从核心交换机发展看组网新趋势概述21687

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,从核心交换机发展看网络组网新趋势,计算机新技术系列讲座,从核心交换机发展看网络组网新趋势,主讲教师郭松涛,计算机新技术系列讲座,主要内容,以太网各层次交换机技术及标准的迅猛发展，正在影响着计算机网络组建方案及实施，使得网络组建的成本大幅下降，网络扩展迅速增加，进入网络组建良性循环中。,从核心交换机发展看网络组网新趋势,1 计算机网络组网的层次,2 核心层设备核心交换机,3 以太网交换机的发展,4 100GB以太网标准的制定,5 以太网络技术向城域网渗透,从核心交换机发展看网络组网新趋势,计算机网络组网的层次,10GE、1000ME、100ME构成的三层网络结构,计算机网络组网的层次,10GE、1000ME、100ME构成的三层网络结构,计算机网络组网的层次,10GE、1000ME、100ME构成的三层网络结构,计算机网络组网的层次,10GE、1000ME、100ME构成的三层网络结构,1 计算机网络组网的层次,2 以太网交换机的发展,3 核心层设备核心交换机,4 100GB以太网标准的制定,5 以太网络技术向城域网渗透,从核心交换机发展看网络组网新趋势,94年前IEEE802.3标准，10Mb集线器、交换机,1994年IEEE802.3U标准制定，进入快速以太网(100Mb)时代，相应物理标准：100Base-TX、100Base-FX、100Base-T4等,以太网交换机的发展,1998年 IEEE802.3z、ab标准制定，进入高速以太网(1000Mb)时代，千兆位以太网标准主要针对三种类型的传输介质：单模光纤；多模光纤上的长波激光（称为,1000BaseLX,）、多模光纤上的短波激光（称为,1000BaseSX,）；,1000BaseCX,铜缆介质，该介质可在均衡屏蔽的150欧姆铜缆上传输。IEEE 802.3z委员会模拟的1000BaseT标准允许将千兆位以太网在5类、超5类、,以太网交换机的发展,6类UTP双绞线上的传输距离扩展到100米，从而使建筑楼宇内布线的大部分采用5类UTP双绞线，保障了用户先前对以太网、快速以太网的投资。,2002年 IEEE802.3ae标准制定，进入万兆以太网(10GMb)时代,10G以太网标准中有3种类型：,IEEE 802.3ae,定义了在光纤上传输10G以太网的标准，传输距离从300米到40公里。,IEEE 802.3ak,定义了在对称铜缆上运行10G以太网的标准，传输距离小于15米，适用于数据中心内部服务器之间的连接应用。,IEEE 802.3an,定义了基于双绞线作为媒质的10G以太网标准，希望传输距离至少达到100米，该标准2006年已被正式通过。,以太网交换机的发展,最新的万兆交换机也可全面支持万兆局域网传输标准：10GBASE-R（IEEE 802.3ae）、10GBASE-W（IEEE 802.3ae）、10GBASE-LX4（IEEE 802.3ae）、10GBASE-CX4（IEEE 802.3ak）、,10BGASE-T（IEEE 802.3an），,以太网交换机的发展,五种传输标准在数据链路层以上都相同，差别在于物理层。,10GBASE-R,采用光纤作为传输介质，,10GBASE-CX4,采用同轴铜缆作为传输介质，,10GBASE-T,采用双绞线铜缆作为传输介质，而,10GBASE-W,可与OC-192电路、SONET/SDH设备一起运行，保护传统基础投资，使运营商能够在不同地区通过城域网提供端到端以太网。,10GBSE-LX4,则使用WDM波分复用技术进行数据传输。这些标准可为千兆光纤主干提供了简单的升级途径；也可为以太局域网（LAN）与城域网（MAN）和广域网（WAN）的连接进行准备。万兆位以太网的出现能够满足高速网络的多种关键需求，包括比当前替代技术更低的拥有成本、灵活性，以及与现有以太网网络的互操作性。