隨著企業(yè)的不斷發(fā)展，企業(yè)不得不考慮到擴建基礎(chǔ)設(shè)施。隨著各個工作站的帶寬升級到了100M，如果服務(wù)器和集合點(比如交換機集群)的帶寬卻和工作站相同，這樣的網(wǎng)絡(luò)勢必造成性能瓶頸，這時我們可以考慮千兆以太網(wǎng)。
為什么要用千兆以太網(wǎng)
　　看看我們能從千兆以太網(wǎng)身上得到什么吧：
　　1、 通過增大了帶寬來獲得更高的性能，并且消除了網(wǎng)絡(luò)傳輸瓶頸。 
　　2、 廣泛的部署能力，使用1000Base-T的第5類銅線電纜上的千兆位技術(shù)，不需要重新布線。 
　　3、 利用千兆位服務(wù)器網(wǎng)卡和交換機，通過鏈路聚合實現(xiàn)多個千兆位的速度。 
　　4、 全雙工能力，允許同時接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，這樣相當于將有效帶寬翻倍。 
　　5、 其服務(wù)質(zhì)量(QoS)特性，可用來幫助消除視頻抖動和音頻失真。 
　　6、 采購和擁有成本低廉
　　在100M快速以太網(wǎng)興起了之后，眾多的真實案例都向我們展示了那些具備遠見卓識的企業(yè)是如何通過采用能夠10倍地提高其網(wǎng)絡(luò)速度的快速以太網(wǎng)技術(shù)將其競爭對手遠遠甩在身后，的確，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不在只屬于IT業(yè)了，它走進了各個行業(yè)，走進了我們的生活……
　　現(xiàn)在的情況非常的相似。據(jù)我所知，從2000年下半年開始，就已經(jīng)有高瞻遠矚的企業(yè)用戶們開始應(yīng)用千兆以太網(wǎng)了――另一種能夠10倍地提高網(wǎng)絡(luò)速度(這次可是從100 Mbps提升到1000 Mbps)的技術(shù)，而且，從實際中也可以看出，他們已經(jīng)借此取得了商業(yè)上的迅速回報。今天，千兆以太網(wǎng)技術(shù)也正以驚人的速度而席卷全球。各類企業(yè)已經(jīng)不再滿足于低速應(yīng)用、對圖形圖象的低速訪問、與互聯(lián)網(wǎng)站點的低速交互過程以及通過網(wǎng)絡(luò)進行的低速通信。千兆以太網(wǎng)已經(jīng)將這些應(yīng)用從低速網(wǎng)絡(luò)中解脫了出來。 
　　今天，對千兆以太網(wǎng)技術(shù)的熱情正在全世界蔓延。各類企業(yè)已經(jīng)不再滿足于低速應(yīng)用、對圖形圖象的低速訪問、與互聯(lián)網(wǎng)站點的低速交互過程以及通過網(wǎng)絡(luò)進行的低速通信。千兆以太網(wǎng)已經(jīng)將這些應(yīng)用從低速網(wǎng)絡(luò)中解脫了出來。
什么是千兆以太網(wǎng)
　　1000M以太網(wǎng)是建立在標準的以太網(wǎng)基礎(chǔ)之上的一種帶寬擴容解決方案。他和標準以太網(wǎng)以及快速以太網(wǎng)技術(shù)一樣，都使用以太網(wǎng)所定義的技術(shù)規(guī)范，比如：CSMA/CD協(xié)議、以太網(wǎng)幀、全雙工、流量控制以及IEEE 802.3標準中所定義的管理對象等。同時，1000M以太網(wǎng)本身作為以太網(wǎng)絡(luò)的一個組成部分，千兆以太網(wǎng)也支持流量管理技術(shù)，通過IEEE 802.1P第二層優(yōu)先級、第三層優(yōu)先級的QoS編碼位、特別服務(wù)和資源預(yù)留協(xié)議(RSVP)這些技術(shù)規(guī)范使得它的服務(wù)質(zhì)量得到了保證。同時千兆以太網(wǎng)還利用IEEE 802.1QVLAN支持、第四層過濾、千兆位的第三層交換。千兆以太網(wǎng)原先是作為一種交換技術(shù)設(shè)計的，采用光纖作為數(shù)據(jù)鏈路，而用于中長距離的樓宇之間的連接。后來，在服務(wù)器的連接和骨干網(wǎng)中，千兆以太網(wǎng)獲得廣泛應(yīng)用，由于IEEE 802.3ab標準(采用5類及以上非屏蔽雙絞線的千兆以太網(wǎng)標準)的出臺，千兆以太網(wǎng)的逐漸普及已經(jīng)不再是癡人說夢。
