自从2002年年中IEEE802.3ae标准通过以来,10G以太网口的销售量从每季度几百口增长到每季度几万口.10G以太网部署的快速增长主要是由于以下因素:10G以太网每端口的价格已经大大降低——目前,10G以太网的价格还不到2002年中期的五分之一。.因此,在智能模块化交换机中,目前10G以太网的性价比(包括光纤成本)与基于光纤的千兆以太网相差无几。新光纤扩展了10Gb以太网的部署——新光纤现在允许在从数据中心到配线间的任何地方部署10Gb以太网,同时扩展现有的光纤布线。带宽继续增长——首先,到2004年底,千兆以太网到桌面的部署已达到每季度数百万个端口。如此广泛的部署大大增加了网络其他部分的超额使用。10Gb以太网有助于将超额订阅减少到网络设计最佳实践所需的水平。其次,服务器适配器和PIC总线技术的发展使服务器能够产生超过7Gbps的流量,这增加了对服务器使用10G以太网连接的需求。最后,新的应用程序对企业园区、数据中心内和数据中心之间的10Gb以太网性能提出了要求。以下部分详细介绍了这些应用程序。因为10Gb以太网仍然是以太网,它可以利用多年来发展起来的以太网技术,并简化向这种更高速度技术的迁移过程。与之前的快速以太网和千兆以太网一样,10千兆以太网采用IEEE802.3以太网MAC协议、以太网帧格式和帧大小。它支持标准的以太网服务,例如802.3ad链路聚合,可以将多达8个10G以太网链路聚合成一个虚拟的80Gbps连接。由于10G以太网也是一种全双工点对点技术,它可以同时支持来自链路两端的流量,而不会造成数据包冲突。因此,它没有固有的距离限制。最大链路距离取决于传输机制和传输介质光纤,与以太网冲突域的大小无关。10G以太网的物理层接口通常使用如下命名约定:prefix="10GBASE-"=10Gbpsbasebandcommunication;第一个后缀=介质类型或波长(如果介质类型是光纤);第二个后缀=PHY编码类型;第三个后缀=WWDM波长或XAUI通道数。例如,10GBASE-LX4光传输模块使用1310纳米(nm)激光束、LANPHY(8B/10B)编码和4个WWDM波长。10GBASE-SR光传输模块采用串行850nm激光束,LANPHY(64B/66B)编码,1波长。IEEE802.3an任务组计划在2006年晚些时候通过双绞线铜缆(10GBASE-T)对10吉比特以太网进行标准化。从园区分布层到配线间的现有光纤布线中有75%以上是FDDI级的(62.5微米)多模光纤(MMF)。距离要求通常超过100米(m)。因此,要在现有的FDDI级MMF上为配线间部署10G以太网,通常需要使用10GBASE-LX4光传输模块。10Gigabit以太网可插拔接口有多种形式,例如XENPAK、X2和XFP。从部署的角度来看,这些外形规格之间的主要区别是:1)给定外形规格支持的10Gb以太网物理接口的宽度;2)物理尺寸。例如,由于空间限制,XFP外形目前不支持10GBASE-LX4和10BASE-CX4光传输模块。只要链路两端的10G以太网物理接口类型(如10GBASE-LX4或10GBASE-SR)相同,不同类型的接口就可以进行光传输互通。许多网络管理员正在考虑是聚合多个千兆以太网链路还是部署单个10千兆以太网链路。和以往一样,这两种方法各有优缺点,需要根据实际情况选择合适的方法。然而,10吉比特以太网可以提供一些超过聚合多个千兆以太网链路的重要优势:减少光纤使用——10吉比特以太网链路使用更少的聚合方法。后者需要为每个千兆以太网链路使用一根光纤束。10G以太网的这一优势可以降低数据中心布线的复杂性。对于那些由于成本原因可能无法铺设更多光纤的园区环境,10G以太网可以更有效地利用现有的光纤布线。对大数据流的更强支持-由于终端设备的数据包排序要求,聚合千兆以太网链路可能仅限于1Gbps数据流。相比之下,由于单个10Gb以太网链路的容量更高,10Gb以太网可以更有效地支持生成多Gb数据流的应用程序。更长的部署寿命-10GB以太网可以提供比多个千兆以太网链路更大的可扩展性,从而延长部署的寿命。最多可将8个10Gb以太网链路聚合到一个虚拟80Gbps连接中。现在可以通过从数据中心到配线间上行链路的现有光纤电缆部署10Gb以太网(如图1所示)。随着终端设备连接带宽的增加,10G以太网的部署可以继续扩展到网络核心之外,从而提高网络的可扩展性。