带宽需求增长 思科10Gb以太网应用概述(1)

带宽需求增长 思科10Gb以太网应用概述(1)

综述 在过去25年中，随着人们对于越来越高的联网速度的需求的不断增长，以太网也经历了很多变革，从半双工的共享媒体10-Mbps局域网LAN）技术发展成为全双工的10/100/1000/10000Mbps LAN交换技术。在发展过程中，以太网一直保持着向后兼容性，同时总是显示出相似的易用性和低成本，而这正是它的成功的关键。它还已经超出了LAN的界限，现在包括城域网MAN）中的远程点对点连接网络。
多年以来的实践证明，人们为了发展基于以太网的联网技术所付出的艰苦努力对将以太网从校园发展到MAN起到了巨大的推动作用。虚拟LANVLAN）和第三层安全功能、服务类别CoS）、服务质量QoS）、IP语音支持等让新一代的应用可以发挥交换式以太网络的无限潜力，给用户带来前所未有的速度和灵活性。
三十年以前在帕洛阿尔托的一个研究所里由于计算机网络的日益提高的重要性所构想出的这种创意经过长期的、艰苦的发展，到今年终于达到了它的颠峰。这个创意所结出的硕果已经超出了当时的预期。今天，大量不断增加的应用正在整合到一套完全基于以太网的基础设施上来，这套基础设施可以为每个用户提供一个单一的高速连接，在这个连接的基础上，数据、语音和视频流都能够以线速进行单点播送或者多播，同时确保必不可少的QoS和安全服务。
这个不断发展的技术的最新的标准代表――10Gb以太网10GbE）即将由IEEE 802.3ae工作组完成。
标准草案规定，10Gb以太网只能工作在全双工模式下。因而10Gb以太网中不再需要使用10Gb以太网冲突检测协议。标准草案竭尽全力将以太网扩展到了它固有的边界以外。它将单模光纤的传输距离从千兆位以太网所支持的5公里增加到了40公里。它还让以太网分组能够高效地穿越SONET链路。
但是在其他所有方面，10Gb以太网仍然符合最初的以太网模型。
简介 本文将简短地介绍不断增长的带宽需求背后的真正原因，并将举例说明目前需要10Gbps或者更高的）数据通道来提供所需网络性能等级的大量不同的应用。
需要速度？ 今天出现的对网络带宽的日益增长的需求与很多因素有关，必须在一个更为广泛的范围中思考这个问题，而在这个范围中，有很多其他的关键性需求扮演着非常重要的角色。
首先，在一个封闭系统例如地球）中，任意互联网络节点所交换的流量的总量是网络终端的平均流量需求的一个函数。因此，必须要考虑用户应用和环境的发展，只有这样才能更好地理解网络核心将来需要满足什么样的需求。
研究人员已经发现，在互联网边缘发生的流量"猛增"现象在网络核心很少发生；随着用户的个数和计算机的连接数的不断增加，大容量链路上的流量变得越来越随机、规律、稳定和可管理。
研究人员还深入地认识到，这些年来网络带宽的过度供应对网络效率和可靠性的总体提升起了很大的作用。
由于这些原因，我们必须要在网络的核心和边缘建立起高速的数据连接，以便更好地控制流量突增情况网络边缘）和更好地管理由于用户需求而产生的集中利用率网络核心）。
在利用率较低的网络中，用户人数或者流量模式的改变更容易预测，也更加便于处理。因而很多人很可能是错误地）认为目前的基础设施可以轻松地应付未来的用户需求，并在以后几年中顺利地进行扩展。但是，这种观点没有考虑很多家庭从低速接入技术向速度更高的基于以太网或者基于电缆的线路的技术转变，它也没有考虑计算机结构的迅速发展，这种发展很可能会带来大量高性能的、支持多媒体的新型数字设备。在这个带宽极度缺乏的市场中，技术的任何重大进步都意味着会出现一个要求更加严格的新型应用的浪潮，它们甚至可以让目前最强大的计算机不堪重负。
过去，过度供应的核心网络和中速的上行链路让家庭用户能够以很低的或者中等的速度模拟调制解调器、ISDN和DSL）可靠地访问互联网，主要用于Web浏览和文件共享，也就是一些具有很少多媒体内容的非对称应用。相比之下，企业用户在内联网和外联网中都享有相对较高的速度，即使他们刚刚开始使用一些新的数字时代应用，例如IP语音和视频会议时也是如此。
但是，在硬件技术和新涌现的很多强大的应用的推动下，情况正在迅速地发生变化。
在美国，模拟调制解调器、ISDN和低速DSL线路正在逐步被高速的DSL和电缆调制解调器所取代，而在欧洲，很多电信服务供应商已经将10或者100Mbps或者铜缆以太网连接部署到了客户位于存在可供使用的暗光纤的城区的家中。总而言之，尽管转型的速度非常缓慢，但是显然可以看出，10Mbps领域的终端用户技术已经开始大举进入现有的接入网络领域。
企业用户正在开始使用新的PC和工作站，它们通常安装了10/100/1000网络接口卡NIC），而不是过去常见的10/100卡。另外，具有速度更快的I/O系统和磁盘的、价格低廉的多处理系统也即将面世，这将会再次使网络的利用率接近或者超过它所能接收的极限。
在数据中心，为了在单Gb或者多Gb链路上实现线速的传输速率，现有的高性能服务器需要部署能够利用一个内嵌的CPU，甚至一个硬件加速的TCP/IP堆栈来提高系统的网络性能的NIC。当对这种终端硬件的需求成为网络设备供应商们的一个特色时，它很快将成为商品市场的一个组成部分。
存储的迅速发展导致了对于存储网络的需求，以满足人们不断增长的吞吐量需求。另外，新的IP存储技术，例如基于IP的SCSIiSCSI），基于IP的光纤通道FCIP）和网络数据管理协议NDMP）让企业可以加强存储整合、灾难恢复和备份解决方案，以满足迅速增长的存储需求。因此，无论是面向文件的网络连接存储NAS）还是面向群组的存储区域网SAN），存储网络都需要能够顺利地扩展，突破现有的千兆位以太网和光纤通道网络的限制。
除了上述因素以外，现有的PC和工作站硬件正在逐步可以运行一些过去只供研究所和大学使用的高速应用。嵌入到会议和即时消息程序中的视频和语音应用、高速的对等文件共享、三维医疗成像和分布式计算应用只是一系列全新互联网应用的几个突出的例子，它们对现有的网络技术的限制带来了巨大的压力。
在不久的将来，如果应用会创造出必要的需求，那么从老一代的接入技术升级到较新的基于以太网或者基于电缆的链路的升级可能会将家庭用户所能使用的总带宽增加十多倍，甚至上百倍。企业和美国政府部门的不断增长的带宽需求已经体现出了新一代应用的一些征兆，这些应用将会再次引起美国的生产率的迅速增长，它们包括IP语音和相关服务，高清晰度的多媒体流，大规模的分布式超级计算，应用间的高性能消息传递等等。