高速以太網規(guī)劃部署指南
10G以太網已經在去年被推出。在IEEE802.3ba規(guī)范在2010年看中被批準后，目前基于標準的40-和100G以太網交換機和路由器已開始逐步在企業(yè)網絡中部署。
其中的動因很容易被理解：高速下行鏈路需求速度更快的上行鏈路。目前的解決方案、多個10G以太網鏈路的鏈路聚合工作的良好，但是僅僅是提高了速度。
與此同時，針對高性能應用的服務器如今也開始使用10G網卡，并且需要交換機具備更快的上行鏈路。用不了多久10G端口就會成為服務器主板的標準配置，就如同千兆以太網是現在的標準配置一樣。
對于網絡管理員來說，向更高速度的以太網遷移正發(fā)如同以太網聯(lián)盟所說的那樣，肯定需要有一些變化。這些變化大部分是在物理層面(比如新型網線)。同時，一些監(jiān)控和管理設備可能無法跟上HSE(高速以太網)發(fā)展。
此外，HSE可以幫助降低10G以太網設備的價格。美國最大的互聯(lián)網服務提供商(ISP)的一名高級架構師稱：“與其說是100G以太網部署的前奏，不如說HSE正在拉低10G以太網的價格。如果更高速度的以太網非常優(yōu)秀，那么擁有能夠負擔得起的價格并且商品化超過10G以太網的更高速度以太網更棒。”
與其說HSE是一場革命，倒不如說是它們取得了長足的進步。致力于以太網的網絡專業(yè)人員將會用率先感受到40G-和100G以太網。盡管如此，對于我們來說，理解哪些是新功能非常重要。
設計上沒有變化
向40G-和100G以太網遷移不需要修改上層網絡設計、網絡協(xié)議或是應用。美國網絡設計咨詢公司TorreyPoint集團的網絡工程總監(jiān)BrandonRoss稱：“它們的上層結構看起來沒有什么變化。因此沒有任何需要修改的地方。”
這意味著，在交換機之間使用快速生成樹協(xié)議(RSTP)和在路由器之間使用開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議(OSPF)的網絡能夠在HSE端口中繼續(xù)使用這些協(xié)議，不需要進行配置調整。
在企業(yè)網絡中添加HSE端口，應用、數據庫和服務器群同樣也不會受到什么影響。盡管Ross提醒，高速網絡技術的應用將不可避免的暴露出以前不曾經被注意到的瓶頸，不過更低的延遲率和更高的響應速度將是最明顯的成效。比如，網絡遲延以前掩蓋了磁盤的I/O瓶頸，如果目前HSE的速度超過了磁盤的I/O速度，那么應用性能將不會像預期的那樣有大幅提升。
在HSE部署中有一個非常關鍵的問題：即便協(xié)議已經做好了準備，網絡基礎設施是否已經為高速以太網做好了準備?#p#
保持一致
隨著速度的提升，網絡管理和安全系統(tǒng)方面將對捕獲與監(jiān)控信息提出更高的需求。正如一名老話說的那樣“你無法管理你看不到的東西。”換句話說，雖然網絡速度變得更快了，但是看到所有信息的需求不會消失。
向HSE的遷移可能升級網絡管理系統(tǒng)和安全設備，如防火墻和入侵偵測/防止系統(tǒng)。網絡管理員被建議就設備的不掉幀的最大幀速率與廠商進行核對。
高速以太網對使用加密套接字協(xié)議層(SSL)的安全設備提出了挑戰(zhàn)。在千兆和萬兆網絡中，加密和解密SSL信息需要專用的硬件。在處理SSL信息中，即便有硬件的幫助，安全設備將會大幅降低信息的傳輸速度。
在HSE中，SSL信息的性能制約很明顯。除了利用現有的安全設備來緩解SSL性能瓶頸處，網絡管理員還希望考慮部署專用的SSL加解密系統(tǒng)。
另一個關注點是以太網交換機中的“分析”或監(jiān)控端口性能。該功能允許輸入或輸出交換機某一端口(或兩者同時進行)的數據能夠被復制到另一個端口，以重新定向至一個外部分析器中。某些交換機支持多監(jiān)控實例。在HSE環(huán)境下，關鍵問題是在不掉幀的40-或100G以太網鏈路中，交換機能夠復制被監(jiān)控的信息
即便交換機支持這種功能，分析器能否實時捕捉到這些包也是一個問題。而基于軟件的協(xié)議分析器無法勝任這一任務。
我們所需要的是能夠在40G-和100G以太網中完整捕捉信息的、基于硬件的分析器。同時分析器還需要更大的存儲容量。在100Gbps速率下，分析器每分鐘需要存儲750GB的數據。在40Gbps速率下，存儲需求只需要每分鐘296GB，不過我們需要知道這些數值僅是一個端口的需求?；谟布谋O(jiān)控工具通常同時捕獲多個饋入，每個端口都有著相當大的存儲需求。
監(jiān)控表單中的最后一項是HSE環(huán)境下的網絡分流—線路分離能力。并不是所有的網絡設備都整合了監(jiān)控能力，由于管理或技術原因，還有許多設備沒有監(jiān)控能力。
在許多情況下，需要外部網絡分流器。在銅纜和光纖介質中，每個設備都有2至12個端口。與所有的HSE信息監(jiān)控設備一樣，這些設備的關鍵問題是能夠適合不掉包的40G-和100Gbps傳輸速率。#p#
一個標準多重風格
