万兆局域网的前世、今生与来世

　　前世

　　从二十世纪七十年以太网技术发明到98年千兆以太网技术的标准化，到2002年万兆技术的标准化，从早期的集线器互联到目前的全球互联网，当人们还在感慨以太网技术普及之迅猛、影响之广泛超乎想象时，更先进的以太网技术已经悄悄走近我们的生活。

　　今天，人们对网络的依赖超过以往任何时候，我们在不经意中发现我工作、生活、娱乐、人际交往或多或少都开始与网络有关甚至是不可或缺。网络已经实实在在成为我国经济发展的主要推动力之一。

　　在上个世纪末的一次关于“影响人类生活方式的100项发明”的讨论中，以太网技术也入选其中。1973年，Xerox公司提出以太网技术并实现之。最初以太网的速率只有2.9Mbps。1980年，Xerox、Digital、3Com三家联合推出了10Mbps DIX以太网标准。1995年IEEE正式通过了802.3u快速以太网标准，1998年，IEEE 802.3z千兆以太网标准正式发布。2002年7月18日，IEEE通过了802.3ae，即10Gbit/s以太网，又称万兆以太网，它包括了10GBASE-R、10GBASE-W、10GBADW-LX4三种物理接口标准。2004年3月，IEEE批准铜缆10G以太网标准802.3ak，新标准将作为10GBASE-CX4实施，提供双绞电缆的10Gbps。

　　随着局域网技术的发展，随着百兆、千兆、万兆技术的应用，逐步出现了快速以太网、千兆以太网和万兆以太网的概念，每一个组网模式都是与更高带宽技术的应用紧密联系，同时每一个新的组网模式又都不仅仅只是带宽的扩充，伴随着带宽的提升往往会出现更多的新型技术与应用，从而使得新型的组网技术比以往的组网技术有了质的提升。

　　在当今社会，用户的工作平台首先是一个网络平台。在工作中，与工作伙伴、外部客户、内部核心服务器等大量数据、信息的交流沟通日益成为工作的核心。而随着业务创新的发展和体系结构功能的增强，组播或视频点播、带附件的电子邮件、文件传输器、按需备份和恢复、CRM/ERP以及Web和Java工具等多种应用都成为吞噬带宽的“杀手”，桌面网络资源的不足已经严重滞后了工作的效率，千兆位以太网逐渐延伸到桌面已经成为最迫切的需要之一。

　　网格计算是伴随着互联网而迅速发展起来的，专门针对复杂科学计算的新型计算模式。这种计算模式是利用互联网把分散在不同的地理位置的电脑组织成为一具“虚拟的超级计算机”，这种技术对网络交换设备提出很高的要求，从而以最小的投资大大提高复杂计算的速度。而分布式图像处理技术可以通过多台千兆服务器实现分布式图像处理、合成，极大提高了图像处理的速度与质量。网格计算和分布式图像处理要求提供高密度的千沏网口接入大量千兆服务器，对新型的高带宽交换网络有着最为迫切的需求。

　　在网络技术飞速发展的，网络病毒、网络攻击的水平也在飞速发展，尤其是网络技术的普及化更是促进了网络病毒、网络攻击制造者的技术提高，使得网络安全问题已经成为眼下最为复杂、危害最大的网络问题之一，网络安全问题已经逐渐成为制约网络发展的最关键问题，如何在不断提高网络带宽与功能的同时提升网络安全水平是众多网络管理者以及各网络设备制造厂家急需解决的问题。

　　网络所面临的上述问题迫切需要网络技术的前沿工作者给出一种更好的解决方案，能够为用户提供一种高带、高性能、高安全、多业务的新型网络解决方案，从根本上对上述问题进行全面系统的解决。

　　今生

　　万兆局域网狭义的是采用万兆技术进行组网的局域网，从广义的角度看是指具有高带宽、多业务、自适应、高安全、高扩展能力的新型局域网络。新型万兆局域网一般采用两层扁平化结构，采用中高端以太网交换机进行组网，一般核心采用两台以上核心交换机进行冗余备份负载分担设计，接入层直接采用中端以太网通过密度千兆口接入终端用户，核心与接入两个层次之间通过万兆接口进行双归属级连，既实现了高密度千兆用户的接入，同时保障了网络的高效稳定，减少设备总数量，方便管理与维护。

　　提高网络性能只是万兆局域网的一项基本功能。万兆局域网是属于新型的高带宽网络，在提升网络性能的同时更多提关注网络的安全性、多业务融合能力与自适应能力。万兆局域网可以在以下几个层面发挥更多的优势，势必成为今后局域网发展的主导方向。

　　1、 高安全性

　　万兆局域网组网模型中，直接采用了中端以太网交换机作为接入设备使用，提供高密度的千兆端口实现大量千兆用户的接入。中端交换机一般都是三层交换机，具备完善的三层特性，采用中端交换机作为接入设备不但实现了高密度千兆接入，同时意味着三层到桌面的现实情况。

　　网络管理者可以充分利用三层交换技术的安全性，充分发挥三层到桌面的优势，全面提升网络的安全性。目前网络攻击中有半数攻击是在链路层发起，通过诸如ARP攻击、广播风暴、MAC地址假冒等二层手段对网络设备造成严重干扰甚至宕机。网络管理者可以在地址规划时利用三层到桌面的优势从根本上解决上这一问题，可以采用每个端口一个VLAN，每个VLAN配置一个虚接口，每个虚接口配置30位掩码的网关，如此以来 每个端口只有一个合法的主机IP和一个网关，所有用户之间的交换无论是同一业务板上还是不同业务板之间、不同设备之间均为三层交换，所有的二层报文均被限制在一个端口上，这样部署所带来的直接好处有以下几点：

