高速以太网规划部署指南

　　其中的动因很容易被理解：高速下行链路需求速度更快的上行链路。目前的解决方案、多个10G以太网链路的链路聚合工作的良好，但是仅仅是提高了速度。

　　与此同时，针对高性能应用的服务器如今也开始使用10G网卡，并且需要交换机具备更快的上行链路。用不了多久10G端口就会成为服务器主板的标准配置，就如同千兆以太网是现在的标准配置一样。

　　对于网络管理员来说，向更高速度的以太网迁移正发如同以太网联盟所说的那样，肯定需要有一些变化。这些变化大部分是在物理层面(比如新型网线)。同时，一些监控和管理设备可能无法跟上HSE(高速以太网)发展。

　　此外，HSE可以帮助降低10G以太网设备的价格。美国最大的互联网服务提供商(ISP)的一名高级架构师称：“与其说是100G以太网部署的前奏，不如说HSE正在拉低10G以太网的价格。如果更高速度的以太网非常优秀，那么拥有能够负担得起的价格并且商品化超过10G以太网的更高速度以太网更棒。”

　　与其说HSE是一场革命，倒不如说是它们取得了长足的进步。致力于以太网的网络专业人员将会用率先感受到40G-和100G以太网。尽管如此，对于我们来说，理解哪些是新功能非常重要。

　　设计上没有变化

　　向40G-和100G以太网迁移不需要修改上层网络设计、网络协议或是应用。美国网络设计咨询公司TorreyPoint集团的网络工程总监BrandonRoss称：“它们的上层结构看起来没有什么变化。因此没有任何需要修改的地方。”

　　这意味着，在交换机之间使用快速生成树协议(RSTP)和在路由器之间使用开放最短路径优先协议(OSPF)的网络能够在HSE端口中继续使用这些协议，不需要进行配置调整。

　　在企业网络中添加HSE端口，应用、数据库和服务器群同样也不会受到什么影响。尽管Ross提醒，高速网络技术的应用将不可避免的暴露出以前不曾经被注意到的瓶颈，不过更低的延迟率和更高的响应速度将是最明显的成效。比如，网络迟延以前掩盖了磁盘的I/O瓶颈，如果目前HSE的速度超过了磁盘的I/O速度，那么应用性能将不会像预期的那样有大幅提升。

　　在HSE部署中有一个非常关键的问题：即便协议已经做好了准备，网络基础设施是否已经为高速以太网做好了准备?

　　保持一致

　　随着速度的提升，网络管理和安全系统方面将对捕获与监控信息提出更高的需求。正如一名老话说的那样“你无法管理你看不到的东西。”换句话说，虽然网络速度变得更快了，但是看到所有信息的需求不会消失。

　　向HSE的迁移可能升级网络管理系统和安全设备，如防火墙和入侵侦测/防止系统。网络管理员被建议就设备的不掉帧的最大帧速率与厂商进行核对。

　　高速以太网对使用加密套接字协议层(SSL)的安全设备提出了挑战。在千兆和万兆网络中，加密和解密SSL信息需要专用的硬件。在处理SSL信息中，即便有硬件的帮助，安全设备将会大幅降低信息的传输速度。

　　在HSE中，SSL信息的性能制约很明显。除了利用现有的安全设备来缓解SSL性能瓶颈处，网络管理员还希望考虑部署专用的SSL加解密系统。

　　另一个关注点是以太网交换机中的“分析”或监控端口性能。该功能允许输入或输出交换机某一端口(或两者同时进行)的数据能够被复制到另一个端口，以重新定向至一个外部分析器中。某些交换机支持多监控实例。在HSE环境下，关键问题是在不掉帧的40-或100G以太网链路中，交换机能够复制被监控的信息

　　即便交换机支持这种功能，分析器能否实时捕捉到这些包也是一个问题。而基于软件的协议分析器无法胜任这一任务。

　　我们所需要的是能够在40G-和100G以太网中完整捕捉信息的、基于硬件的分析器。同时分析器还需要更大的存储容量。在100Gbps速率下，分析器每分钟需要存储750GB的数据。在40Gbps速率下，存储需求只需要每分钟296GB，不过我们需要知道这些数值仅是一个端口的需求。基于硬件的监控工具通常同时捕获多个馈入，每个端口都有着相当大的存储需求。

　　监控表单中的最后一项是HSE环境下的网络分流—线路分离能力。并不是所有的网络设备都整合了监控能力，由于管理或技术原因，还有许多设备没有监控能力。

　　在许多情况下，需要外部网络分流器。在铜缆和光纤介质中，每个设备都有2至12个端口。与所有的HSE信息监控设备一样，这些设备的关键问题是能够适合不掉包的40G-和100Gbps传输速率。

　　一个标准多重风格

　　在链路层，HSE的许多重要特点是它们在许多方面与以前的以太网版本极像。以太网著名的帧格式并没有被触及。帧间空隙并没有发生改变。64和1,518字节的最小与最大帧间距值也都没有变化(为了适应隧道技术与VLAN规模机制，IEEE在数年前就已经将最大“包络”值扩大到了2,000字节)。在帧内容上，新版本也和以前的版本一样没有任何变化。

