ATM与千兆以太网.docx
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ATM与千兆以太网.docx
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ATM与千兆以太网
前言
INTERNET是全球最大的计算机国际互联网,通过它用户可以获得大量的信息和资源。
同样,INTERNET的发展也导致了INTRANET的出现,INTRANET给各行业带来了全新的生命活力。
呈几何比例增长的用户频繁地点击WEB、发MAIL来获取各种信息,使网络流量大量地涌入主干,使得原先的网络流量格局80/20发生了逆转,主干的流量不再是20%。
局部的高性能处理器使终端不再是瓶颈。
100M的网络方案已远不能满足今天的发展。
在5年前,一个每秒达到1000兆位的LAN看起来简直就是浪费,但是在今天,它是一个合理的投资。
LAN的应用所产生的业务类型比以往都有更多媒体形式,包括用户间共享更多的图形、影像和动态文件。
此变化的另一方向为实时多媒体应用的出现。
比如,视像培训即我们身边的常见应用.
作为一个基本的要求,事实上------不管是622兆的ATM还是1000兆的Ethernet,必须建造快速主干以满足更快的网络需求。
在今天,不同的因素集中在不断扩展的LAN的带宽需求中。
网络向高带宽过渡,必须是合理、可靠的。
目前校园网主干网的技术是以快速以太网、ATM、FDDI等为主。
将FDDI升级,而提供千兆位的带宽成本较高,因而千兆级的校园网的主干技术只有两种选择:
用千兆以太网取代快速以太网或采用ATM。
自从1992年以来,ATM就开始独占掌握高速LAN的思想,成为主流,即使是交换技术和快速以太网的出现。
ATM根本上允许在以SONET的速率处理多种业务类型和拓展,同时ATM发展比较成熟。
以太网技术经历了从共享的Ethernet到10兆的交换和100兆快速Ethernet的过程;随着GigabitEthernet的出现,这些庞大的基于Ethernet的设备、适配卡和交换器使得带宽达到1,000Mbps的GigabitEthernet也比较适合作为一个主干核心。
那么,在主干之争究竟鹿死谁手呢?
下面是GigabitEthernet和ATM的性能比较
GigabitEthernet
优点
●价格比较低廉
●升级比较方便
●采用许多与Ethernet和FastEthernet相同的管理,不需要追加管理投资
缺点
●工作站和服务器无法获得高吞吐量性能的好处
●缺少新的交换和路由硬件
●由于通过的铜线和共享式网络,使其距离受到限制
●没有服务品质的保障
●标准目前还没推出
ATM
优点
●许多厂商已经推出可用的产品
●保证服务品质(QoS)
●可靠地、可扩展的带宽
缺点
●需要重新对管理人员进行培训
●相对来说比较贵,需要构造新的网络基础设备
●标准尚待完善
我们就上面的几点进行细致地分析:
目前,尽管热衷于ATM的支持者开始认同GigabitEthernet,而且GigabitEthernet厂商的产品已经逐步成型,并在第三层交换和QoS方面开始增强;但是ATM方面的MPOA(multiprotocoloverATM)协议已经完成。
并且,在ATM交换网络已开始广泛使用PNNI(privatenetwork-to-networkinterface)进行配置。
G
GigabitEthernet
GigabitEthernet是构造园区主干的明智选择。
WHY?