例如,到2004年底,到桌面部署的千兆以太网已达到每季度数百万个端口。如此广泛的部署极大地增加了配线间上行链路的超额使用,特别是考虑到超过90%的配线间流量流经上行链路从北到南的方式。在20世纪90年代后期,通常的做法是为具有冗余千兆以太网上行链路的桌面部署10/100以太网。如果每台交换机连接192个用户,则超额订阅比率约为19:1。根据标准网络设计最佳实践,配线间带宽超额配置应在15:1和20:1之间,因此这在规则范围内。然而,随着近年来千兆以太网在桌面上的日益普及,这些超额订阅比率迅速攀升至48:1,甚至96:1。即使配线柜上行链路增加到两个或四个千兆以太网通道,情况也没有改善。将10Gb以太网上行链路部署到当前的交换解决方案有助于将配线间超额订阅恢复到网络设计最佳实践范围内,并允许根据未来的需求容量进一步扩展带宽。借助10Gb以太网,IT经理现在可以将他们的网络存储环境提升到一个新的水平,并利用基于以太网的网络来支持最苛刻的存储解决方案,例如:通过数据中心备份和灾难恢复提高业务持久性连续性-为了为了满足严格的业务要求,企业一直面临着如何制定具有成本效益、安全且可扩展的业务连续性和灾难恢复策略的挑战。企业采用城域存储网络的一个重要原因是,他们需要在异地建立备份和远程镜像,以扩展已经达到容量限制的数据中心,或者集中位于多个园区或位置的数据中心资源。10G以太网的远距离传输能力,使企业可以在相距80公里的两地之间提供高速网络连接。使用光放大器和色散补偿器可以进一步延长传输距离。因此,企业可以支持此范围内的多个园区进行存储到服务器和存储到存储的数据传输。利用10G以太网和智能交换所提供的高带宽、低延迟和安全性,企业可以更轻松地实现企业存储系统中一些远程组件之间的无缝数据传输。图4显示了一个10Gb以太网基础设施,它可以支持所有基于IP的城域解决方案和技术,包括网络附加存储(NAS)、互联网小型计算机系统接口(iSCSI)、IP光纤通道(FCIP)和网络数据管理协议(国家发展计划)。对于需要更高带宽聚合、更长距离、更低延迟和支持非IP技术(例如光纤通道或IBM的企业系统连接[ESCON])的部署,在城域网(MAN)中,高容量、独立于协议的存储访问并提供传输功能。这种基于光纤的城域网的关键存储应用包括:备份、远程镜像、灾难恢复、集群和存储外包。同步镜像需要极低的延迟和高带宽,而10Gb以太网可以提供这些元素的理想组合,以满足这一关键任务业务需求。用于高性能数据共享和存储整合的网络附加存储(NAS)——NAS已成为基于IP的存储整合和文件共享的主流部署方法。NAS广泛用于许多环境,包括协作工作组开发、工程设计、电子邮件、Web服务和一般文件服务。由于NAS操作系统的可定制性,NAS文件服务器可以极其有效地处理I/O。这使得以线速填满多个千兆以太网通道变得容易。因此,企业迫切需要采用10G以太网进行NAS归档集成,如图5所示。此外,越来越多的企业需要为NAS文件服务器建立10G以太网直连,以支持单一数据的高性能应用。流超过1Gbps。相比之下,802.3ad链路聚合无法支持此类应用。除了提供对共享文件的高性能访问外,10Gb以太网基础设施还可以利用网络数据管理协议(NDMP)等协议进行服务器到服务器复制和磁盘备份。集群和网格计算旨在满足需要密集CPU计算、任务处理和I/O传输的应用程序的要求。这些应用程序需要多台服务器才能高效地完成工作负载。集群为将计算需求扩展到多个服务器提供了一种经济高效的方法,允许多个计算节点作为一个大型虚拟计算节点一起工作。集群应用对计算节点之间的互连性能极为敏感,因此对连接这些节点的网络基础设施提出了很高的要求。因此,可以通过10Gb以太网的低延迟最大限度地提高网络性能来大力支持集群应用程序。为了最大限度地减少服务器延迟和CPU负载,企业正在采用新颖的服务器端技术,例如系统级I/O加速、TCP/IP卸载引擎(TOE)和远程直接内存访问(RDMA)。网络和服务器性能的这些重要进步还可以受益于广泛部署的以太网和IP技术提供的互操作性、管理和投资保护优势。由于价格和性能目标的实现、新光纤接口支持更广泛的部署以及越来越多的新应用对带宽的要求不断提高,10吉比特以太网的部署正在迅速增长。然而,10GigabitEthernet只是更广泛的交换解决方案的网络接口。成功的10Gb以太网部署还包括领先的智能交换服务,例如集成安全性、高可用性、交付优化和增强的可管理性,为新应用程序提供必要的支持。