    舉一個比較簡單的千兆以太網(wǎng)典型案例。類似于快速以太網(wǎng)，千兆以太網(wǎng)絡(luò)是由千兆交換機、千兆網(wǎng)卡、綜合布線系統(tǒng)等構(gòu)成的。同樣的，交換機還是作為了網(wǎng)絡(luò)的集中點，所以千兆交換機理所當然的成為了網(wǎng)絡(luò)的骨干部分。千兆的網(wǎng)卡插在服務(wù)器上，通過布線系統(tǒng)與交換機相連，通過這樣的連接實現(xiàn)了服務(wù)器到網(wǎng)絡(luò)中心的1000M的帶寬。接著就是千兆交換機下面連接許多百兆交換機，然后細分下去百兆交換機再連接N多工作站，而這些工作站就是達到了所謂的“百兆到桌面”的要求了。當然這其中又有一些技術(shù)因素在里邊。比如說你的服務(wù)器雖然采用1000M到網(wǎng)絡(luò)集中點，這樣網(wǎng)絡(luò)方面的帶寬瓶頸沒有了，但是實際上你的服務(wù)器就真的沒有瓶頸了嗎？我們還有一個需要關(guān)注的話題就是服務(wù)器的內(nèi)部帶寬限制。比如說硬盤的傳輸率，如果是一個IDE硬盤的話，首先硬盤的內(nèi)部傳輸率就成為瓶頸。在這種情況下，我們可以考慮采用16個SCSI硬盤建立一個SCSI陣列來解決這個問題。所以，我們在組建1000M網(wǎng)絡(luò)的同時也要注意任何可能會限制網(wǎng)絡(luò)性能的因素。還有在有些專業(yè)圖形制作、視頻點播應(yīng)用中，還可能會用到“千兆到桌面”，如果是這種情況的話，處理方法可以和服務(wù)器一樣，工作站上采用千兆網(wǎng)卡直接連接中心千兆交換機，這樣就滿足了特殊應(yīng)用下對高帶寬的需求。
　　如今可以說是已經(jīng)邁入了網(wǎng)絡(luò)時代了，而追求網(wǎng)絡(luò)的速度和帶寬也理所當然的成為了必然。早在1996年3月13日，為了滿足對局域網(wǎng)日益增長的帶寬要求，3Com、Bay、Cisco、Compaq、Intel、Sun、UB等主要廠商組成了千兆以太網(wǎng)聯(lián)盟。到1996年7月10日時，又有28家廠商加入該聯(lián)盟。而且新漢普頓大學(xué)還設(shè)立了獨立的評測實驗室，對110種網(wǎng)絡(luò)和計算機進行了測試，以保證千兆以太網(wǎng)的互通性。由此可見千兆以太網(wǎng)時代已經(jīng)幾乎伸手就可以摸到。1997年2月3日，IEEE確定了千兆以太網(wǎng)的核心技術(shù)，1998年6月正式通過千兆以太網(wǎng)標準IEEE802.3z，今后將完成另一個標準IEEE802.3ab。802.3z千兆以太網(wǎng)任務(wù)組的主要目標是開發(fā)可以完成下列功能的千兆以太網(wǎng)標準：
  　1、 允許以1Gb/s的速率進行半雙工、全雙工操作。
　　2、 使用802.3以太網(wǎng)幀格式。
　　3、 使用CSMA/CD訪問方式。
　　4、 與10BASE-T、100BASE-T技術(shù)向后兼容。
　　到了1999年6月，正式通過了IEEE 802.3ab標準(即1000Base-T)，這個標準可以允許我們把雙絞線用于千兆以太網(wǎng)中。
深入千兆網(wǎng)絡(luò)