Ethernet和FastEthernet占据着LAN80%的份额,同时GigabitEthernet在不断的扩展和改善,因此用户选择GigabitEthernet就是一个合乎逻辑的选择。
由于具有相同的Ethernet环境,因此不需要为frame和media转换和分组而耗费性能。
就可在不同的的LAN类型(Ethernet)之间正常的进行通信。
总之,GigabitEthernet可简单地提供高带宽,具有注目的价格和性能。
每个switchport低于$2,000,用户具有2Gbit/s的能力,相当具有8个155-Mbit/sATM和2个622-Mbit/sATM的带宽。
A
ATM
如果纯粹地从带宽来考虑,那则是gigabitEthernet的一个诡计。
但是规划一个较大的园区或企业网主干就必须考虑到:
容错、可预测的应用响应时间和用户的低开销。
ATM能够做到这一点.,同时ATM已经在数千个园区/企业网主干和服务提供者的环境中配置,在许多比较大的网络(达到或超过300个交换器)中PNNI已得到成功的应用。
G
GigabitEthernet
1997年推出了可用的GigabitEthernet产品,具有第二层交换、线速的路由、简单的设计和低廉的价格的特点。
GigabitEthernet具有便宜的带宽,但在拥塞的时候,QoS就变得十分重要了。
GigabitEthernet设备以不同的机制去保证高优先级的、时间敏感的业务通过。
这些机制允许特殊的VLANs[virtualLANs],、end-stations或应用获得QoS优先级,它们能够通过交换口优先级、VLAN的划分、802.1q[theIEEEdraftstandardforbridgedVLANs]、802.1p[theIEEEdraftstandardfortrafficclassanddynamicmulticastfilteringinbridgedLANs]、RSVP[resourcereservationprotocol]、TCPsocket[Layer4switching]进行控制。
A
ATM
GigabitEthernet的所有的QoS的特点尚待实现,而且必须经过升级到基于帧的网络下部构造。
ATM提供天生的QoS能力,使预测应用响应时间成为可能,此外,还提供不同的业务类型(constant,variable,available,andunspecifiedbitrates),ATM也支持PNNI-1,最佳的QoS—动态路由协议。
同时,ATM信元比较小,只有53个字节,比较适合于要求比较高的应用,如高品质的VIDEO。
‘古典’的Ethernet不能在2个应用间进行识别或提供QoS的识别,因此Ethernet不适合管理和支持多业务类型。
GigabitEthernet只是以太网的一种。
厂商尝试去构造QoS----使Ethernet具有类似ATM的品质。
除了要为QoS做出牺牲外,由于没有统一的标准,在一个非常巨大企业网环境里,这些QoS特性在通过不同厂商的设备上无法作到互操作性。
基于ATM的交换机已经被广泛的使用和证明是具有很好的互通性。
G
GigabitEthernet
对于ATM,用户究竟是需要新的协议PNNI、NHRP、[nexthoproutingprotocol],MPOA,andLANE[LANEmulation]加入LAN还是宁愿要‘GOOD’的IP,GigabitEthernet就能够满足IP。
A
ATM
GigabitEthernet虽然很好的支持IP,LANE和MPOA是ATM与局域网互连的协议,GigabitEthernet作为一种新的技术,它还是要必须支持ATMLANEandMPOA。
同时GigabitEthernet作为一种Ethernet技术要实现多服务、QoS,除了要具备原有的以太网技术,还需要802.1p/q,RSVP,DHCP[dynamichostconfigurationprotocol]、子层管理和综合的服务,象控制负载、保证服务利用率。
多协议支持对于大多数环境是必须的.不象第三层GigabitEtherne仅仅支持IP和IPX,ATM提供多协议业务的线速路由。
另外,如果在WAN和MAN环境下,使用GigabitEtherne受到限制,而且ATM能够跨越WAN和MAN,而且可以在桌面主机服务器主干的单一构造下具有伸缩性,便于网络的设计和管理.
G
GigabitEthernet
首先,ATM是WAN的技术,而不是一项LAN的技术.比起LAN的带宽来WAN的带宽显得更加昂贵.当你购买了LAN以后,它就属于你自己的,而且不需要太多的投资.而且Ethernet可以有10M100M->1000兆,在未来12个月内,将会达到10-Gbits/S.
A
ATM
今天,ATM具有链接T1[1.544-Mbit/s]到OC12[622-Mbit/s]的速率,在1998年能够达到OC48[2.4Gbit/s],在1999年达到OC192[10Gbit/s],同时不受物理媒介的限制。
举例,一般OC12一般可以在40公里.对于GigabitEthernet使用单模光纤和多模光线距离分别能够达到3公里和500米.
