万兆以太网技术

‘农业网络信息》２００７年第１１期一蝽与电子商务／政务万兆以太网技术王树广山东理工大学网络中心，山东淄博２５５０４９）摘要：奉文舟绍了当前阿摧电最新技术一万兆旺太厨。

文章详细说明了万兆以太两标准ｌＥＥＥ８０２３鹏的主要内客、万兆以太网的应用以；阿时也介绍７万兆以太网的铜癌标准。

美键词：以太网；万晃以太网；局域网；广蛾网；物理层中圈分类号：ＴＰ３９９文献标识码：Ｂ文章编码：１６７２－６２５１１２００７｝１１—００９８—０３１０ＧＥ山ｅｒｎ“ＷＡＮＧｓｈｕ—ｇＩｌ蛳ｇ（ｓｌ画一ｇｕ血哪酊０ｆ‰ｈ叫。

盯，ｚｉｂ０２５５０４９，ｃｈｉＭ）＾ｂ咖ｃｌ：１１ｌｉＢ删ｃｌｅｉｍｒｏｄｕ哪岫ｌ岫ｌｎ咖Ⅲｋｔｅｃ洲唧一１０ｃｍ唧ｅＬ‰枷ｄｅ慨ｐｌａｉ哪‰ｍ且ｉｎ删删０ｆｌＥＥＥ８０２３胛，ｔｌｌｅａｐ一；ｃ出∞０ｆ１０ＧＥｌｈｅｍ吐ｈｄ豳吐‰ｏｏｐｐ肝ｃ出ｅｓ诅ｎｄ埘面丑ｌ吕ｏｉ曲甜ｕ∞也Ｅ时ｗｏＩｄｓ：Ｅ山唧Ｈ；１０ＧＥ血唧一；Ｌ衄ｄⅢ札ｎ咖ｏｒｋ；Ｗｉｄｅ删ｎｎ珊Ｉｋ；Ｐｌｌ撺ｉ脚ｈｙ盯１ＩＥＥＥ８０２．３∞标准的诞生２００２年６月１２日．ＩＥＥＥＥ终于批准了１０ｃ以太网的标准８０２．３ａｅ一万兆位，秒的媒体接人控制参数、物理层和管理参数。

８０２．３ａｅ的批准进一步确定了以太网在未来局域网的霸主地位。

也使得以太网未来在城域网、广域网中将占有重要的一席之地。

自１９７３年施乐公司开发出以太网．以太网从粗缆的１０Ｂ船ｅ５到细缆的１０ＢａＢｅ２．再到双绞线１０Ｂ鹳ｅ—Ｔ．又到五类线的１００Ｂ衄ｅ—１ｘ。

随后又出现了现在还未来得及大面积使用的千兆以太网１０００ＢａＢｅ＿Ｓｘ、１００Ｂａ８ｅ—ｕ、１０００Ｂａ∞一Ｔ。

以太网在过去的３０年中击败了ＴｏｋｅｎＲｉＩｌｇ和ＦＤＤＩ．成为局域冈的首选。

万兆网的出现叉开创了以太网的新纪元。

ＩＥＥＥ８０２３．耻是由３Ｃ哪、ＣｉＢｃｏ、Ｅｘ骶Ⅱ坨、Ｉｎｔｅｌ、Ｎｏｎｅｌ、ｓｌｌｎ等组成的１０ｃＥＡ（万兆以太网联盟）创立的。

我国的中兴、华为等公司也是１０ＧＥＡ的戚员，这对我国高速局域网的发展起了重要的作用。

２ＩＥＥＥ８０２．３ａｅ标准的主要内容２．１万兆以太网的主要技术特点保留８０２．３以太网的帧格式；保留８０２．３以太网的最大帧长和最小帧长；使用光纤作为传输媒体（丽不使用铜线）；只使用全双工工作方式，彻底改变了传统以太网的半双工的广播工作方式；使用点对点链路，支持星形结构的局域网；数据率非常高，不直接和端用户相连；创造了新的光物理媒体相关（ＰＭＤ）子层。

２．２万兆以太网的模型万兆以太网属于以太网，但它是一种只适用于全双工模式并且只能使用光纤的技术．所以它不需要带有冲突检测的载波侦听多路访问协议（ｃｓＭＡ／ｃＤ）。

除此之外，万兆以太网与原来的噬太网模型完全相同。

其模型如图１。

在以太网中．ＰＨＹ表示以太网的物理层设备。

它对应于ＯｓＩ模型的第一层。

ＰＨＹ通过连接介质（光纤或铜线）与ＭＡＣ层相连，而ＭＡＣ层对应的是ＯｓＩ模型中的第二层。

在万兆以太网的体系结构中。

ＰＨＹ（第一层）进一步划分为物理介质相关层（ＰＭＤ）和物理编码子层（ＰＣＳ）。

万兆以太网有两种不同的物理层：局域网物理层和广域网物理层．这两种物理层的数据率并不一样。

局域网物理层使用简单的编码机制传送数据。

而广域网物理层则需要增加一个ｓ０Ｎ明ｙｓＤＨ组帧子层（ｗＩｓ层），以便利用ｓＯＮＥ鹏ＤＨ作为第一层来传送数据。

ＰＭＤ（Ｐｈｙ８ｉｃａｌＭｅｄｉｕｍＤｅｐｅｎｄｅｎｔ）子层：ＰＭＤ子层的功能是支持在ＰＭＡ子层和介质之间交换串行化的符号代码位，ＰＭＤ子层将这些电信号转换成适合于在某种特定介质上传输的形式。

