许多高校校园网建设于上个世纪90年代,采用的也是当时最先进的千兆以太网技术。但是随着网络技术的不断发展,旧有的网络基础设施已经不能满足现有的需求,在校园网中的主体———学生、教职员工以及教学科研的需求,都迫使校园网的改造必须进行。
校园网从某种角度上来说,不仅仅是一个提供服务的网络,而且还肩负着一部分科学研究的任务。使用先进的网络技术,可以为以后的网络建设积累丰富经验,同时为社会提供网络应用的示范。因此,校园网才敢做“吃螃蟹的人”。而企业网的发展景况与校园网不可同日而语,企业网建设者们在考虑网络计划的时候,通常会以盈利为目的,对于网络建设这种消耗利润的项目通常都会慢半拍。
时代的需求
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(施乐公司)提出并实现了以太网技术,最初以太网的速率只有3Mbps。2002年,IEEE通过了802.3ae,即10Gbit/s以太网,又称万兆以太网标准。
总的来看,网络的发展规律就是以快制慢,以廉替贵,以太网的发展也遵循着这一规律。在校园网的新建改造过程中也受制于主流技术的发展,现在万兆以太网标准已经推出四年多了,技术的成熟度不断提高,设备的可用性不断增强,因此在校园网应用万兆技术已经是水到渠成的事情了。
目前个人用户最常接触的以太网技术就是10M以太网以及100M以太网(快速以太网)。100M快速以太网作为高校校园网带宽显然不够。即使使用多个快速以太网链路绑定使用,对多媒体业务(比如视频教学)仍然是心有余而力不足,因此,万兆网络走入校园成为“水到渠成”的事情。
技术的飞跃
虽然万兆以太网技术建立在传统以太网技术的基础上,但作为种“高速”以太网技术,它同原有的以太网技术又有什么优点或又有何异同呢?
全双工:万兆位以太网只在光纤上工作,并只能在全双工模式下操作,这意味着不必使用冲突探测协议,因此它本身没有距离限制。它的优点是减少了网络的复杂性,兼容现有的局域网技术并将其扩展到广域网,同时有望降低系统费用,并提供更快、更新的数据业务。
传输距离长:10Gbps局域网可用最小的代价升级现有的局域网,并与10/100/1000Mbps兼容,使局域网的网络范围最大达到40公里,在广域网方面,更可以支持长达70~100公里的传输。
稳定性强:传统的万兆以太网是一种“尽力而为”的网络机制,它强调的是用户接入所实现的网络资源和信息的共享,而不提供带宽控制能力和支持实时业务的服务保证,也不能提供故障定位、多用户共享节点和网络计费等。
但是,随着千兆和万兆以太网的出现以及在光纤上直接架构千兆和万兆以太网技术的成熟,以太网可以走入城域网和广域网,提供“端到端”的网络服务保证。
从速度来看,由最初的不到3Mbps发展到今天能10Gbps,以太网在30年中得到了30倍的成长。由于万兆以太网基于以太网技术,因此它是目前惟一能够从10Mbps速度无缝扩展到10Gbps速率的网络技术。
万兆以太网技术基本上承袭过去的以太网、快速以太网及千兆以太网技术,因此在用户普及军、使用的方便性、网络的互操作性及简易性上都占有很大的引进优势。在升级到万兆以太网解决方案时,用户不需担心既有的程序或服务是否会受到影响,因此升级的风险是非常低的。这不仅在以往以太网升级到千兆以太网中得到了体现,同时在未来升级到万兆以太网,甚至四万兆(40G)、十万兆(100G)以太网,都将是个明显的优势。
应用呼唤万兆技术
万兆以太网技术由于是过去以太网技术的延伸,因此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间,这包括以下几个不同的市场领域。
宽带交换机与宽带交换机互联:过去必须采用数个千兆捆绑以满足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,甚至四个万兆捆绑互联,达到40G的宽带水平。
数据中心或服务器群组网络中作为宽带汇聚:目前由于高校承担了众多国家科研课题,采购了大量服务器组成群组甚至组建有高校数据中心。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。
城域网宽带汇聚层与骨干层:在宽带城域网的大量建设中,接入层会有愈来愈多的万兆或千兆以太网上连到城域网的汇聚层,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。
IP存储和SAN存储: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,也可以买现存储设备的备份及灾难恢复。出于成本的考虑下,万兆以太网可以在这个新兴的应用上得到发挥。
万兆:教育信息化的首选
随着互联网的高速发展,各地教育信息化主管部门正在开展教育城域网的建设,为师生提供宽带服务。早期的教育城域网主要继承了互联网建设简单、灵活、开放的技术特点,能够满足师生简单高速上网的需求。随着AD-SL、LAN宽带用户的快速增长,在围绕如何实现对师生进行认证、计费、运营和管理等问题上,在教育城域网建设中引入了认证计费节点设备,但并不能从根本上解决网络健壮性、网络服务质量保证、网络安全、VPN业务、带宽瓶颈、多媒体业务支持等方面的关键问题。
万兆技术和万兆城域网的出现使这些关键问题得到了很大的改善和解决,不仅可以解决网络健壮性、带宽瓶颈、网络服务质量保证、网络安全、VPN业务等关键技术问题,全面支持视频通信、视频流业务、IP话音、多媒体信息等多种业务的建设和运营,而且能够满足学校用户在网络容量、稳定性、安全性等多方面的技术要求。
实际上,由于以太网已经是一种非常成熟、稳定、经济的高带宽技术,因此在城域网的核心、汇集、接入等各个层面中都得到了广泛的应用。而万兆以太网并非以太网技术的简单延伸和提高,也并非仅仅等同于带宽增加十倍,它全面继承现有以太网技术,不影响用户现有业务和服务,满足对现有网络的全面兼容、保护用户投资的基础上,将光以太网技术从局域网延伸至城域网和广域网的更大适用范围中,因为万兆以太网技术既能提供广域网接口也能提供局域网接口,不仅解决了日益突出的带宽瓶颈问题,满足宽带用户规模增加的要求,而且能从网络安全、服务质量、链路保护等多个方面满足宽带IP城域网、骨干IP网承载多业务的要求。
此外,组建万兆教育城域网的核心路由交换设备,都可以方便地实现RPR(动态保护环)协议,可以在环状的光纤通道中充分利用收发这两个通道,实现自愈保护功能,可达到电信级网络要求50ms内自动切换,让数据绕开发生故障的光纤通路,并向监测的网管设备发出故障告警,在排除故障之前,可靠地保障光纤环上业务不中断地传递交换。相比传统的代价昂贵的网络结构,万兆城域网就能够把原先千兆校园网不能有效开展的语音、视频点播等业务的完整实现。
编者的话:对于校园网络的建设,资金的使用是非常重要的。
实际上,相对于原来建设的校园百兆/千兆网络,万兆校园网的设备采购价格还是很有吸引力的。原有校园网的边缘采用百兆技术,核心采用千兆技术,现在可以转变为,在边缘采用千兆技术,核心采用万兆技术。这样的改变方式,对于用户来说,只需追加一点资金,性能就能提高10倍。而且,在保护用户原有投资方面,可以将用户原有千兆设备,移到现有网络的边缘位置,这样一来就可以很好的利用现有设备,同时网络性能得到10倍的提升。因此,将万兆位以太网引入到校园网来说,吸引力是非常巨大的。不过,校园网的提速已经不算是“火车提速”了,而更像是即将突破“音障”的飞机。