　　像早期版本一样，HSE的多物理层定义是为了容纳不同间距和介质的需求。某个版本的不同风格仅仅是为内部设备基架准备的，基于铜质或光纤版本的版本是为了在数据中心中使用准备的，而100G以太网的长途版本是为了监控40公里以上信息传输准备的。

　　对于企业数据中心和许多校园网络，最远可以监控125米信息传输的短途版本具有最佳的性价比，最受关注。对于距离较远的部署，如在校园之间或都会区部署的高速链路，可监控10公里或40公里的长途版本可能更为合适。

　　物理层上的变化

　　尽管HSE在上层协议中不需要调整，但是它们在物理层上却有着很大的差异。40G-和100Gbps技术不仅仅需要交换机和路由器安装新型收发器，而且还需要新型缆线、新型连接器和端口。HSE的普及不单单是为交换机和路由器购买速度更快的刀片式服务器，网络架构也需要改良线缆设备和测试距离限制。

　　线路概念促进了许多新需求。在目前的千兆和万兆以太网产品中，信息在每个方面使用单一的路径。这些在万兆速率中工作良好，但是在更高速率下，高速光通信中的调制信号表现的非常不理想。工程人员开始在目前的HSE产品中改用并行光通信技术，其可以分离出通过线路中的信息，这些线路均由多个渠道组成，每个的速率都为10Gbps，并且都使用专用的光纤。

　　尽管目前100G以太网端口在每个方向使用的是10线技术，但是40G以太网采用的是4线技术。

　　向单线HSE端口的演进目前正在进行中。IEEE802.3ba规范描述电气端口应当与每个方向的一个单线协同工作，但是目前符合这些规范的产品还没有出货。目前40G和100G暂时还在使用多线技术，直至为光纤和铜缆提出新的布线需求才会发生转变。

　　光纤尺寸正逐渐加粗

　　10G以太网使用的是双芯光缆，与10G以太网不同，40G以太网目前使用的光缆是12芯：两组四芯光纤用于向各个方向发送信息，在两组光纤之间还有留下四芯光纤用于备份。

　　多线的100G以太网需要更粗的光缆。因此使用的是24芯光缆：两个阵列的光纤用于向各个方向传输信息，每个阵列由10芯光纤组成，在每个方向各留下2芯光纤用于备份。

　　40G-和100G规格的HSE需求“激光优化”处理的光缆。对于多模光纤来说，这意味着在100米之内使用OM3光缆。OM4光缆支持的最大距离为125米。

　　OM3和OM4光缆(多使用浅绿色，以与老式的OM1和OM2进行区分，后两种类型的光缆使用的是橙色)被推荐用于10G以太网，但是这并不意味着OM3和OM4光缆能够在10G和40G端口之间进行互换。

　　HSE还需要新型光缆，不过TorreyPoint的Ross指出，向云计算的迁移将终结端口和光纤需求日益降低的趋势。他称：“在网络上行链路中，人们目前使用的是多重、汇聚的10G连接。当他们向100G以太网迁移时，他们实际上会降低对光纤的需求。”

　　在HSE光缆中有两个重要变化：光纤数量和收发器类型。多线HSE光缆使用的是12芯或24芯，而10G以太网使用的是两芯。因此，网络规划师应详细说明需要使用的是10G、40G还是100G以太网用的OM3或OM4光缆。

　　通常用于40G以太网的收发器被称为增强版四通道小型可插拔收发器(QSFP+)。这种连接器可用于光纤和铜质电缆，类似于在10G以太网中使用的SFP+连接器的放大版。四通道指的是有四对传输与接收线路。尽管QSFP+收发器目前仅支持40G以太网，但是在线路传输速度提升后，他们可能在未来会支持100G以太网。

　　目前，100G端口使用的是C封装热插拔收发器(CFP)，其要比智能手机和支持24芯单模光缆在外形方面稍大。虽然QSFP+更为普及，但CFP收发器也可以支持多模光纤和铜质电缆。CFP的小型化版本被称为CXP，支持各种HSE版本，但是并未被广泛使用。

　　与光纤相比，对铜质电缆的需求要简单许多。和光纤一样，HSE铜质电缆使用的是多传输与接收通道，在10G以太网中每个可以承载一个线路。

　　铜端口可用于40G和100G的高速以太网，但是仅用于短距应用，如在一个机架中进行连接或在数据中心两个毗邻机架间进行连接。根据目前使用情况，HSE铜介质连接最远距离约为7米。

　　用于40G以太网的QSFP+收发器为铜介质。某些大型企业数据中心已经使用10/40G机架顶交换机。对于10G服务器连接，它们支持48个SFP+端口，对于交换机与交换机之间40G以太网上行链路，其支持4个QSFP+端口。

　　向HSE迁移肯定需要一些变化，好的方面是，这些变化演进的比较自然，能够被逐渐接受。在这些年里，以太网发生了许多变化，但是与上一代相比，HSE网络中的信息仍然保持着相同的基本特征。

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