纤，3个端口的聚会需要6根光纤，4个端口的端口聚会需要8根光纤。1.4.2千兆以太同1＋1备份 和很多ATM交换机里实现的ATM物理链路1+1备份相似，千兆以太网也可以实现1十1备份，即 在一个千兆路由交换机的接口模块上，对应
于一个千兆以太网键路，实际用两个千兆以太网链 路来连接，一条千兆以太网链路作为主用键路，另一条则作为备用键路。当主用链路的光纤出 现故障时，千兆路由交换机可以在1ms的时间内把数据切换到备用键路的光纤上传输。 在这种1＋1备份方式下，需要用四根光纤来完成1GbPS的传输带宽。每一个千兆以太网链路 需要1发1收两根光纤。 如果是用千兆以太网来承载IP业务，
那么就可以应用IP路由协议的收敛特性来保证城域网 可靠性。使用IP路由，网络拓扑可以比较灵活，可以是星型、环型、网状网，或是它们的混合。这里顺带指出一点：如果没有使用IP路由，由于生成树协议（SPanning Tree）的作用，千兆以 太网即使在物理键路上构
成了环型或网状网，在交换机的实际的以太网数据交换也无法构成环状和网状网。而在环型和网状网的拓扑结构中，即使某条链路或某个网络节点故障，由于迂回 路由的存在，整个网络不会瘫痪。城域网中最典型的 IP路由协议是 OSPF，运行OSPF协议的路由器利用Hello信息周期性传递路由器状态。当发现邻近节点故障后，路由器会重新计算路由， 自动找到可迂回的路由，保证网络恢复正常工作。这一过程被称之为路由的收敛。一般OSPF协 议的收敛时间大于10秒。与千兆以太网1＋1备份方式相比，OSPF协议从故障中恢复的时间要长很多。