ＰＭＤ是物理层的最低子杖稿日期：２００７埘埘作者筒舟：王树广（１９６８一），男，工程师，研究方向卅算机罔络和信息系统。

一９８—＜农业网络信息》２０盯年第１１期一络与电子商务，政务８０２．３ａｅ的模型层，标准中规定．物理层负责从介质上发送和接收信号。

ＰＭＡ（Ｐｈｖ苗ｅ缸ＭｅｄｉｕｍＡｔｆａｃｈｅｍｅｎｔ）子层：ＰＭＡ子层提供了Ｐｃｓ和ＰＭＤ层之间的串行化服务接口。

和ＰｃＳ子层的连接称为ＰＭＡ服务接口。

另外ＰＭＡ子层还从接收位流中分离出用于对接收到的数据进行正确的符号对齐（定界）的符号定时时钟。

ｗＩＳ（ＷＡＮｂｌｔｅｄｋｅＳｕｂｌａｖｅｒ）子层：ＷＩｓ子层是可选的物理子层。

可用在ＰＭＡ与Ｐｃｓ之间．产生适配ＡＮｓＩ定义的ｓｏＮＥＴ分ｒｓ一１９２ｃ传输格式或唧定义ｓＤＨｖｃ４６４ｃ容器速率的以太网数据流。

该速率数据流可以直接映射到传输层而不需要高层处理。

ｐＣＳ（ＰｈｙｓｉｃａｌＣｏｄｉ硝ｓｕ№ｙｅｒ）子层：ＰＣＳ子层位于协调子层（通过ＧＭＩＩ）和物理介质接人层（ＰＭＡ）子层之间。

Ｐｃｓ于层完成将经过完善定义的以太同ＭＡＣ功能映射到现存的编码和物理层信号系统的功能上去。

Ｐｃｓ子层和上层Ｒｓ珊Ａｃ的接口由ｘｃＭＩＩ提供．与下层ＰＭＡ接口使用ＰＭＡ服务接口。

ＲＳ（协调子层）：协调子层的功能是将ｘＧＭＩＩ的通路数据和相关控制信号映射到原始Ｐ嵋服务接口定义（ＭＡＣ／Ｐ玛）接口上。

ＸＧＭⅡ接口提供了ｌＯＧｂｐｓＭＡＣ和物理层间的逻辑接口。

ｘＧＭＩＩ和协调子层使ＭＡｃ可以连接到不同类型的物理介质上。

ＭＤＩ（ＭｅｄｉｕｍＤｅｐｅⅡｄｅⅡｔｈｌｔｅｄ如ｅ）：用于将ＰＭＤ子层和物理层的光缆相连接。

３万兆以太网的应用万兆以太网可以作为局域网、城域网和广域网的网络体系结构的基础。

万兆以太稠在局域网的应用上可以满足局域网骨干的扩展．可以满足千兆位以太网服务器群组的扩展．以及数据中心，园区网高速骨干及交换机互连的扩展需求。

在城域网的应用上可以满足城域网骨干及汇聚层高带宽的扩展需求．及作为ＤｗＤＭ系统中一个高速Ｉ丑ｌＩｌｄａ的需求。

在广域网的应用上可以与ＳＯＮＥＴ惜ＤＨ既有的基础架构实现无缝的连接。

在没有ＤａｒｋＦｉｂｅｒ的资源下，可以透过既有的ＳＯＨＥＴ惜ＤＨ环提供ＤａｒｋＢａｎｄ“ｄｔｌｌ将两端为万兆以太网广域网一ＰＨＹ的设备加以连接。

万兆以太网目前在网络架构方面的大部分应用主要利用了以下的优势：远程和扩展远程光纤连接；为高速应用提供的最佳链路利用率；为那些对延迟非常敏感的应用提供的低延时；支持现有的以太网功能，例如Ｏｏｓ、安全性、多播、链路集中等。

