探索光以太网

杨海峰

　　光以太网之所以能够被众多厂商所看中，关键的一点是它结合了光纤传输和以太网组网模式的最佳性能。另外的一点就是光以太网应用的广泛性和发展性。从而给设备提供商、服务供应商等开拓了广阔的发展空间。

　　根据IDC的定义，光以太网指利用在光纤上运行以太网LAN数据包接入服务的网络。底层连接可以以任何标准的以太网速度运行，包括10Mbps、100Mbps、1Gbps或10Gbps，但在此情况下，这些连接必须以全双工速度运行。光以太网业务能够应用交换机的速率限制功能，以非标准的以太网速度运行。光以太网中使用的光纤电路可以是光纤全带宽、一个SONET连接或者是DWDM。

应用的广泛性

　　光以太网设备厂商和将要使用光以太网的服务提供商（SP）的共识是,光以太网这种新技术将能够支持以下业务类型：

　　高带宽Internet接入以及潜在的其它通信接入，如帧中继和专线；MAN（基于分组的广域数据业务）；MAN内的透明LAN业务，即固定速率的LAN到LAN通信；存贮区域网络(SAN)业务，以太网连接将在本地服务器和远程存贮器之间代替或传输光纤信道连接；VPN业务(类似于规划中基于MPLS标准的VPN)，该业务是基于802.1p以太网标准；为其他SP提供的业务，用于集合和连接DSL及电缆调制解调器；可管理的LAN业务和可管理的Internet安全性业务。

　　更多的应用可望相继出现，这意味着光以太网将用作向VOIP骨干网传输话音的接入技术。老牌SP目前正集中注意力于接入业务，此业务可望在近期获利。

　　迄今为止，这类业务大多基于千兆以太网，但可望采用多数光以太网具有的速率限制功能，既以1Mbps为递增的速率限制。目前，1Gbps业务将全部光纤带宽用于千兆比特信息流，并且将此信息流分配给一个用户。

　　当前大多数接入业务并不打算在楼群安装本地交换设备。这意味着，即使1Gbps以太网信息流的速率可以调整，但却不能共享，所以，如果一个客户占用1Mbps，那么1Gbps的其余功能将无法利用。从而极大的浪费了端口资源。 截至目前，只有美国一家运营商Allied Riser的企业模式独树一帜，在商业大楼中敷设自己的光纤，然后在用户中共享接入带宽。这样，如果可能，它将在大楼或楼群内安装自己的LAN交换机和路由器。Allied Riser不提供终端到终端的光以太网，而是将光以太网用于本地的IP路由器。Allied Riser出售Internet接入带宽，每用户带宽从512K到100M不等，并且利用独立接口在大楼与最近POP间传输业务，速度可从T1到1G，视情况而定。这有别于使用1G以太网连接的Yipes及其它公司，它们的传输速率范围较小。

光以太网MAN

　　SP以高速接入为起点，正在力求向MAN扩展其业务，而且通常情况是可变速率的业务。但由于光以太网与以太网LAN密切相关，所以急需为分布极不集中的LAN提供全带宽连接，即透明的LAN业务。

　　在城域，光以太网业务将会与现有的MAN进行激烈竞争，其中与基于ATM和帧中继以及在更低程度上，基于SMDS的MAN的竞争将尤为激烈。

　　如果城域环路或者单个楼群内敷设有光纤，则在传输IP业务以及其它传统协议时，光以太网会比ATM和其他IP技术更具价格优势。

　　尽管光以太网具有封装功能，可以传输令牌环路业务，但截至目前还未开发出封装标准。所以，ATM在这个领域内仍保持优势，但这一市场规模较小，且在日益萎缩。 传统领域和Novell Internetwork Packet Exchange (IPX) LAN领域的发展迈出极为重要的一步，既以太网无需采用昂贵的封装技术即可传输SNA和IPX业务。因此，光以太网将比ATM和基于路由器的网络更具优势。ATM在连接不能使用光以太网连接的站点方面仍保持优势。

突发和固定速率MANs

　　IDC认为固定速率业务将会在早期的光以太网中广泛应用，因为这些正是大型数据中心所要求使用的。光以太网交换机要求在所涉及的LAN交换机间设置直接链路，或者使用SONET(或如果可能，用DWDM)分配固定带宽。Web主机托管业务和应用服务供应商将会对以100Mbps或更高速率连接站点更感兴趣，但这只是一个极有限的市场。企业用户仅会在站点间占用为数不多的固定带宽，原因很简单，很分散的公司办事处间平时很少要求使用高带宽连接。因此，可望出现固定速率和突发光以太网业务。除了连接企业站点，光以太网用户将希望能够高速接入Internet，即部分光纤接入带宽用于接入Internet，部分用于接入MAN网络。在这一应用的推动下，在光以太网内部提供VPN功能的机会将早日到来。