G
GigabitEthernet
大体上GigabitEthernet能够实现更有效的数据带宽。
因为,它的简单、Ethernet的‘遗迹’和价格在与ATM相比,总体花费比较低,不需要新的培训,边缘设备不需要进行帧和信元的转换。
而且,许多ATM的内容还在讨论。
网管员不需要在MPOA标准和ATMLANE厂商性能、一个设备的SVC的数量上犯错。
同时,他们不关心多址广播和广播在厂商的BUS[broadcastandunknownserver]的过多负载。
A
ATM
OK,讲到主干的网络管理了。
它是用户重要考虑的对象,GigabitEthernet没有‘out-of-band’的能力去增强管理,没有链接差错诊断、RMON[remotemonitoring]的功能。
相反,ATM交换器提供每个链接和每个链路的状况。
它也具有合理地去监控标准的基于VLAN的LANE和MPOA服务器的能力。
所有的一切在一个集中式网络运行,基于信元的的ATM技术具有F1到F5OAM[operationsandmanagement]流程去增强管理和具备通过不同的流程层的差错管理能力。
更大程度上的,ATM能够降低用户的费用。
因为ATM网络能够通过园区网、企业网、WAN、MAN的环境下对网络结构和配置进行达到最优化的效果。
综述
本综述主要是为上述文字进行补充和总结,不做重复赘述。
为了在网络主干上实现多元化、高带宽及实时数据传输,使网络主干具有高带宽、高速、低时延和QoS,目前出现了主要的两种技术:
ATM技术、GigabitEthernet技术。
GigabitEthernet是传统的以太网的发展,同Ethernet和FASTEthernet具有相同的帧格式和长度,速率可达到1Gbit/s。
从Ethernet结构的网络和FDDI主干向GigabitEthernet可实现无缝升级,是一种引人注目的主干升级方案。
GigabitEthernet标准据说将于1998年6月23日在IEEE会议上通过。
GigabitEthernet以太网联盟目前已经有120家支持厂家,能够提供产品的只有20多家,比较有名的有ExtremeNetworks、CISCO、FOUNDRYnetworks等。
在技术方面,GigabitEthernet除了与原先的Ethernet相兼容外,在物理层上与Ethernet和FDDI采用相同的FIBREChannel传送标准及8B/10B编码方式,可以与FDDI相兼容
但是,标准尚未完全。
GigabitEthernet关于双绞线(5类UTP、STP/COAX)传输的标准1000BASE-T仍在制定中,由IEEE802.3AB工作组负责,预计会在1999年3月出台。
除此之外,GigabitEthernet的在路由方面必须采取新的技术---第三层交换。
在一个GigabitEthernet的Ethernet中继线路上,每个方向每秒可以传输140万帧,而如果联网的话,数据量将超过上述的数倍,相比之下,传统的高端路由器只具备几十万帧能力。
目前,第三层交换主要是有基于ASIC芯片的硬件路由、MPOA、IP交换的路由方式,标记交换的路由方式。
基于ASIC芯片就是用硬件路由代替软件路由,以较低的投资可以很快见效。
IP交换(非公开)是由IPSILIONNETWORKS提出的,不过公司已被NOKIA收购,无法成为标准。
在标志交换技术中,有CISCO的标记交换(Tagswitching)、IBM的积累路由式交换(AggregateRouter-baseIPSwitching,ARIS).3COM的FASTIP。
目前IPSwitching由于没有形成统一的标准,所以各个厂家的技术正合并到MPLS中;但MPLS尚在制订。
由于技术还在实验阶段,用户投资无法得到保护。
MPOA虽然已经制订,但它是在ATM上实现的。
一些基础设施方面的问题可能对GigabitEthernet产生不利的影响,其中,各种网络阻塞将导致问题。
例如,服务器、网卡、总线及其它网络构件跟不上GigabitEthernet的步伐;如果主存储器及超高速缓冲存储器小于1M的肯定会出现过载现象。
大多数GigabitEthernet采用全双工机制,它有其优点,但它也可使网络拥挤不堪,这就要求交换机内部有能力处理负载较重的情况。
在802.3X中规定:
交换缓冲在不能继续接收数据时,接收方应通知发送方停止传送,以免出现缓冲区溢出的现象;这一方法同Ethernet、GigabitEthernet是相兼容的,但有些认为,这样只是将网络拥塞现象从网络的一端移到另一端。
由于Ethernet的固有特性,网络传输速率达到1Gbit/s,最大网段降为1/10,使网络直径大大缩小,使其无法成为扩展到WAN的技术。