　　网络中彻底排除了二层报文，所有的二层攻击事件被彻底禁止、网络防攻击能力提高。

　　网络中所有物理链路上的报文均为三层报文，精华了网络流量，提高了网络带宽的利用率。

　　每一个IP地址只能在某一个固定端口使用，杜绝了IP地址假冒事件的发生，提高了网络安全性。

　　各端口的网段地址连续分配，在上一级进行路由聚合，有利于网络的管理与维护。

　　2、 无Qos网络属性

　　万兆局域网解决方案通过万兆级连、千兆我桌面的组网方式从根本上解决了网络的带宽问题，所有业务均可以实现无阻塞交换，从而网络管理者再也不比为每种业务部署端到端的Qos策略，极大简化了网络配置的复杂度与维护难度。这一点正是高带宽网络的直接利益所在。

　　3、 多业务融合能力

　　新型的万兆局域网组模式能够顺应潮流，对新型的多种网络应用进行很好的支持。目前常见的网络应用主要包括数据业务、视频业务和IP语音业务，万兆局域网能够为每个用户提供最大千兆的网络带宽，在多业务支持方面提供了充足的带宽保障。
万兆局域网除了进行数据高速转发之外还具备良好的组播业务特性，支持IBMP、PIM-SM、PIM-DM、DVMRP、MBGP等多种大型组播路由协议，能够在局域网内直接开展IP组播视频业务，可以实现多媒体数学，IPTV等多种基于IP组播协议的视频应用。

　　4、 扁平化网络体系结构降低了布线成本

　　由于采用了万兆级连、千兆多桌面的两层体系结构，减少了中间的聚层，所以在光纤布线上比以往的三层结构有了不小的降低，同时相比往采用多个千兆端口捆绑级的方式，采用了万兆接口可以极大的节省设备级连的光纤资源，必然会导致布线的成本的幅度降低。

　　5、 网络自适应能力

　　万兆局域网相比以往局域网另外一个不同之处在于综合管理能力器、策略服务器、安全管理服务器等业务管理系统成为局域风的必选组件，而正是由于业务管理服务器的加入赋予了网络更多的灵性与活力。

　　网络设备通过与业务服务器有机配合可以实现对多种业务的自适应，可以对语音、视频、数据业务进行自动识别并进行区分服务，业务服务器可以和用户网络策略的集中配置与管理，网络设备可以根据策略服务器的已定义策略对不同的网络业务、流量进行按需自动管理与实施。

　　6、 强扩展能力

　　万兆局域网属于两层体结构，具有设备数量少，性能高的特点，在今后网络需要扩容时可以通过增加中端设备进行小规模扩容，也可以通过增加一层新的接入层实现三层体系结构，实现更高的端口接入容量。
　　万兆局域网能否真正落地，能否大规模推广受两方面因素的制约；

　　1） 技术成熟度

　　万兆局域网能否大规模推广首先要解决的是技术成熟的问题，大家都希望能够获得最大带宽，但是没有人希望自己的网络成天出问题，为了解决网络问题绞尽脑汁、疲于奔命。对新技术稳定性的担忧一度阻碍了千兆、万兆的大规模应用。
　　万兆标注已经成熟。目前，千兆和万兆的标准已经相当完善。万兆以太网2002年就已经提出并通过IEEE评审发布，而1000BASE-T的标准（802.3ab）早在1999年就已经发布，并且采用标准第5类（Cat 5）铜线电缆传送信号，这使得大部分网络改造无需重新布线。千兆接口可以通过自适应技术兼容以前的10M、100M终端。技术的标准化大大推动了千兆、万兆技术的发展和应用，目前，客户对于千兆甚至万兆稳定性的担忧正逐渐成为过去。
　　千兆网卡的大量应用。目前新的PC主板中很多已经包含了内置的千兆网卡。调查显示，2006年，Intel公司主板上的千兆以太网功能将成为主要品牌的桌面机、工作站和笔记本电脑的标准配置。
　　半导体技术的发展。半导体技术的发展拉动了“千兆到桌面”的发展。千兆网络芯片市场竞争激烈，Broadcom占有近60％的市场，Marvell约占3成市场。芯片市场的激烈竞争使得千兆网端口的价格大幅下降，网络用户成为最大的获益者，“千兆到桌面”必将成燎原之势。

　　2） 价格

　　价格的大幅下降是实现“千兆到桌面”前提条件，要规模应用就必须在休息使客户能够接收，特别是在接入侧，端口数量巨大，端口的价格差民会极大的影响整个网络的建网成本，太高的网络建设成会使客户望而却步。

　　目前，千兆接口、万兆接口的价格已经低下高贵的头颅，走向平民化。平均每端口千兆电接口价格已经降低到百兆端口价格的130％－150％；平均每端口千兆光接口价格已经降低到百兆端口价格的130％-160％。

　　来世
　　万兆局域网能否大规模推广最终还得取决与客户的实际需求，网络建设者是否认可万兆局域网的理念，是否有足够的业务支撑，是否有合理的资金预算，多方面问题都会影响到厉 兆局域网的大规模推广。然而无论实际情况有多复杂，万兆局域网的理念必将是今后局域网的发展趋势，新一代的万兆局域网理念迟早会深入人心，开花结果。

作者：王燕平   来源：计算机网络世界