　　任務(wù)小組定義了連接距離的三個特定目標：首先是多模光纖的最大傳輸距離為550米(再進行細分的話，多模光纖有可以分為長波激光(稱為1000BaseLX)、的短波激光(稱為1000BaseSX))；單模光纖的最大傳輸距離為3公里；1000BASE-CX是一種基于銅纜的標準，使用8B/10B編碼解碼方式，最大傳輸距離為25米。同時，更加激動人心的是IEEE 802.3z委員會模擬的1000BaseT標準允許將千兆位以太網(wǎng)在5類、超5類、6類UTP(非屏蔽雙絞線)雙絞線上的傳輸距離擴展到100米，從而使建筑樓宇內(nèi)的布線可以大量采用5類UTP雙絞線，這樣在既保障了用戶先前對以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)的投資的前提下，又降低了成本，而且對于管理人員來說，也無須他們再進行系統(tǒng)的學(xué)習(xí)就可以進行1000M以太網(wǎng)絡(luò)的管理工作了。此外，小組已決定制定與介質(zhì)無關(guān)的千兆以太網(wǎng)接口的標準。
　　剛才我們說到多模光纖能夠分為長波和短波兩種，那么這兩種又有什么區(qū)別呢？首先1000BASE-LX使用了相對昂貴的長波激光器，基于1300nm的單模光纜標準，使用8B/10B編碼解碼方式，使得最大傳輸距離能夠達到5000米。而1000BASE-SX則是采用較低成本短波的CD(compact disc，光盤激光器) 或者VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，垂直腔體表面發(fā)光激光器——有點不好懂，不過不用懂，記住就可以了)發(fā)送器，采用了780nm的FibreChannel(光纖通道技術(shù))，使用8B/10B編碼解碼方式，使用50微米或62.5微米多模光纜，使得最大傳輸距離為300米到500米。由于種種原因，目前光纖信道技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速率實際上只有1.063Gbps，不過肯定會馬上提高到1.250Gbps，而當傳輸率到達了1.250Gbps才能使之數(shù)據(jù)速率達到“真正”的1000Mbps——原因？自己想去吧。
　　1000BASE-T(Twisted-Pare雙絞線)在傳輸中把能夠用到的4對線全部使用到了，(記得100M快速以太網(wǎng)的連線嗎？對！它只使用了兩對——13以及26兩對)并工作在全雙工模式下。這種設(shè)計采用 PAM-5 (5級脈沖放大調(diào)制) 編碼在每個線對上傳輸 250Mbps。雙向傳輸要求所有的四個線對收發(fā)器端口必須使用混合磁場線路，因為無法提供完美的混合磁場線路，所以無法完全隔離發(fā)送和接收電路。任何發(fā)送與接收線路都會對設(shè)備發(fā)生回波。因此，要達到要求的錯誤率(BER)就必須抵消回波。1000BASE-T無法對頻率集中在125MHz之上的頻段進行過濾，但是使用擾頻技術(shù)和網(wǎng)格編碼能對80MHz之后的頻段進行過濾。為了解決5類線在如此之高的頻率范圍內(nèi)因近端串擾而受到的限制，應(yīng)該采用合適的方案來抵消串擾——比如說使用網(wǎng)格編碼就可以增強抗干擾能力。
    OK，既然我們提到了布線系統(tǒng)方面的問題，我們就來說說1000BASE-T以太網(wǎng)的線路的問題。也許大家都不記得CAT線的分類了吧？我們復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)？
　　CAT1(1類)就是我們最熟悉不過的傳統(tǒng)電話線了。這種線路是為了進行語音通話而設(shè)計的，所以這種線路最適于模擬語音和一般的低數(shù)據(jù)量通訊。 
　　CAT2(2類)最開始的是IBM 3類。它的應(yīng)用范圍為4 Mbps的(TOKEN RING)令牌環(huán)網(wǎng)局域網(wǎng)和T1，一般我們見到的情況較少。
　　CAT3(3類)則是為10 Mbps以太網(wǎng)設(shè)計，廣泛用于數(shù)字PBX系統(tǒng)。由于后來CAT5的出現(xiàn)而日漸趨于衰退，現(xiàn)在幾乎已經(jīng)不用了。