在鏈路層，HSE的許多重要特點是它們在許多方面與以前的以太網版本極像。以太網著名的幀格式并沒有被觸及。幀間空隙并沒有發(fā)生改變。64和1,518字節(jié)的最小與最大幀間距值也都沒有變化(為了適應隧道技術與VLAN規(guī)模機制，IEEE在數年前就已經將最大“包絡”值擴大到了2,000字節(jié))。在幀內容上，新版本也和以前的版本一樣沒有任何變化。
像早期版本一樣，HSE的多物理層定義是為了容納不同間距和介質的需求。某個版本的不同風格僅僅是為內部設備基架準備的，基于銅質或光纖版本的版本是為了在數據中心中使用準備的，而100G以太網的長途版本是為了監(jiān)控40公里以上信息傳輸準備的。
對于企業(yè)數據中心和許多校園網絡，最遠可以監(jiān)控125米信息傳輸的短途版本具有最佳的性價比，最受關注。對于距離較遠的部署，如在校園之間或都會區(qū)部署的高速鏈路，可監(jiān)控10公里或40公里的長途版本可能更為合適。#p#
物理層上的變化
盡管HSE在上層協(xié)議中不需要調整，但是它們在物理層上卻有著很大的差異。40G-和100Gbps技術不僅僅需要交換機和路由器安裝新型收發(fā)器，而且還需要新型纜線、新型連接器和端口。HSE的普及不單單是為交換機和路由器購買速度更快的刀片式服務器，網絡架構也需要改良線纜設備和測試距離限制。
線路概念促進了許多新需求。在目前的千兆和萬兆以太網產品中，信息在每個方面使用單一的路徑。這些在萬兆速率中工作良好，但是在更高速率下，高速光通信中的調制信號表現的非常不理想。工程人員開始在目前的HSE產品中改用并行光通信技術，其可以分離出通過線路中的信息，這些線路均由多個渠道組成，每個的速率都為10Gbps，并且都使用專用的光纖。
盡管目前100G以太網端口在每個方向使用的是10線技術，但是40G以太網采用的是4線技術。
向單線HSE端口的演進目前正在進行中。IEEE802.3ba規(guī)范描述電氣端口應當與每個方向的一個單線協(xié)同工作，但是目前符合這些規(guī)范的產品還沒有出貨。目前40G和100G暫時還在使用多線技術，直至為光纖和銅纜提出新的布線需求才會發(fā)生轉變。#p#
光纖尺寸正逐漸加粗
10G以太網使用的是雙芯光纜，與10G以太網不同，40G以太網目前使用的光纜是12芯：兩組四芯光纖用于向各個方向發(fā)送信息，在兩組光纖之間還有留下四芯光纖用于備份。
多線的100G以太網需要更粗的光纜。因此使用的是24芯光纜：兩個陣列的光纖用于向各個方向傳輸信息，每個陣列由10芯光纖組成，在每個方向各留下2芯光纖用于備份。
40G-和100G規(guī)格的HSE需求“激光優(yōu)化”處理的光纜。對于多模光纖來說，這意味著在100米之內使用OM3光纜。OM4光纜支持的最大距離為125米。
OM3和OM4光纜(多使用淺綠色，以與老式的OM1和OM2進行區(qū)分，后兩種類型的光纜使用的是橙色)被推薦用于10G以太網，但是這并不意味著OM3和OM4光纜能夠在10G和40G端口之間進行互換。
HSE還需要新型光纜，不過TorreyPoint的Ross指出，向云計算的遷移將終結端口和光纖需求日益降低的趨勢。他稱：“在網絡上行鏈路中，人們目前使用的是多重、匯聚的10G連接。當他們向100G以太網遷移時，他們實際上會降低對光纖的需求。”
在HSE光纜中有兩個重要變化：光纖數量和收發(fā)器類型。多線HSE光纜使用的是12芯或24芯，而10G以太網使用的是兩芯。因此，網絡規(guī)劃師應詳細說明需要使用的是10G、40G還是100G以太網用的OM3或OM4光纜。
通常用于40G以太網的收發(fā)器被稱為增強版四通道小型可插拔收發(fā)器(QSFP+)。這種連接器可用于光纖和銅質電纜，類似于在10G以太網中使用的SFP+連接器的放大版。四通道指的是有四對傳輸與接收線路。盡管QSFP+收發(fā)器目前僅支持40G以太網，但是在線路傳輸速度提升后，他們可能在未來會支持100G以太網。
目前，100G端口使用的是C封裝熱插拔收發(fā)器(CFP)，其要比智能手機和支持24芯單模光纜在外形方面稍大。雖然QSFP+更為普及，但CFP收發(fā)器也可以支持多模光纖和銅質電纜。CFP的小型化版本被稱為CXP，支持各種HSE版本，但是并未被廣泛使用。
與光纖相比，對銅質電纜的需求要簡單許多。和光纖一樣，HSE銅質電纜使用的是多傳輸與接收通道，在10G以太網中每個可以承載一個線路。
銅端口可用于40G和100G的高速以太網，但是僅用于短距應用，如在一個機架中進行連接或在數據中心兩個毗鄰機架間進行連接。根據目前使用情況，HSE銅介質連接最遠距離約為7米。
用于40G以太網的QSFP+收發(fā)器為銅介質。某些大型企業(yè)數據中心已經使用10/40G機架頂交換機。對于10G服務器連接，它們支持48個SFP+端口，對于交換機與交換機之間40G以太網上行鏈路，其支持4個QSFP+端口。
向HSE遷移肯定需要一些變化，好的方面是，這些變化演進的比較自然，能夠被逐漸接受。在這些年里，以太網發(fā)生了許多變化，但是與上一代相比，HSE網絡中的信息仍然保持著相同的基本特征。
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