综合所有这些因素，使得万兆位以太网成为城域网（MAN）的最佳选择。,而06年中期IEEE 802.3an 10GBase-T标准的正式确定，更为万兆网络设备在骨干网络中的普及提供了更好的解决方案。,以太网交换机的发展,以太网交换机的发展,以太网交换机的发展,1 计算机网络组网的层次,2 以太网交换机的发展,3 核心层设备核心交换机,4 100GB以太网标准的制定,5 以太网络技术向城域网渗透,从核心交换机发展看网络组网新趋势,核心交换机面向综合业务网络推出的新一代高端多业务路由交换机，融合了MPLS、IPv6、网络安全、无线、无源光网络等多种业务，提供不间断转发、优雅重启、环网保护等多种高可靠技术，在提高用户生产效率的同时，保证了网络最大正常运行时间，从而降低了客户的总拥有成本（TCO）。,核心层设备核心交换机,核心交换机系列产品包括多槽（水平、垂直）布置，所有产品均支持冗余主控。核心交换机广泛应用于,城域网汇聚和边缘,、,园区网核心和汇聚,以及配线间等多种网络环境，为用户提供了有线无线一体化、有源无源一体化的行业解决方案。,1.,基于ASIC的高性能业务,线速的MPLS业务处理,支持分布式的MPLS业务，分布在接口板上的ASIC芯片直接完成MPLS标签的线速处理，不存在集中式处理的瓶颈，与其他集中式的MPLS设备相比，保障大业务量时MPLS的高可用性，持续保护用户投资。,线速的IPv6业务处理,支持分布式的IPv6业务，分布在接口板上的ASIC芯片支持对IPv6报文的线速处理，用户通过升级操作系统可实现基于ASIC的全线速IPv6转发，极大保护用户投资，适应网络业务不断发展的需求。,大容量高性能路由交换,提供业界领先的交换能力，其最高的1.44T路由交换引擎可以实现576个千兆或48个万兆端口的线速转发，三层包转发能力高达678857Mpps。,核心交换机特点,2.,融合的网络安全特性,集成的安全特性,支持集成的防火墙模块，可以将防火墙的保护功能扩展到交换机的每个端口；支持集成IPSec模块，提供安全的互联网VPN接入服务；支持端口镜像和远程端口镜像，将有安全隐患的报文镜像到分析端口，并通过与IDS联动及时阻断攻击。,设备自身的安全特性,采用“最长匹配、逐包转发”模式，能够抵御网络病毒的攻击；支持OSPF、RIPv2 及BGPv4 报文的明文及MD5密文认证；支持IP、VLAN 、MAC和端口等多种组合绑定方式，防范地址盗用；支持广播报文抑制，有效控制ARP等非法广播流量对设备造成冲击；支持URPF（单播逆向路径转发），防止IP地址欺骗；支持报文安全过滤，防止非法侵入和恶意报文攻击等。,核心交换机特点,2.,融合的网络安全特性,管理的安全性,支持IEEE 802.1x、AAA/Radius（授权认证记账/远程用户拨号认证系统）、对用户身份进行合法性认证；支持用户分级管理，不同级别的用户拥有不同的配置权限；支持安全的SNMPv3网管协议；支持安全的远程登录SSH V2；支持受限IP地址方式的Telnet登录。,核心交换机特点,3.,最长的网络正常运行时间,产品的无单点故障设计,采用分布式体系结构，所有关键部件采用冗余设计，包括主控板、交换网、电源和风扇等；采用无源背板设计，避免机箱出现单点故障；所有单板支持热插拔功能，并且对其它单板上运行的业务无影响。,路由协议的高可靠保障,支持OSPF/IS-IS/BGP的优雅重启技术（Graceful Restart），可以实现用户业务的不间断转发；支持动态路由协议、跨板端口聚合、虚拟路由冗余协议（VRRP）等保护机制，有效保证全网高速可靠运行。,快速自愈的环网保护技术,支持RPR（弹性分组环），RPR技术融合了SDH故障自愈的高可靠性与以太网的经济性、高带宽、灵活性、可扩展能力等优势，可以保障小于50ms的故障切换时间，音频、视频等实时业务不受故障影响。RPR技术为用户提供了高可靠的多业务传输解决方案。,核心交换机特点,4.,融合的多业务特性,网络业务分析,通过高性能的网络处理器实现对网络业务的分析。