G以太网的应用研究

毕业设计(论文)题目名称：10G以太网的应用研究学院：计算机科学技术专业年级：学生姓名：班级学号：指导教师：二○一三年十二月二十五日Ⅰ摘要：以太网经受了时间的考验，已成为使用最为广泛的网络，它已不仅仅被应用于局域网，而且也被应用于城域网和广域网。10G以太网是IEEE802.3标准在速率和距离方面的自然演进。10G以太网将以太网的已被证明的价值和经济性扩展到了城域网和广域网。由于10G以太网巨大的应用前景，逐渐被各种企业应用并推广。本文从10G以太网的特点，物理层接口以及使用的光纤材料入手，详细的介绍了这种新型的以太网技术。希望通过本文的介绍，提高对这种新技术的认识。关键词：以太网；10G；应用前景Abstract:Ethernethasbecomethemostwidelyusednetworkthroughthestoodtestoftime,ithasnotonlybeenusedintheLAN,butalsobeusedinwideareanetwork.10GEthernetisthenaturalevolutionofIEEE802.3standardinrateanddistance.10GEthernethasbeenprovedofitsvalueandeconomictothemetropolitanareanetworkandwideareanetwork.Becausetheprospectofapplicationof10GEthernetisbig,enterprisegraduallyapplyandpromotethattechnology.Thispaperintroducedthecharactersof10GEthernetphysicallayerinterface,itsfibermaterials.Ihopethroughthispapertoimprovetheunderstandingofthisnewtechnology.Keywords:Ethernet;10G;applicationprospectⅠ目录1引言................................................................................................................................12.国内外研究动态.............................................................................................................1310G以太网的主要特点.................................................................................................2410G以太网的物理层.....................................................................................................4510G以太网使用的几种光纤媒体.................................................................................56广域网接口子层............................................................................................................6710G交换机.....................................................................................................................6810G以太网的应用前景.................................................................................................89毕业设计总结...............................................................................................................10致谢................................................................................................................................10参考文献..........................................................................................................................111引言随着我国信息化步骤的加快，大数据、云计算、等热门技术的成功落地加速驱动了以太网交换机向10G发展，同时企业的信息应用也全面走向宽带化和融合化，在这一背景下，传统的实现简单连接和数据传输功能的以太网交换机已成为过去，纵观当前整个发展趋势，我们发现以太网交换机正朝着高速化、智能化的方向前进。今天，在企业网络中千兆为骨干、百兆到桌面的结构，将逐渐向10G为骨干、千兆到桌面的结构过渡。从而满足人们对快速以太网的需求，给人们带来超乎平常的体验。语音、视频和其他类型的大数据量数据信息都需要在逐渐融合的网络上频繁传输，IP电话、视频会议、大容量数据库群等应用不仅使网络带宽的需求日益增长，同时也给现有的路由交换产品带来了新的考验。