IEEE802.3工作组通过修改技术标准,使GigabitEthernet可不必遵守100BASE-T采用的方式,但连网必须采用中继器和交换器功能的HUB,连接距离可达到500米和2000米。
其中对GigabitEthernet的载波扩展方式增加了CSMA/CD(载波侦听多路访问/冲突检测)载波时间的最小值,由65个字节增加到512个字节。
小于512个字节将会被追加一个载波扩展,使传输不至于在发送端检测到冲突之前就结束。
ATM在定义QoS方面优于GigabitEthernet.ATM具有可保证的服务质量、优先级别分配和流量控制。
此外,ATM的信元(53个字节)容易对不同的通信流进行细微的混合。
平滑、恒定的信息流量对重视实时性的通信(如视像、声音)尤为重要。
而在Ethernet中,帧的长度在64—1500字节之间变化,信息流混合难以预测,这就决定了在传输实时性应用方面ATM优于GigabitEthernet。
GigabitEthernet在QoS方面虽然不如ATM,但目前依然在迈进。
GigabitEthernet通过支持RSVP(resourcereservationprotocol)和RTP(real-timetransportprotocol)、RTSP(实时流协议)以及前面提到的802.1p(优先及广播流)、802.1q(VLAN标记)和全双工链路。
GigabitEthernet尽管提出了这些协议,但遗憾的是部分协议还在酝酿中,其结果还不得而知。
在基于IP的语音和视频传输上,GigabitEthernet是具有一定的优势的。
对于GigabitEthernet所使用的RSVP协议来说:
它是用于以太网中的一种协议,它将QoS的功能加入TCP/IP当中,使Internet传送图象成为可能。
RSVP最大的优点在于兼容现有的网络形态,使用户不用抛弃现有的Ethernet类型网络也可支持视象传输。
但是,它还是有缺点的。
无论如何TCP/IP不是针对视象传送的协议,而是用来传输数据的,RSVP为了使网络能够依顺序的传送信号并提供稳定的带宽,必须在帧上添加许多标志,这更增加了网络的负担,从而降低了网络的效率。
在1997年,CISCO、BAY、LUCENT及CABLETRON等公司通过类似的并购活动来充实自己的GigabitEthernet技术。
在标准未出台之前,GigabitEthernet市场并不稳固,各厂商为了迎合用户的需求而采用了不同的解决方案。
虽然相关产品(交换器、HUB、路由器)都有面世,但各厂家提供的系统有许多不同之处,并不是所有的厂商都能够对现有的产品提供升级支持,升级时可能不得不完全淘汰原有设备,使其成本上升。
相比之下,ATM技术作为一种比较成熟的技术,目前已经进入商用阶段。
与GigabitEthernet相比,较大弱点就是在价格方面,这当然是和ATM优势有关的。
为何大家对ATM技术有兴趣?
有四个基本原因:
●因为不论所用的是哪种终端设备,ATM已经变成资讯互连的世界共通标准,这是国际间各种不同标准组织及工业界所得的共识,而不是由某一单一厂商所推出的技术或策略。
●由以往的使用历史来看,LAN与WAN所用的传送技术不同。
这会造成网络的复杂性,因为需要将LAN连接扩展到城市,全国,甚至全世界。
ATM技术是一种可以让LAN与WAN使用同一种传送的技术,因此将来ATM网络持续建设後,区域与广域网络的界限将会模糊,而成为同一种网络-ATM网络。
●今天,对语音、数据、视讯等不同的信号须经过不同网络来传送,这是因为这些信号有不同性质。
举例说,数据信号的特性是“突发性”(bursty)–不会持续很长的时间,但是大量资料在愈短时间传送愈好。
语音与视讯信号就不同,传送的数量较平均,但是对于资料送达的时间与次序非常重要。
对ATM而言,不再需要不同的网络,因为ATM技术可以同时传送语音、数据与视讯等信号。
●如上所言,ATM是一种新的通信标准,它可以提供不同速率的服务,从Kilobit到Gigabit。
ATM有几个重要的优点
●同一个网络-ATM将为不同的资料形态(语音、数据、视讯等)提供单一形式的网络,这种整合的网络将可改善网路的效率与管理性。
●提供新的服务-由於其高速及可整合传送不同的资料形态,ATM网络将可创造出新的服务,例如桌上型多媒体。
●相容性-因为ATM不是依赖单一种的传输媒介,而是可以与现在布放的各种传输媒介网络相容。
●渐进式的整合-ATMForum与其他的标准组织正努力於将现有网络逐步地加入ATM网络的优点,进而能提供新服务。
●简单地网管功能-ATM是一种可适用於区域性、校园骨干网络、公众及私有广域网络的技术标准。
因为这种网络的一致性,可以简化网管系统而用於各种不同阶层的网络。
●长远性的架构-资讯与电信工业界正对ATM集中全力发展与标准化,因此ATM以设计成可扩充性与弹性∶
o地理的距离
o使用者的数目
o接取与trunk的频宽
