述說以太網技術在交換機中的具體體現
如果是用千兆以太網來承載IP業務,那么就可以應用IP路由協議的收斂特性來保證城域網,與千兆以太網1+1備份方式相比,OSPF協議從故障中恢復的時間要長很多。
太網:IEEE802.3定義了10Mbps的以太網標準,采用載波監聽和沖突檢測(CSMA/CD) 協議,以半雙工方式運行。從80年代末開始以太網取得了巨大的成功。10BaseT是運行在3類或 更高類別的雙絞線上的以太網。
10Base2/5是運行在同軸電纜上的以太網,10BaseFL是運行在 光纖上的以太網。由于沖突檢測的協議要求一個512位的時間槽保證無錯誤的檢測到沖突,所以 以太網的距離覆蓋范圍受到了限制,10BaseFL***的覆蓋距離為2km,10BaseT在一個網段內的 ***覆蓋距離為100m。
快速以太網:IEEE802.3u定義了100Mbps的快速以太網標準,它可以用半雙工的方式運行 CSMA/CD協議,也可以有全雙工的方式。由于快速以太網對以太網的后向兼容性,在90年代的 中后期,快速以太網成為局域網中的主流技術。
100BaseTX是運行于5類雙絞線上的快速以太網, 100BaseFX是運行于光纖上的快速以太網。對于以半雙工方式運行的快速以太網,同樣也有距離 覆蓋范圍的限制,并且由于快速以太網以100Mbps的速率運行,時間槽長度同樣是512位。
所以 它的***距離覆蓋范圍是以太網的1/10,為200m。但是對于全雙工方式運行的快速以太網, 在理論上就不再有距離的限制,而實際受限于電或光信號的衰減。如實際中運行在單模光纖上 的100BasFX SMF的全雙工快速以太網***覆蓋距離可達20km以上。
1998年6月在千兆以太網聯盟的推動下IEEE正式發布了千兆以太網標準IEEE 802.3。把以 太網的速率提高到了1000MbPs。而在此之前的1997年,就已經有很多的廠商迫不及待地推出了 千兆以太網的產品。
結網絡界帶來了全新的解決方案。到了現在的2000年,我們已經可以很清 晰地看到,不僅以太網和快速以太網在桌面和工作組級網絡中打敗了ATM,在城域網中,千兆 以太網也憑借其良好的兼容性和優異的性價比占據了絕對的上風。可以預見未來隨著價格的下 跌,千兆以太網會象快速以太網一樣普及。
1.2.1 半雙工千兆以太網 MAC層協議
對于快速以太網來說,512位的時間槽內電波或光可以傳輸400m遠,如果在千兆以太網中, 512位的時間槽內電波或光的傳輸距離則只有40m遠,采用星型拓撲結構的半雙工千兆以太網的 覆蓋半徑只有20m。這樣的距離覆蓋范圍在實際中無法得到大規模推廣。為了解決這個問題, IEEE對以太網的MAC層協議作了***次重大修改:載波擴展和幀突發。
為了使千兆以太網的距離覆蓋范圍達到實用標準,半雙工千兆以太網時間槽長度擴展到了 4096位,這樣半雙工千兆以太網的距離覆蓋范圍擴展到了160m。為了兼容以太網和快速以太網 中的幀結構。
半雙工千兆以太網的最小幀長度仍需要保持為64byte。但考慮到時間槽長度為51 byte,為了能夠匹配時間糟的長度,當某個DTE發送小于512byte幀時,半雙 工千兆以太網MAC 將在正常發送數據之后發送一個載波擴展序列直到一個時間精結束。
例如:某DTE發送一個64 byte幀,MAC將會在其后加入512-64=448byte的載波擴展序列。如果DTE發送的幀長度大于512 byte,則MAC不做任何改變。 在載波擴展的情況下,解決了半雙工千兆以太網距離覆蓋范圍的問題。
但引入了一個新的 問題:對于長度較小的以太網幀的發送效率降低了。對于一個64byte的幀來說,盡管發送速度 較快速以太網增加了10倍,但發送時間增加了8倍。這樣的效率并未比快速以太網提高多少,為 了解決半雙工千兆以太網的效率問題,IEEE又引入了幀突發這種技術。
在全雙工交換式以太網中,如果多個輸人端口同時向一個輸出瑞口輸出數據,那么將會在 輸出端口產生擁塞,這時一些輸入喘口發送的幀將會被丟棄。如果在以太網幀上承載的是TCP /IP協議的數據包。
那么TCP的傳輸機制會自動重發被丟棄的數據包,可以想象每個產生了丟 包的輸入端口都將重新發包,引發新一輪的擁塞和丟包,結果是導致網絡的吞吐率大幅下降。 為了避免丟包(丟幀)和重發現象的發生,IEEE在MAC層引入了802.3x流量控制協議來避免丟 包現象發生。
流量控制的原理是當交換機檢測到發生擁塞的端口之后,就會向輸入端口發送暫停幀,通 知其抑制發送的流量,***達到消除擁塞。流量控制并不能提高整個交換機的數據吞吐能力, 但是避免了在交換機內的丟包現象。
需要特別指出的是,由于 IEEE給出的是最惡劣傳輸條件下的千兆以太網傳輸距離,在實 際應用中,各個廠商的產品的傳輸距離遠遠超過標準的規定,如阿爾卡特的PowerRail千兆路 由交換機的1000Base—LX接口在實際測試中可以無中繼的傳輸 22km。
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