第六课、城域网致胜之道：万兆位以太网及其QoS
关注+2004-10-08作者：蓝点
众所周知，大型企业在局域网中拥有足够的带宽，可以处理网络上当前运行的应用业务量。特别是由于大型企业更加广泛地部署千兆位以太网技术，这一点更是毋庸置疑。但是，一旦超出企业边界，在业务通过一个非常关键的纽带从局域网流到广域网或公用网时，业务开始变得拥堵，这个纽带称为城域网(MAN)。
企业以太网局域网业务通过多种技术传送到城域网中，如SONET、WDM或裸光纤技术。通过采用以光纤为介质的以太网技术，客户可以简便地扩充业务，同时象自己的以太网局域网中一样，实现同样的高性能和多种特性。
当前的以太网交换
当前的以太网速度已经超过了其发明人Robert Metcalf的想象。人们从来没有想过，有一天以太网速度会达到10 GB，同时仍能保持原始的帧格式—长1518字节。IEEE委员会最近对以太网作出了最重要的增强，即在802.1Q工作小组定义的标准中，把帧格式提高到1522字节，其中增加了所谓的VLAN (虚拟局域网)。VLAN标记正呈现出很好的发展势头，各个运营商正在努力采用VLAN技术提供以太网服务。与传统的第三层路由不同，这些服务依靠使用简单的分层拓扑检查和管理VLAN标记。
以太网交换ASIC（专用集成电路）可以根据第一层到第七层信息对帧/分组分类。这就可以确切了解帧/分组属于哪个应用/会话，然后能够在逐个应用/流量的基础上实施带宽管理/带宽分配。这种智能通常称为基于策略的服务质量 (QoS)，通过这种智能，集中策略管理程序可以维护与客户、应用及相应服务水平协议(SLA)有关的所有必要细节。
通过先进的QoS，可以为客户提供一条物理以太网连接，不管物理速率是多少(10, 100, 1000, 10000 Mbps)，都可以在硬件中采用速率整形功能，确切地提供客户所需的带宽数量。此外，现在可以在一条物理管道中，在逐个应用/流量的基础上应用优先处理功能，而不象当前SONET/ATM网络那样需要单独的时隙或虚拟连接。这实现了极高的扩充能力，而这在现有的技术中是不可能实现的，同时，作为所有网络工程师预计在以太网中将实现的下一次增长浪潮，QoS已经得到各个标准机构的支持，如IETF、ITU等，因为它使得以太网能够在现有技术上运行。为支持SONET/SDH上以太网协议，IETF (RFC 2878：桥接控制协议)和ITU已经标准化一个可互换的规范，可以透明地传输嵌入VLAN标记、且标记保持不变的以太网帧。
万兆位(10 GB)以太网
以太网演进的下一阶段是万兆位以太网。万兆位以太网能够兼容较早的以太网标准，并全面支持第二层到第七层中的所有服务。这特别适合希望使用一种传输方法提供所有服务的城域网客户。目前在城域网中提供万兆位以太网解决方案，意味着客户可以维护当前的管理、加密和安全应用。在这种情况下，更宽的管道并不意味着他们必须浪费大量的时间和资源，来雇用熟悉过时网络方案的IT专家。由于万兆位以太网很少需要或根本不需要引入，它有助于缩减与推出新型服务有关的前期投资和运营成本。
万兆位以太网与SONET OC-192的性能大体相当，后者的速率最高可达9.58 GB。此外，万兆位以太网在单模光纤上的距离可以扩展到40公里（通过专用负色散光纤可以实现更远的距离，达到100公里），这为备份、灾难恢复和业务连续性等商业级服务带来了重要机会。
由于明智的工程设计可以实现WAN PHY，万兆位以太网可以与OC-192电路和SONET/SDH设备一起运行。这保护了传统基础设施投资，使供应商能够在不同地区中通过城域网(MAN)提供端到端以太网，而不必额外投资于分插复用器(ADM)和其它SONET设备。此外，由于万兆位以太网可以代替或使用现有的城域网链路，因此可以控制工程启动成本。
容量/扩充能力存在问题的大容量连接是应该明确着手部署万兆位以太网的应用，例如城域网POP、互联网对等点、互联网数据中心及需要汇聚的其它连接，如到存储阵列的链路、灾难恢复站点、超级计算集群和流式媒体服务器。万兆位以太网并不只是提供了一条更大的管道，而是为简化光纤和端口管理提供了所需的海量数据汇聚功能。事实上，万兆位以太网可望使要求的端口数量降低10倍。众所周知，效率是经济实用性的关键。一周七天、全天24小时管理网络的成本要远远高于交换机和端口的购买成本。如前所述，万兆位以太网将直接与OC-192对映，这对所有现有的SONET网络都异常重要。相比之下，千兆位链路的带宽要超过OC-12链路，但只相当于OC-48链路的40%。不管采用哪种方式，城域网供应商都不会再浪费极其昂贵的SONET基础设施。
关键优质连接
然而，万兆位以太网并不仅仅是提供了更大的管道。基于策略的QoS是其另一个基本组成部分，Extreme Networks以最有效的方式提供了这种功能。那么，为什么QoS如此重要呢？第一，因为万兆位以太网在初期可能会部署在过量使用的链路上，这些链路要求多得多的带宽。未经检查的过量使用(在QoS缺乏或不足时)几乎是达尔文式的吞吐量方法（即“物竞天择、适者生存”）。例如，带宽密集型UDP/IP业务一般会消耗大量的带宽资源，而TCP/IP业务则获得较低的优先权，迫使会话速度大大降慢或超时。基于策略的QoS允许城域网供应商在提供的特级服务中，设置和强制实施严格的业务门限，有效地防止这种问题。服务配置严格遵守SLA，而不会影响其它服务。然而，这一规则有一个例外，即如果存在没有使用的带宽容量，那么可以为需要带宽的任何其它服务提供多余的带宽。这要远比SONET时分复用(TDM)方法经济实用，SONET时分复用强制配置固定数量的带宽，如果不使用这些带宽，就会造成带宽浪费。Extreme基于策略的QoS功能还有一个优点，即它允许分片为客户提供城域以太网带宽。
万兆位以太网速率的QoS：Extreme Networks的价值理念
通过在万兆位链路上采用Extreme基于策略的QoS，可以简便地开通对时间敏感的业务，如IP语音(VoIP)、流式音频和实时视频，这些应用对时延和抖动都特别敏感。通过Extreme技术，这些应用可以获得所需的处理。基于策略的QoS对传统的客户应用同样非常关键，这些应用的最初目标并不是扩展到企业中，如IPX数据库。当然，这并没有阻止企业推动这些以太网应用，这些应用一般都远远超越原始局限，提供了关键事务型数据。通过支持Extreme基于策略的QoS，城域网供应商可以帮助客户实现商业目标。Extreme Networks在每个端口上提供了八个基于优先权的队列。这可以以特级价格为特级客户提供特级服务。根据每MB价格，各种客户在网络上被分隔开来，金牌客户、银牌客户和铜牌客户分别获得自己购买的相应服务。另一个非常重要的功能是能够根据预定的DiffServ代码点重新映射分组，这也称为“着色”。基本上，着色技术自动强制实施服务水平协议，从而防止客户超越优先权，滥用访问权限。这超出了实施端到端QoS的范畴。
Extreme Networks在为大型企业提供高性能以太网络中拥有悠久的历史，该公司处独一无二的位置，可以与服务供应商合作，协助建设城域网，为客户提供一致的以太网感受。