这种可扩充性与弹性将确保ATM技术会长时间使用。
ATM可以与现有的LAN/WAN技术并存,现已有许多ATM规格制定完成,来保证可从现有网络技术(如FrameRelay、
Ehternet、TCP/IP)和缓地整合成ATM技术。
ATM的设备、服务与应用今天已经完成而且已用现有网络上了。
从应用方面来讲,对此ATM论坛推出了许多协议,从1991年就开展将ATM技术应用于局域网的标准化工作。
LANE作为ATM最成功的应用之一,它可使原有局域网的终端硬件和软件不需要做任何改动,享受ATM技术带来的好处。
●1994年底ATM就完成了局域网仿真用户—网络接口(LUNI,LANEmulationUser-to-NetworkInterface)标准的草案。
通过LUNI,所有局域网的用户可以和其它LAN用户和ATM服务器、ROUTER、网桥进行互通、互连、互操作。
●作为ATM应用的LANE技术,在实现FDDI网络与ATM网互联时,LUNI需要先将分组数据转换成Ethernet和TokingRing的帧格式,再由LAN-ATM转换器将其转换成ATM信元的格式。
●1995年一月批准的LANE1.0很容易实现Ethernet和令牌环与ATM主干,服务器与其它资源的连接,这样,网管员可以建立与物理广播域功能相同的虚拟广播域,这是操作系统和TCP/IP应用所要求的。
LANE1.0只能提供UBR发送所有的仿真数据,无法保证
带宽,同时LANE1.0不能够很好地应用于多址广播服务。
它
不能够区别对待各种通信量,因而高优先级信息流或者对延迟
敏感的信息流可能会在低优先级高带宽信息流之后传输。
因
此,对于更为复杂的应用进入ATM网络中,如何提供ATM服
务,如QoS。
●1997年7月批准的LANE2.0就很好地解决了LANE1.0的问题,同时还包括现在很热门的MPOA---ATM网络的第三层交换技术。
MPOA的出现,使得允许ATM网络作为一个逻辑路由器中继段,从而它可以把网络层信息映射到LANE信息。
使LANE对ATM第二层是透明的,而MPOA使ATM对第三层是透明的。
相反,LANE作为MPOA的桥接部分,仍然用于处理不能通过路由选择的通信量,如SNA、NETBIOS。
●LANE2.0提供的服务并不限于QoS和MPOA,还包括LLC多路转换技术。
同时,在LANE1.0支持VBR的基础上,还可以选择ABR,充分利用可用带宽。
此外,新规范同时减少了多址广播所需要的带宽。
LANE2.0还有一部分尚未完成:
LNNI允许各种LANE服务器相互通信,使大型LANE实现多个BUS和LES,有助于在多址广播的情况下,吞吐量仍能保持很大。
LNNI有望在1998年8月份完成。
●ATM论坛的ILMI(中期本地管理接口)产生于1992年,其功能还不是很完善,只允许用户查询网络结构的统计量、基本状态和ATMUNI物理接口的使用情况。
ILMI作为一个过渡性接口,许多功能仍未被永久性标准所代替,由IETF定义的ATM管理信息库,即ATOMMIB,它包括用户需要管理ATMPVC的多个信息,如详细的状态和连接报告,SVC的业务量统计,ATMAAL层的统计。
SVC的引入将要求计费功能。
为了提高ATMPVC和SVC的性能价格比,用户需要基于每个连接上的用途统计报告和计费清单。
●两种已经建立的网络管理协议标准为进一步开发ATM网管能力奠定了基础,它们是IETF的简单网络管理协定(SNMP)和基于OSI的公共网络借口协议(CMIP),随着过渡性管理工具的发展,这两中协议与SVC协议的结合对ATM是至关重要的。
●多目标控制增加了复杂性------不同应用对ATM中各种不同业务的质量要求差别甚远,话音对时延敏感,数据对误码率要求苛刻,而视频业务对时延与误码率均有要求。
这是一个多目标控制问题,比起分组交换和电路交换要复杂地多。
●ATM网络中的流量控制问题---在ATM网络中,一般采用‘合同制’的方式,它是通过计算网络剩余的带宽是否满足需求,如满足则接入呼叫,如不满足就拒绝。
用户在申请呼叫时,需要提出服务质量要求、业务性能参数,对于一个普通用户来讲,提供这些参数非常困难,对于专业用户来讲也是相当困难的,而且涉及到的CAC(允许接入控制)还在研究中。
当用户的数据超过申请的带宽时,目前通常采用‘漏桶’的机制来处理,即一部分用户信息将被丢失或作超时处理。
为了保证信息的安全传输,用户必须申请更好的带宽,但用户可能会付出不必要的费用。
●如果ATM允许接入的用户大于按峰值速率分配的数,这些信源一旦同时发出信息,必定会超过系统容量而导致信元丢失。
公用网的ATM的应用
由于ATM第一次提供了一种唯一的、标准的通用技术,同时又要支持现有和将要出现的数据传输协议,如X.25、帧中
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