万兆以太网技术在既有的网络市场上．尤其是宽带需求较为迫切的几个市场上将会有较大的发挥空问，这包括以下几个不同的市场领域。

从当前市场看。

电信及存储网络将率先采用万兆以太网技术。

３．１宽带交换机过去必须采用数个千兆捆绑以满是交换机互联所需的高带宽，因而浪费了更多的光纤资源。

现在可以采用万兆互联．甚至４个万兆捆绑互联．达到４０Ｇ的宽带水平。

３２数据中心或服务器群组网络中上的骨干带宽目前的文件和数据服务器所需要的数据带宽是非常可观的。

一个高性能的文件管理器可以管理多个千兆位以太网网卡。

并且由于它采用了优化的系统软件和加速的网卡硬件．可以轻松地占用所有接口卡中的所有带宽。

这种巨大的处理能力，无论是事务处理还是执行关键任务型应用．都会将任何高性能的网络容量使用到极限。

只有在服务器群的分布层和核心层采用一种非常高速的技术。

例如万兆以太网，才可能更加平稳地实现它们的增长。

以及满足高级应用对于廉价原始带宽的不断增长的需求。

在愈来愈多的服务器改用千兆以太网作为上连技术后．数据中心或群组网络的骨干带宽需求相应增加．以千兆或千兆捆绑作为平台已不能满足用户需求．升级到万兆以太网在服务质量及成本上都将占有相对的优势。

３．３城域网在宽带城域网的大量建设中．接人层会有愈束愈多的万兆或千兆以太网上连到城域阿的汇聚层，而汇聚层也会有愈来愈多的千兆以太网上连到城域网的骨干层．这使得像万兆或万兆捆绑这样的宽带需求在城域网中的汇聚层及骨干层有相当多的市场需求．也是万兆以太网非常大的一个市场空间。

３．４广域网由于以太网与ｓｏＮＥＴ侣ＤＨ（Ｐ０ｓ）在长期的发展中有相当的价格优势．而万兆以太网又支持与ｓｏＮＥＴ，ｓＤＨ基础架构的无缝连接能力．这使得过去一直是一９９—《农业网络信息》２００７年第１１期舟络与电子育务，政务ｓＯＮＥｌｙｓＤＨ垄断的广域网市场出现了新的竞争者．万兆以太河方案将在广域网市场取得重要的一席。

３．５存储网络在以太网技术作为存储网络平台时．时延与高带宽都是关键性的性能因素。

万兆以太网不仅可以满足存储设备的高速互联，也可以实现存储设备的备份（Ｂ船ｋ“ｐ）及灾难恢复（Ｄｉ８够恼Ｒｅｃｏｖｅｒｙ），万兆以太网可以在这个新兴的应用上得封发挥。

３．６分布计算应用通过先进的程序进行新的计算科学研究．设计出新的高性能计算机架构和网络，可以促进计算机科学研究在算法、可视化、系统软件和工具方面的发展。

这里大量的分布式计算能力和高速通信链路的需要对于满足很多要求非常严格的应用需求至关重要。

为了将所有必要的计算能力整合到～起．完成这些要求非常严格的任务．研究机构可以将很多独立的高速ｃＰｕ连接到一起．利用万兆以太网或者万兆以太网通道连接传输大量的处理器间通信，这些信息对于确保一个大规模的分布式超级计算机集群的最佳性能至关重要。

４万兆以太网的铜线标准万兆以太网标准ＩＥＥＥ８０２．３舱采用光纤，因此价格较为昂贵。

于是ＩＥＥＥ又就万兆以太网的铜线标准进行研究。

万兆以太网铜线标准有两类：一类传输媒介采用双股线缆，一类为基于５类线实现。

万兆以太网的实现成本有可能将下降到千兆以太网的两到三倍左右。

万兆以太网铜线标准的传输距离跟１００Ｂａ８ｅＴ以太网差不多。

为１００米左右。

５类１０Ｇ以太网的实现在技术上是完全可行的，尤其是增强５类线（ｃａｌ－５Ｅ）或其它更好铜线介质。

但是比双股先缆１０ｃ以太网实现要难得多。

万兆以太网铜线标准应指日可待。

参考文献【１】杜飞杰万兆以土阿标堆呼之馥出田截电脑世界，２００１，（１）．【２］阿捷万兆以太眄摸块叽．中国计算机机报，２００２，（∞）．【３］汪洪海，等．ｃｉ幽ｔ以太网多模光纤曲发晨Ⅱ】．通信世界，２００２，（１４）．【４】ⅡＡ厄ＩＡ４５５—２２０，Ｄｍ咖叫ＭｏｄｅＤｄｑＭｅ越ＩＩｒ咖咖《Ｍ曲０ｄｅＦ蝣近ｔｌｌｅ‰Ｄ０“ｎ【５】沈彤，辱万兆以太网标堆戴定１０Ｇ迈进一太步阴中国计算机报（上接第９７页）路由器：ＤＩ＿６２４。

该设备可方便的构建中小型单位多人同时上网环境．具有坚固的防火墙安垒特性。

支持ＭＡＣ地址、ＩＰ地址、ｕＲＬ和域名等多种数据过滤以实施访问的安全策略；支持１Ｐｓｅｃ、Ｐ肿、Ｌ２佃等ｖＰＮ通透服务；支持ＤＭｚ主机及虚拟服务器功能和ＤＤＮＳ动态域名解析。

２．３主要特点本方案的最大特点就是高传输性和高安全性。

在此ＩＥＥＥ舳２．１ｌｇ＋的产品方案中。

其传输性能可高达１０８Ｍｈｐｓ，相当于标准ＩＥＥＥ８０２．１ｌｇ方案的两倍。