　　CAT4(3類)是為10 Mbps以太網(wǎng)和10 Mbps的令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的，一般來說我們不經(jīng)�？吹�。
　　CAT5(5類)直到今天還在唱主角的位置上。這種線路是為100 Mbps高速以太網(wǎng)和155 Mbps ATM網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。至今為止仍然為大多數(shù)企業(yè)安裝的首選線纜。還有一種叫做超5類的線纜，相對于5類來說，就是多了金屬一個屏蔽層。
　　CAT6則是用于1000 Mbps以太網(wǎng)。
　　CAT7是一種屏蔽雙絞線標準，它能夠提供比6類(CAT6)更高的帶寬，預(yù)計將主要應(yīng)用于高端歐洲市場。
　　看到這里，大家可能已經(jīng)都有一點頭暈了吧？很多人這個時候要問了，按照分類來說，那么1000M的以太網(wǎng)絡(luò)不就理所應(yīng)當?shù)牟捎肅AT6來進行布線嗎？為什么還有很多的最終用戶會為使用什么樣的電纜來支持1000BASE-T而感到困惑呢？
　　首先一個原因是成本的核算，然后就是一個如果采用CAT6進行重新布線的話，那么以前的CAT5布線就會全部廢置……所以現(xiàn)在才會出現(xiàn)了實現(xiàn)1000M以太網(wǎng)的多種布線方案。
　　即使當前6類布線還僅僅處于一種草案的階段，但是現(xiàn)在已經(jīng)開始很多的關(guān)于6類布線是否必要的爭論了。既然5類可以支持到1000M網(wǎng)絡(luò)，為什么還要使用6類呢？
　　首先我認為網(wǎng)絡(luò)的一個布線基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)就是一種長期的投資。這種線路一旦鋪設(shè)好了之后應(yīng)該是在10年內(nèi)不會進行大的改動的。而IT業(yè)的迅猛發(fā)展也是大家有目共睹的，誰也不知道10年時間內(nèi)PC技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展到了什么階段。就現(xiàn)在而言，還沒有到1000M網(wǎng)絡(luò)普及的地步，因為就PC本身而言就有太多的因素成為了瓶頸，比如說處理器、內(nèi)存和網(wǎng)卡之間的數(shù)據(jù)傳輸率，還有處理器、內(nèi)存和硬盤之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)鹊�，而在這些瓶頸沒有解決之前“1000M到桌面”是非常不現(xiàn)實的。摩爾定律預(yù)言芯片上的晶體管數(shù)目每過18個月就增加一倍。用這個定律來描述PC處理器性能的增長速度的話，也就是說，每過18個月PC的性能就要提高一倍�；�于這些事實，也許三年內(nèi)臺式PC中就會普及其他的高速度的總線形式。而當這種情況出現(xiàn)的時候，也就是1000BASE-TX技術(shù)應(yīng)用到桌面系統(tǒng)普及的時候了。所以6類布線從長遠的角度上來說還是非常有用的。
    那么5類的布線呢？說過分點就是一種“雞肋”了——我并非貶低現(xiàn)在還在建設(shè)100M企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的單位！我相信如果他們看了這篇文章之后也會認為1000M對于他們來說似乎是伸手可及的了。