以网真系统为例，网真是一种创新技术，能够通过网络将人员、位置和工作与生活中的事件互连在一起，提供面对面的独特体验，不过系统在使用中会产生连续的常量数据包，这将是目前网络中大多数路由器和交换机难以处理的。传统的路由交换设备已经不能满足现在网络应用的需求，用户对网络带宽和智能化的需求正在增加，而这些给高端网络设备的应用推广带来了机遇。今天，在企业及校园网络中，高校多媒体网络教学、数字图书馆、高清视频会议系统等应用不断展开，企业及校园的骨干网承受着不断升级的压力，从当初的快速以太网到后来的千兆网络，今天又将很快过渡到10G网络。利用10GE高速链路构建校园网、企业网的骨干链路和各分部与本部之间的连接，可实现端到端的以太网访问，进而提高传输效率，为用户提供诸如多媒体业务、数据流内容、SAN等服务。万兆以太网交换机具有高带宽、低时延、网络管理简易等特性，非常适用于企业及校园骨干网络的建设。2.国内外研究动态万兆以太网标准和规范比较繁多，在标准方面，有2002年的IEEE802.3ae，2004年的IEEE802.3ak，2006年的IEEE802.3an、IEEE802.3aq和2007年的IEEE802.3ap;在规范方面，总共有10多个(是一比较庞大的家族，比千兆以太网的9个又多了许多)。在这10多个规范中，可以分为三类：一是基于光纤的局域网万兆以太网规范，二是基于双绞线(或铜线)的局域网万兆以太网规范，三是基于光纤的广域网万兆以太网规范。下面分别予以介绍。1.基于光纤的局域网万兆以太网规范Ⅰ就目前来说，用于局域网的基于光纤的万兆以太网规范有：10GBase-SR、10GBase-LR、10GBase-LRM、10GBase-ER、10GBase-ZR和10GBase-LX4这六个规范。2.基于双绞线(或铜线)的局域网万兆以太网规范在2002年发布的几个万兆以太网规范中并没有支持铜线这种廉价传输介质的，但事实上，像双绞线这类铜线在局域网中的应用是最普遍的，不仅成本低，而且容易维护，所以在近几年就相继推出了多个基于双绞线(6类以上)的万兆以太网规范包括10GBase-CX4、10GBase-KX4、10GBase-KR、10GBase-T。3.基于光纤的广域网万兆以太网规范前面提到的10GBase-SW、10GBase-LW、10GBase-EW和10GBase-ZW规范都是应用于广域网的物理层规范，专为工作在OC-192/STM-64SDH/SONET环境而设置，使用轻量的SDH(SynchronousDigitalHierarchy，同步数字体系)/SONET(SynchronousOpticalNetworking，同步光纤网络)帧，运行速率为9.953Gb/s。它们所使用的光纤类型和有效传输距离分别对应于前面介绍的10GBase-SR、10GBase-LR、10GBase-ER和10GBase-ZR规范。在10GBase-LX4和10GBase-CX4规范中没有广域网物理层，因为以前的SONET/SDH标准都是工作在串行传输方式的，而10GBase-LX4和10GBase-CX4规范采用的是并行传输方式。310G以太网的主要特点万兆位以太网定义在IEEE802.3ae协议中，其数据传输速率达到百亿比特/秒。基于当今广泛应用的以太网技术，万兆位以太网提供了与各种以太网标准相似的有利特点。但同时它又具有相对以前几种以太网技术鲜明的特点和优势，主要体现在以下几个方面。（1）物理层结构不同万兆位以太网是一种只采用全双工数据传输技术，其物理层（PHY）和OSI参考模型的第一层（物理层）一致，负责建立传输介质（光纤或铜线）和MAC层的连接。MAC层相当于OSI参考模型的第二层（数据链路层）。万兆位以太网标准的物理层分为两部分，分别为LAN物理层和WAN物理层。LAN物理层提供了现在正广泛应用的以太网接口，传输速率为10Gbps；WAN物理层则提供了与OC-192c和SDHVC-6-64c相兼容的接口，传输速率为9.58Gbps。与SONET不同的是，运行在SONET上的万兆位以太Ⅰ网依然以异步方式工作。WIS（WAN接口子层）将万兆位以太网流量映射到SONET的STS-192c帧中，通过调整数据包间的间距，使OC-192c的略低的数据传输率与万兆位以太网相匹配。（2）提供5种物理接口千兆位以太网的物理层每发送8b的数据要用10b组成编码数据段，网络带宽的利用率只有80%；万兆以太网则每发送64b只用66b组成编码数据段，比特利用率达97%。虽然这是牺牲了纠错位和恢复位而换取的。但万兆位以太网采用了更先进的纠错和恢复技术，确保数据传输的可靠性。万兆位以太网标准的物理层可进一步细分为5种具体的接口：1550nmLAN接口、1310nm宽频波分复用（WWDM）LAN接口、850nmLAN接口、1550nmWAN接口和1310nmWAN接口。每种接口都有其对应的最适宜的传输介质。850nmLAN接口适于用在50/125µm多模光纤上，最大传输距离为65m。50/125µm多模光纤现在已用得不多，但由于这种光纤制造容易，价格便宜，所以用来连接服务器比较划算。1310nm宽频波分复用（WWDM）LAN接口适于用在66.5/125µm的多模光纤上，传输距离为300m。66.5/125µm的多模光纤又叫FDDI光纤，是目前企业使用得最广泛的多模光纤，从上世纪80年代末90年代初开始在网络界大行其道。1550nmWAN接口和1310nmWAN接口适于在单模光纤上进行长距离的城域网和广域网数据传输，1310nmWAN接口支持的传输距离为10km，1550nmWAN接口支持的传输距离为40km。（3）带宽更宽，传输距离更长万兆位以太网标准意味着以太网将具有更高的带宽（10Gbps）和更远的传输距离（最长传输距离可达40km）。另外，过去有时需采用数千兆捆绑以满足交换机互连所需的高带宽，因而浪费了更多的光纤资源，现在