万兆以太网技术及应用

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【摘　要】随着工业信息化的高速发展，在科研生产过程中引进了很多工业仿真、三维制图、立体建模等信息化技术，但这些信息技术的应用对企业的园区网网络带宽提出更高的要求，企业需要一种新的技术提供更快更新的网络平台。万兆以太网正是在这样的背景下产生并发展起来的，文章作者阐述了万兆以太网络的技术要点，分析了万兆以太网络的特点，展望了万兆以太网技术在局域网、广域网，以及城域网上的应用，并总结得出万兆以太网络是未来局域网的发展方向，并且它的出现催生、促进了相关网络技术的发展，必将推动以太网性能大幅度的提高。

【关键词】万兆以太网　园区网

随着大型装配制造产业的发展，原有的设计、生产、管理方法已经被时代所淘汰，新型工业在研发、试制、生产的过程中越来越多的应用信息化技术，三维建模、立体仿真、工程制造管理等信息化手段促进了装配制造业的快速发展，然而信息化技术的实现需要一种新的技术提供更快更新的网络运行平台[1]，因此就孕育出了以太网技术，经过多年来的发展千兆以太网已经普遍应用于校园网、企业网和公用数据网中，而更高速的万兆以太网标准的制定已经完成，并且其制造厂商已生产出符合标准的设备，其符合当今网络使用的基本设计准则，必将被广泛应用。

一、万兆以太网（10GE）标准技术要点

以太网技术是当今使用最广泛的网络技术，从经典的OSI网络层次模型上看，以太网属于第2层数据链路层协议，万兆以太网(10GE)仍然属于以太网，与前几代（l0、100和1000Mbps）以太网性质相同，但万兆以太网使用IEEE802.3以太网介质接入控制（MAC）协议、IEEE802.3以太网帧格式和IEEE802.3帧格式，不需要修改以太网介质接入控制（MAC）协议或分组格式。所以，能够支持所有网络的上层服务，包括在OSI七层模型的第二/三层或更高层次上运行的智能网络服务，具有高可用性[2]、多协议标记交换和Web高速缓存等特点。

（一）万兆以太网的物理层特点

由于万兆以太网可作为LAN也可以作WAN使用，而在LAN和WAN中由于工作环境不同，对于各项指标的要求存在许多差异，主要表现在时钟抖动、比特差错率等要求不同，就此制定了两种物理介质标准。这两种物理层的共同点是:共用一个MAC层，仅支持全双工，省略了CSMAPCD策略，采用光纤作为物理介质。特点1：支持802.3MAC全双工工作方式，MAC时钟可选择工作在1G方式下和10G方式下，允许以太网复用设备同时携带10路1G信号。帧格式与以太网的帧格式一致，工作速率为10GbPs。万兆域以太网技术可用最小的代价升级现有的局域网，并与10P、100P、1000MbPs兼容，使局域网的网络范围最大达到40km。特点2:由于局域以太网采用以太网帧格式,传输速率为10GbPs，而万兆广域以太网采用OC-192C帧格式在线路上传输,传输速率约为9.58GbPs,所以万兆广域以太网MAC层有速率匹配功能。

（二）接口方式

万兆以太网作为新一代宽带技术，在接口类型及应用上提供了更为多样化的选择。局域网PHY(局域网接口)、城域网PHY(城域网接口)及广域网PHY(广域网接口)可以适用于不同的解决方案。万兆以太网在局域网、城域网、广域网不同的应用上提供了多样化的接口类型。在局域网方面，针对数据中心或服务器群组的需要，可以提供多模光纤长达300m的支持距离， 或针对大楼与大楼间园区网的需要提供单模光纤长达10km的支持距离。在城域网方面，可以提供1550nm波长单模光纤长达40km的支持距离。在广域网方面，更可以提供广域网，支持长达70～100km的连接。

二、万兆网的应用

（一）拓扑结构层次化

万兆网促进了网络结构层次化的发展，为了实现一个可管理的、高可用性的、高性能网络，会将万兆带宽的网络作为主干带宽，这样就自然的将网络分为核心层、分布层和接入层三个层次进行设计。在这种结构下，三个层次的网络设备各司其职又相互协同工作，从而有效保证了整个网络的高可靠性、高性能、高安全性和灵活的扩展性。其每一层的网络设备功能描述如下：核心层：提供高速的三层交换骨干核心层不进行终端系统的连接；核心层少用或不实施影响高速交换性能的ACL等功能。分布层：作为接入层和核心层的分界层，分布层完成以下的功能：本功能区VLAN 间的路由；IP地址或路由区域的汇聚；接入层：提供2层或3层的网络接入，通过VLAN定义实现接入终端的隔离。

（二）网络带宽设计

整体网络采用层次化设计分为三层，即：核心层、分布层和接入层，核心交换机之间通过10G（万兆）光纤冗余互联形成高速万兆核心层，各分布层交换机通过双万兆光纤冗余链路上联至核心路由交换机，各个接入交换机通过双千兆光纤冗余上联至分布层交换机，使网络具备高可用性、高安全性。如果网络对带宽要求很高，可以采用双万兆链路捆绑，甚至4个万兆捆绑互联，使网络主干达到40G的宽带水平，这样即实现了高带宽网络有保证了物理线路的冗余备份。

（三）核心网络区设计

如果要将万兆网的优点发挥得淋漓尽致，就必须将网络核心层的设计更加完善，核心层的主要作用是负责在各汇聚层设备之间的第三层数据交换和路由，需要有很高的处理交换能力和安全稳定性，因此需配置高性能路由交换机。另外，可以将多台核心交换机采用虚拟交换技术，虚拟为一台核心交换机，所有连接大大降低网络的复杂性并且大大提高网络的可靠性。核心交换机，每两台可互为热备份，大大提高了核心交换区的整体可靠性；另外一个更大的好处是可以做到了充分的负载均衡[3]，从而大大提高了整体网络的工作效率。

三、结论

论文简要介绍了万兆以太网技术的特点及万兆网技术常见的应用形式，并且归纳了万兆网技术的优点及由其带动相关网络技术，相信万兆网技术的发展定会使网络传输更加快捷，同时也将促进更为高端的网络技术发展[2]。

参考文献：

[1]王，王廷尧、万兆以太网技术(一)10GE标准[J]、中国无线电电子学、2003，6

[2]赵桂新、Ipv6万兆以太网在校园网中应用的研究[N]、2006，3

[3]曾理，唐勇、万兆以太网技术及应用前景、《农业网络信息》、2009，6