　　現(xiàn)在5類的線纜連接很多，如果讓一個企業(yè)為了建設(shè)1000M網(wǎng)絡(luò)而放棄原有的100M網(wǎng)絡(luò)5類布線不是很現(xiàn)實。那么這里我們就可以考慮到一個網(wǎng)絡(luò)階段性升級了。由于前邊提到的種種原因，我們暫時可以不用考慮工作站的1000M到桌面。我們首先需要改造的就是服務(wù)器到交換機這個部分。一個大型網(wǎng)絡(luò)中，工作站每天要從服務(wù)器上存取的數(shù)據(jù)上百G，僅僅100M的帶寬就顯得捉襟見肘了。所以我們考慮到首先提升這里的帶寬。然后因為一個大中型網(wǎng)絡(luò)不可能只有一個交換機集中點，所以交換機和交換機之間的帶寬也是一個問題，這里也可以升級，那么這樣的升級完成了之后也就成了一個主干1000M，分支100M到桌面的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。這樣的一個升級也是很有意義的。而且由于1000M網(wǎng)絡(luò)和100M網(wǎng)絡(luò)的線纜要求一樣，所以當主機的內(nèi)部瓶頸均已打破之后，原來線纜符合CAT5要求(1998)的前提下只需要更換兩端的設(shè)備——網(wǎng)卡和交換機既可實現(xiàn)“1000M到桌面”的網(wǎng)絡(luò)了。
　　ATM網(wǎng)絡(luò)也算是一個相當有競爭實力的對手。那么我們來看看ATM和千兆以太網(wǎng)之間如何取舍吧。
　　首先，ATM技術(shù)起源于B-ISDN(寬帶ISDN)，具有電信網(wǎng)技術(shù)的所有特點。但是ATM技術(shù)相對而言是比較復(fù)雜的。從技術(shù)上來說ATM網(wǎng)絡(luò)是分為AAL、ATM和物理層三個層次的。而其中每一層又可以分為兩個子層。ATM是面向連接的傳輸技術(shù)，它使用的是類似于電話號碼的十進制數(shù)字進行呼叫連接。而且它的呼叫編碼就有4種以上，而且現(xiàn)在都還沒有得到統(tǒng)一，最長的可以達到20位。在每個ATM交換機上，建立連接過程需要10～30ms的時間，相對于最快10μs的ATM交換機速度而言，10～30ms實在是太長了。此外，為保證服務(wù)質(zhì)量所需的資源預(yù)約等也要在此階段進行，更增加了建立連接的時間。所以現(xiàn)在ATM網(wǎng)中多采用永久虛電路(靜態(tài)路由)。這就限制了ATM網(wǎng)的伸縮能力。ATM信元的53個字節(jié)中，有5個字節(jié)的信元頭，編碼效率不高。其他協(xié)議的數(shù)據(jù)包要經(jīng)由ATM網(wǎng)傳送時，必須在入網(wǎng)處分解轉(zhuǎn)換為ATM信元流，出網(wǎng)時再恢復(fù)成原來的數(shù)據(jù)包。若信道質(zhì)量不是足夠高，或因傳輸控制策略不佳，就會出現(xiàn)信元丟棄現(xiàn)象，而一個信元的丟棄將導(dǎo)致整個數(shù)據(jù)包的重傳。這些處理都會增加系統(tǒng)開銷，加大傳輸時延，降低ATM網(wǎng)的傳輸能力。使得廣為宣傳的、ATM技術(shù)的各種優(yōu)越性大打折扣。而且價格因素也是一個為什么ATM技術(shù)不能將他的觸角伸到局域網(wǎng)中的原因之一。
如何鑒定千兆網(wǎng)絡(luò)
　　1000M以太網(wǎng)是什么以及怎么樣我們講得差不多了。作為網(wǎng)絡(luò)中心的交換機無可否認的成為了這個1000M的以太網(wǎng)中的重中之重了。那么用什么來衡量這個交換機質(zhì)量、性能的優(yōu)劣呢？
　　首先就是吞吐量了。吞吐量的高低決定了交換機在有效工作(沒有丟失數(shù)據(jù)幀)的情況下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)幀的最大速度。吞吐量也是我們選擇和衡量交換機性能最重要的指標之一了。
　　然后是延遲。這個延遲就是數(shù)據(jù)包通過交換機所花費的時間。講細一點，如果是FIFO(First in and First Out，先進先出)的話，那么這個性能參數(shù)則是說的數(shù)據(jù)幀的第一位到達交換機的入口到數(shù)據(jù)幀的第一位到達交換機的出口的這個時間間隔。
