千兆以太网和千兆路由交换机专业技术.docVIP

HYPERLINK /z/network/gbe/index.html \t _blank 千兆以太网和千兆 HYPERLINK /tag/3477/index.html \t _blank 路由交换机技术（毛俊） 摘要：本文第一部分详细介绍千兆以大网的技术原理，并重点讨论千兆以太网的效率和可靠性问题。作为实现千兆以太网技术的产品，本文第二期分详细介绍千兆法由交换机的系统结构，重点讨论在千兆路由交换机中线速和无阻塞的概念。最后针对广电视实的建网需求，提出在路由交换机造型时的五个主要标准。 1千兆以太网技术原理 1.1早期以太网技术 以太网：IEEE802.3定义了10Mbps的以太网标准，采用载波监听和冲突检测（CSMA／CD）协议，以半双工方式运行。从80年代末开始以太网取得了巨大的成功。10BaseT是运行在3类或更高类别的 HYPERLINK /keys/sjx/index.html \t _blank 双绞线上的以太网，10Base2／5是运行在 HYPERLINK /tag/1915/index.html \t _blank 同轴电缆上的以太网，10BaseFL是运行在光纤上的以太网。由于冲突检测的协议要求一个512位的时间槽保证无错误的检测到冲突，所以以太网的距离覆盖范围受到了限制，10BaseFL最大的覆盖距离为2km，10BaseT在一个网段内的最大覆盖距离为100m。 HYPERLINK /tag/3428/index.html \t _blank 快速以太网：IEEE802.3u定义了100Mbps的快速以太网标准，它可以用半双工的方式运行 CSMA／CD协议，也可以有全双工的方式。由于快速以太网对以太网的后向兼容性，在90年代的中后期，快速以太网成为 HYPERLINK /z/network/29/index.html \t _blank 局域网中的主流技术。100BaseTX是运行于5类双绞线上的快速以太网， 100BaseFX是运行于光纤上的快速以太网。对于以半双工方式运行的快速以太网，同样也有距离覆盖范围的限制，并且由于快速以太网以100Mbps的速率运行，时间槽长度同样是512位，所以它的最大距离覆盖范围是以太网的1／10，为200m。但是对于全双工方式运行的快速以太网，在理论上就不再有距离的限制，而实际受限于电或光信号的衰减。如实际中运行在 HYPERLINK /tag/1255/index.html \t _blank 单模光纤上的100BasFX SMF的全双工快速以太网最大覆盖距离可达20km以上。 1.2千兆以太网协议 1998年6月在千兆以太网联盟的推动下IEEE正式发布了千兆以太网标准IEEE 802.3。把以太网的速率提高到了1000MbPs。而在此之前的1997年，就已经有很多的厂商迫不及待地推出了千兆以太网的产品，结网络界带来了全新的 HYPERLINK /solution/yingyong/index.html \t _blank 解决方案。到了现在的2000年，我们已经可以很清晰地看到，不仅以太网和快速以太网在桌面和工作组级网络中打败了 HYPERLINK /z/network/atm/index.html \t _blank ATM，在 HYPERLINK /z/network/99/index.html \t _blank 城域网中，千兆以太网也凭借其良好的兼容性和优异的性价比占据了绝对的上风。可以预见未来随着价格的下跌，千兆以太网会象快速以太网一样普及。 1.2.1 半双工千兆以太网 MAC层协议 对于快速以太网来说，512位的时间槽内电波或光可以传输400m远，如果在千兆以太网中， 512位的时间槽内电波或光的传输距离则只有40m远，采用星型拓扑结构的半双工千兆以太网的覆盖半径只有20m。这样的距离覆盖范围在实际中无法得到大规模推广。为了解决这个问题， IEEE对以太网的MAC层协议作了第一次重大修改：载波扩展和帧突发。 （1）载波扩展 为了使千兆以太网的距离覆盖范围达到实用标准，半双工千兆以太网时间槽长度扩展到了 4096位，这样半双工千兆以太网的距离覆盖范围扩展到了160m。为了兼容以太网和快速以太网中的帧结构，半双工千兆以太网的最小帧长度仍需要保持为64byte。但考虑到时间槽长度为512 byte，为了能够匹配时间糟的长度，当某个DTE发送小于512byte帧时，半双 工千兆以太网MAC 将在正常发送数据之后发送一个载波扩展序列直到一个时间精结束。例如：某DTE发送一个64 byte帧，MAC将会在其后加入512-64＝448byte的载波扩展序列。如果DTE发送的帧长度大于512 byte，则MAC不做任何改变。 在载波扩展的情况下，解决