万兆技术及万兆网络设计

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万兆技术及万兆网络设

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万兆技术及万兆网络设计

摘要:本文主要参考了万兆技术的发展,万兆技术的优势和应用特点,分析了万兆技术在校园网网络建设中的需求,阐述了构建万兆园区网的主要架构,并描述和万兆网络布线相关的经验。

关键词:万兆万兆网络

一、万兆技术的出现

目前应用最为广泛的以太网技术最早出现于1973年,当初的速率只有3M,后来陆续出现了10M、100M、1000M、10G的以太网技术,在30多年的时间里,以太网技术得到了飞速的发展,增长了3千多倍,推动了各行业信息化的突飞猛进。

2002年6月份,万兆以太网技术基于光纤传输的第一个标准IEEE 获得了通过。这个统一的标准,使用户在选择时不必再担心厂商之间的产品不能兼容的问题,大大规范了产商之间的竞争。其最终对万兆以太网技术发展的促进意义,是显而易见的。目前,包括锐捷网络、Cisco、华为3Com等公司在内的多家厂商已推出多款万兆以太网交换机产品,成就了今天以太网技术的全新局面。万兆以太网采用了以太网媒体访问控制(MAC)协议、以太网帧格式,保留以太网的最大帧长和最小帧长。万兆以太网是以太网在速度和距离方面的进化,定义了广域网和局域网两种物理层,是一种只采用全双工的技术。

二、万兆以太网的技术特色和应用特征

1、从技术角度分析,万兆以太网具有以下特色:

首先,万兆以太网相对于以往代表最高适用度的千兆以太网拥有着绝对的优势和特点。其技术特色首先表现在物理层面上。万兆以太网是一种只采用全双工与光纤的技术,

其物理层(PHY)和OSI模型的第一层(物理层)一致,它负责建立传输介质(光纤或铜线)和MAC层的连接,MAC层相当于OSI模型的第二层(数据链路层)。

其次,万兆以太网技术基本承袭了以太网、快速以太网及千兆以太网技术,因此在用户普及率、使用方便性、网络互操作性及简易性上皆占有极大的引进优势。在升级到万兆以太网解决方案时,用户不必担心既有的程序或服务是否会受到影响,升级的风险非常低,同时在未来升级到100G都将是很明显的优势。

第三,万兆标准意味着以太网将具有更高的带宽(10GB)和更远的传输距离(最长传输距离可达80公里)。

第四、在企业网中采用万兆以太网可以最好地连接企业网骨干路由器,这样大大简化了网络拓扑结构,提高网络性能。

第五、万兆以太网技术提供了更多的更新功能,大大提升QoS,具有相当的革命性,因此,能更好的满足网络安全、服务质量、链路保护等多个方面需求。

最后,随着网络应用的深入,WAN/MAN与LAN融和已经成为大势所趋,各自的应用领域也将获得新的突破,而万兆以太网技术让工业界找到了一条能够同时提高以太网的速度、可操作距离和连通性的途径,万兆以太网技术的应用必将为三网发展与融和提供新的动力。

2、万兆以太网还有十分明显的应用特征:

1、万兆以太网结构简单、管理方便、价格低廉。由于没有采用访问优先控制技术,简化了访问控制的算法,从而简化了网络的管理,并降低了部署的成本,因而得到了广泛的应用。

2、过去有时需采用数个千兆捆绑以满足交换机互连所需的高带宽,因而浪费了更多的光纤资源,现在可以采用万兆互连,甚至4个万兆捆绑互连,达到40GB的宽带水平。

3、采用万兆以太网,网络管理者可以用实时方式,也可以用历史累积方式轻松地看到第2层到第7层的网络流量。允许“永远在线”监视,能够鉴别干扰或入侵监测,发现网络性能瓶颈,获取计费信息或呼叫数据记录,从网络中获取商业智能。

4、以太网的可平滑升级保护了用户的投资,以太网的改进始终保持向前兼容,使得用户能够实现无缝的升级,一方面不需要额外的投资升级上层应用系统,也不影响原来的业务部署和应用。

以太网技术的持续改进满足了用户不断增长的需求,以太网技术在发展过程中得到了不断的改进,如物理介质从粗同轴电缆到细同轴电缆、双绞线、光纤的扩展,网络功能从共享以太网到全双工、交换以太网的进步,传输速率从10MB到100MB、1000MB乃至10GB 的提升,极大地满足了广大用户对各类应用的需求。

三、万兆以太网在校园网中的应用

万兆以太网标准出台,标志着万兆技术成熟,其应用前景非常广泛,各种迅速增长的带宽密集型项目,像高带宽园区骨干、数据中心汇聚、集群和网格计算、合一(语音、视频、图像和数据)的通信、存储组网、金融交易以及政府、医疗保健领域和大学的超级计算研究等,都离不开万兆以太网技术。

教育园区网是万兆技术应用的一个重要场合。如今的教育园区网,无论在信息访问量、用户数还是业务应用上,与几年前相比已有极大的改变。根据近几年权威机构的统计,所有行业的信息访问量排行中,教育行业一直高居榜首,出口访问利用率可以达到97%以上,这是一个非常值得关注的现象。

因此,随着高校多媒体网络教学、数字图书馆等应用的开展,高校校园网将是万兆以太网的重要应用场合,利用10GE的高速链路构建校园网的骨干链路以及各个分校区和本部之间的连接,实现端到端的以太网访问,提高网络传输的效率,有效地保证远程多媒体教学、数字图书馆等业务的开展。

高校校园网络建设的主要目的是将校园网络的性能、带宽、主要网络业务进行全网的建设,建设成一个“利用先进、成熟、可靠、稳定、安全的网络和技术,建成一个高带宽、高可靠性、可管理的信息化基础。”

由于高校校园网需要采用大量的多媒体教学,应用系统非常丰富,所以,在校园网中有各种各样的应用业务数据流,当网络流量处于高峰期时,必定会影响到关键业务数据流的响应时间,对于多媒体业务来说,就会有说话结巴、图像出现马赛克的情况。因此,在高校的信息化建设上,尤其是在网络的建设与应用上,网络的性能至关重要。也就要求构建校园网络的组网技术必须是高带宽的组网技术,核心交换设备必须支持线速交换,以保证无阻塞的数据交换。

从网络结构设计上,需要考虑到一些高流量多媒体应用的分布式部署,以降低跨骨干网的流量,提高网络的性能。所以网络建设的重点就落在了对整网的规划和建设上,落在了采用先进的硬件平台上,目的是不言而喻的,以满足未来应用扩展的需要,并对核心和汇聚进行万兆连接实现完整骨干,满足大流量数据的需要。

四、万兆校园网架构设计

万兆校园网是成规模的高校网络建设的一个基本方向,这样可以满足多业务、高带宽对网络性能的要求。但是,考虑到整个网络信息点分布、高流量业务的分布情况,需要建设一个结构化的网络基础架构,才能更充分的利用网络基础资源。