　　接著就是幀丟失率，我們也叫做丟包率。按照交換機的工作方式，當交換機處于持續(xù)負載的時候，由于缺乏資源，所以有一些幀將會無法轉(zhuǎn)發(fā)，而我們計算出的這個百分比——丟包率就是衡量交換機在非正常狀態(tài)中(比如說網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴、惡意廣播)工作的性能情況了。
　　還有錯誤幀過濾。這個性能參數(shù)是說網(wǎng)絡(luò)中有一些錯誤的幀，比如說“超小幀、超大幀、CRC錯誤幀、Alignent錯誤……”等等。
　　背壓也是一個比較重要的因素。在交換機在阻止外來數(shù)據(jù)包發(fā)送到堵塞端口的時候可能會發(fā)生丟包。而背壓就是考驗交換機在這個時候避免丟包的能力。很多的交換機當發(fā)送或接收緩沖區(qū)溢出的時候通過將阻塞信號發(fā)送回源地址來實現(xiàn)背壓。交換機在全雙工時使用IEEE802.3x流控制達到同樣目的。
　　HOL(Head of Line Blocking，線端阻塞)是反映了阻塞端口如何的影響非阻塞端口的轉(zhuǎn)發(fā)速率。
　　全網(wǎng)狀是用來反映交換機所有端口同時接受到數(shù)據(jù)包時所能處理的總數(shù)據(jù)幀數(shù)量。交換機的每個端口在以特定速度接收來自其他端口數(shù)據(jù)的同時，還以均勻分布的、循環(huán)方式向所有其他端口發(fā)送幀。我們在測試千兆骨干交換機時采用全網(wǎng)狀方法獲得更為苛刻的測試環(huán)境，而挑選出來的交換機也是最能克服惡劣環(huán)境的產(chǎn)品。
　　部分網(wǎng)狀一般用來衡量接入型交換機。改性能參數(shù)反映了交換機在惡劣情況下最大的承受能力。通過從多個發(fā)送端口向多個接收端口以網(wǎng)狀形式(紊亂網(wǎng)狀模式)發(fā)送幀進行測試。
　　Back-to-Back通過對交換機在不丟包的而持續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的數(shù)量來客觀的反映交換機的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的容量大小。
　　網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展?jié)摿�可謂無可限量，以太網(wǎng)作為歷史最悠久的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之一，將繼續(xù)向前發(fā)展，利用其出色的性價比、靈活性和互操作性提供新的業(yè)經(jīng)驗證的優(yōu)勢。與大多數(shù)技術(shù)解決方案一樣，成本將始終是決定以太網(wǎng)技術(shù)過渡速度的重要因素。而隨著時間的推移，數(shù)據(jù)傳輸量的增長率也是大家有目共睹的。根據(jù)有關(guān)部門預(yù)測，在3年后，數(shù)據(jù)傳輸量將會超過語音傳輸量，一躍成為成為全球通信網(wǎng)絡(luò)主要的傳輸方式。面對日益增長的數(shù)據(jù)流和多媒體服務(wù)，大容量、高速率、多功能模塊高端網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品將接踵面市，而其市場規(guī)模也將不斷的得到擴大。千兆以太網(wǎng)產(chǎn)品所占的市場份額會越來越大，隨著Internet的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)上高帶寬應(yīng)用的出現(xiàn)，萬兆以太網(wǎng)將是以后的主流，但是，千兆網(wǎng)絡(luò)在目前階段絕對是夠用的。所以，按照IT行業(yè)不成文的“定律”來解釋，也能說明千兆網(wǎng)絡(luò)在未來的一兩年內(nèi)絕對是網(wǎng)絡(luò)中的主流�。�楊建/天極網(wǎng))