基于VLAN的VPN

　　既然如此，VPN业务应该与计划推出的基于MPLS的IP业务相似，该协议将数据包分为个人用户业务和特定级别的业务。以太网VPN与IP VPN不同，它无需使用隧道和加密，因为这些功能都不必要。

　　以太网VPN与MPLS相似，它们都基于802.1q协议。802.1q能同802.1p一道为LAN数据包添加优先级分配功能，把数据包从其它的聚合的业务流量中拆分出来，并为它们分配优先级别和QoS特性。因为802.1q是一个VLAN协议，不是VPN协议，所以它能规定虚拟广播域，而不能指定虚拟路径。但是，因为802.1q的报头能与以太网MAC（消息鉴权代码）地址一起使用，指定到达同一地址的不同路径，所以与MPLS殊途同归。这样，当来自不同用户的数据包在同一线路上传输时，就能提供保护措施。

　　标准802.1q能把网络分为4096个子网。但一些SP认为这还不够，所以北电网络把802.1q标记中的目的地址空间增大了一倍，达到24位，并把总标记长度增加到6个字节。地址空间增加一倍旨在把子网数量增加到1，700多万个。北电网络正计划陆续把修正方案提交给各标准委员会，首先是IETF（Internet 工程专家小组）。

　　然而，由于802.1q VPN和 MPLS VPN的概念相似，所以大量的工作都集中在开发能与MPLS协作运行的软件上。更严重的问题是，802.1q目前仍基于桥接的方法，这要求使用生成树算法，在大型网络中很难管理。

　　但是，SP似乎不会只通过第2层来构建大型的复杂网络。由此，802.1q则能够更好地用于把发往或来自Internet的接入业务与发往或来自其它SP业务(如MAN)的接入业务进行分离。当802.1q报头在带宽更高的LAN骨干网中传输时，它将作为差分业务的工具在MAN中继续使用。例如，如果一个SP必须在单个本地骨干网线路上传输100位不同用户的100Mbps以太网业务流，最可行的方法就是把这些业务集中到一条10Gbps光以太网信道上。但以太网与ATM的恒定比特率业务不同，它不能集中业务流，只能集中单个业务流的数据包，这就意味着不同用户的数据包不能在10Gbps线路上混合，而确保各用户安全的唯一办法就是使用VPN字段。

　　因为每个数据包将按它被接收的先后顺序来处理，所以没有什么机制能保证每个用户都能从端到端网络得到100Mbps，除非SP过量使用10Gbps链路或一些用户比其他用户拥有更高的优先级，这样每个用户才可能获得100Mbps。因为线路昂贵，而且过量使用10Gbps链路是SP增加收入的传统方式，因此，SP过量使用10Gbps链路就是最可行的办法。当线路被过量使用时，SP将努力来保证QoS。使用802.1q 和802.1p可把QoS的功能发挥到极限，但它不能扩展ATM的功能。

　　厂商把VPN看作光以太网的功能之一，但似乎VPN是属于MAN范畴，而且被它当作MAN业务销售。因此，在基于信道的VPN中，VPN功能是其他业务的实现技术，它本身不应被当作业务。

以太网或IP，还是以太网和IP？

　　光以太网借助低成本设备实现了成本节约，该技术的巨大优势是它是第二层业务。然而，该特性也有缺陷。如果超大第二层网络建成，他们会面临早期桥接式LAN所导致的问题，如广播风暴和环路故障。但如果在简单的SP网络中使用以太网，就能带来以下优势：

　　因为在SNA大型机上的以太网接口已使用多年，所以以太网能用低成本承载传统业务。而且，还能用Novell的IPX。它们都无需封装入要求使用多协议路由器们在IP中。

　　只要网络不复杂，光以太网就能开发广域或城域以太网，在这些网络中，企业只需在一中心站点维持一台或少量路由器。防火墙和服务器同样可被集中，这样便能方便管理。 当第三层协议使用IP时，SP就能在他们的站点上维护路由器和防火墙，并开展可管理的服务器业务和安全业务。该功能不一定适合大型企业，但非常适合小型企业、共享网络和联合企业。

　　光以太网和IP在光链路设备上的差别表现为他们分别使用不同的接口，即分别为10Gbps以太网NIC接口和OC-192c POS接口，它们都以相同的10Gbps数据速率运行。

　　他们之间最主要的差别就是价格。10Gbps光以太网NIC的售价还不清楚，估计就几万美元，但OC-192c POS卡的售价高达20万美元左右。尽管10Gbps以太网标准已经提出，但差别仍然存在，例如像POS，也同样在SONET帧中运行数据包。添加SONET就意味着要增加设备成本，虽然如此，但动态市场要求以太网设备的成本远远低于路由器或ATM领域的设备成本。■

摘自《互联网世界》2002.3