深度說明千兆以太網(wǎng)交換技術(shù)
千兆以太網(wǎng)技術(shù)正在逐步的進行提升，除了它原有的兼容性，寬帶，廉價，對IP良好的支撐的特點等，還有一些可靠性和擴展性，還有許多大家關(guān)注最多的價格問題，都在有著質(zhì)的飛躍。
目前形式下，廣電的寬帶城域網(wǎng)承載的都是基于IP的業(yè)務(wù)，承載IP的平臺主要有ATM、千兆以太網(wǎng)、POS、DPT這四種技術(shù)。本文不做ATM和千兆以太網(wǎng)承載IP的比較，將會有另一文章專門 論述這一課題。 POS最初是用于廣域網(wǎng)在SDH上承載IP的技術(shù)，也可以用于探光纖上在城域網(wǎng)使 用。DPT是 CISCO公司專有的城域網(wǎng)技術(shù)。
以太網(wǎng)：IEEE802.3定義了10Mbps的以太網(wǎng)標準，采用載波監(jiān)聽和沖突檢測（CSMA／CD） 協(xié)議，以半雙工方式運行。從80年代末開始以太網(wǎng)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(wǎng)。
10Base2／5是運行在同軸電纜上的以太網(wǎng)，10BaseFL是運行在 光纖上的以太網(wǎng)。由于沖突檢測的協(xié)議要求一個512位的時間槽保證無錯誤的檢測到?jīng)_突，所以 以太網(wǎng)的距離覆蓋范圍受到了限制，10BaseFL最大的覆蓋距離為2km，10BaseT在一個網(wǎng)段內(nèi)的 最大覆蓋距離為100m。
快速以太網(wǎng)：IEEE802.3u定義了100Mbps的快速以太網(wǎng)標準，它可以用半雙工的方式運行 CSMA／CD協(xié)議，也可以有全雙工的方式。由于快速以太網(wǎng)對以太網(wǎng)的后向兼容性，在90年代的 中后期，快速以太網(wǎng)成為局域網(wǎng)中的主流技術(shù)。
100BaseTX是運行于5類雙絞線上的快速以太網(wǎng)， 100BaseFX是運行于光纖上的快速以太網(wǎng)。對于以半雙工方式運行的快速以太網(wǎng)，同樣也有距離 覆蓋范圍的限制，并且由于快速以太網(wǎng)以100Mbps的速率運行。
時間槽長度同樣是512位，所以 它的最大距離覆蓋范圍是以太網(wǎng)的1／10，為200m。但是對于全雙工方式運行的快速以太網(wǎng)， 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(wǎng)最大覆蓋距離可達20km以上。
半雙工以太網(wǎng)的效率問題一直是其弱點，在一個半雙工以太網(wǎng)里的工作站（如計算機）數(shù) 增加到某一門限值后，盡管每個工作站是以 10Mbps速率發(fā)送數(shù)據(jù)，但由于沖突的增加。
每個工作站不得不等待很長時間后才有可能發(fā)送數(shù)據(jù)，因此每個工作站得到的平均可用帶寬急劇 下降。在全雙工的交換式以太網(wǎng)中，CSMA／CD協(xié)議中的CD沖突檢測機制不再需要，每臺工作站 可以得到獨占的帶寬。因此全雙工交換式以太網(wǎng)的效率不再取決于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的工作站數(shù)，而是由 以太網(wǎng)幀的長度而決定。
在端口聚合中的多條千兆以太網(wǎng)鍵路可以實現(xiàn)負載分擔，即使其中的一條鏈路的光纖出現(xiàn) 故障，邏輯鏈路仍會保持正常工作。端口聚會需要較多的光纖來構(gòu)成，2個端口的端口聚合需 要4根光纖，3個端口的聚會需要6根光纖，4個端口的端口聚會需要8根光纖。
1.4.2千兆以太同1＋1備份 和很多ATM交換機里實現(xiàn)的ATM物理鏈路1+1備份相似，千兆以太網(wǎng)也可以實現(xiàn)1十1備份，即 在一個千兆路由交換機的接口模塊上，對應(yīng)于一個千兆以太網(wǎng)鍵路，實際用兩個千兆以太網(wǎng)鏈 路來連接，一條千兆以太網(wǎng)鏈路作為主用鍵路，另一條則作為備用鍵路。
當主用鏈路的光纖出 現(xiàn)故障時，千兆路由交換機可以在1ms的時間內(nèi)把數(shù)據(jù)切換到備用鍵路的光纖上傳輸。 在這種1＋1備份方式下，需要用四根光纖來完成1GbPS的傳輸帶寬。每一個千兆以太網(wǎng)鏈路 需要1發(fā)1收兩根光纖。
如果是用千兆以太網(wǎng)來承載IP業(yè)務(wù)，那么就可以應(yīng)用IP路由協(xié)議的收斂特性來保證城域網(wǎng) 可靠性。使用IP路由，網(wǎng)絡(luò)拓撲可以比較靈活，可以是星型、環(huán)型、網(wǎng)狀網(wǎng)，或是它們的混合。
這里順帶指出一點：如果沒有使用IP路由，由于生成樹協(xié)議（SPanning Tree）的作用，千兆以 太網(wǎng)即使在物理鍵路上構(gòu)成了環(huán)型或網(wǎng)狀網(wǎng)，在交換機的實際的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)交換也無法構(gòu)成環(huán)狀和網(wǎng)狀網(wǎng)。
而在環(huán)型和網(wǎng)狀網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)中，即使某條鏈路或某個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點故障，由于迂回 路由的存在，整個網(wǎng)絡(luò)不會癱瘓。城域網(wǎng)中最典型的 IP路由協(xié)議是 OSPF，運行OSPF協(xié)議的路由器利用Hello信息周期性傳遞路由器狀態(tài)。
當發(fā)現(xiàn)鄰近節(jié)點故障后，路由器會重新計算路由， 自動找到可迂回的路由，保證網(wǎng)絡(luò)恢復正常工作。這一過程被稱之為路由的收斂。一般OSPF協(xié) 議的收斂時間大于10秒。與千兆以太網(wǎng)1＋1備份方式相比，OSPF協(xié)議從故障中恢復的時間要長很多。
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