支持V5、V8和V9多种日志格式，与XLOG日志审计系统配合，为用户提供完整的网络流量分析解决方案；支持向主、备服务器同时发送日志，防止统计信息丢失。网络业务分析使原本不可见的网络业务应用流量变得一目了然，进而可以帮助用户及时优化网络结构，调整资源部署。,高品质QoS特性,支持完善的QoS功能，支持流量监管，粒度可精细化到8Kbps；支持流量整形，可基于端口或队列灵活设置；支持报文DSCP(差异化服务编码点)优先级、IP优先级、TOS优先级、COS优先级(三层数据包的服务类型标记)以及Exp优先级的重置功能；支持报文重定向功能，可根据网络流量状况灵活配置报文的转发路径；支持多种模式的队列调度机制；支持多种拥塞避免机制。,核心交换机特点,定制的行业解决方案,根据行业用户的个性化需求，推出了多种新业务特性：支持Portal认证，使最终用户无须安装客户端即可完成认证；支持对BT流量控制，防止P2P业务对出口带宽资源的滥用；在校园网中对不同网段的流量区分计费，满足教育用户的需求；支持可编程的开放接口，可针对各行业客户需求实现个性化的业务定制。,核心交换机特点,核心交换机特点,典型核心交换机的配置,核心交换机特点,典型核心交换机的配置,核心交换机典型应用,核心交换机在园区网中的应用,核心交换机典型应用,核心交换机在城域网中的应用,核心交换机典型应用,核心交换机在企业网中的应用,核心交换机典型应用,核心交换机在数据中心中的应用,1 计算机网络组网的层次,2 以太网交换机的发展,3 核心层设备核心交换机,4 100GB以太网标准的制定,5 以太网络技术向城域网渗透,从核心交换机发展看网络组网新趋势,2006年11月，IEEE 802.3高速研究小组在达拉斯会议上开始投票表决支持100Gbps（十万兆）高速以太网的标准化制定工作。,在下一代超万兆标准的竟争中，40G、80G、100G、120G等标准都获得了一些厂商的支持。如思科就认为以太网的下一目标也许是40G，因为开发40G以太网的技术难度比开发100G以太网要小一些。思科的旗舰企业交换机产品线Catalyst 6500系列采用最新推出的Supervisor Engine 720已经可以支持每接口卡40Gb/s。思科还为带Supervisor Engine 720的6500开发了单口40Gb/s模块。而且Catalyst 6500平台的每模块40Gb/s容量可以翻一番，只是提速时机将视客户需要而定。,100GB以太网标准的制定,思科的SE20 40Gb/s模块,目前来看，100Gbps的数据传输标准更被看好，其在IEEE会议中获得了75%的支持，100G更符合以太网速度十倍式跳跃发展的传统思维。现正在实验室试验100Gbps的以太网技术，因为朗讯、Infinera等厂商在100Gbps系统上的实际进展而鼓舞。,去年，朗讯贝尔实验室在ECOC（欧洲光通信会议）上首次报道了100Gbps光以太网信号传输试验，这次试验被称为是向着100Gbps数据传输发展的一个里程碑。贝尔实验室负责人表示这次的实验突破了目前传输速率的限制，为了达到100G传输他们采用了两项最新的技术其一是双二进制信号编码，利用正，负和零三种电平来代表一个二进制信号，这种信号方式比传统的NRZ码性需要更少的带宽；其二是单芯片光均衡器技术。,100GB以太网标准的制定,思科的SE20 40Gb/s模块,除了朗讯，在超级计算2006大会(SC06)上， Infinera 、Finisar等业界领先机构成功展示基于10Gbps波长的100G以太网技术是可以在现有光网络中实现的。该实验系统成功实现从佛罗里达Tampa(坦帕)传送100Gbps信号到德州休斯敦再回到Tampa的传输，基于10个10Gbps波长信道，利用Level3现有的网络。这是100Gbps信号首次在实际网络中传输。,2006年9月，朗讯科技贝尔实验室又在ECOC2006上宣布实现2000公里的107GbpsX10的光传输，朗讯同时表示2000公里的传输距离已经,100GB以太网标准的制定,可以满足100Gbps系统的绝大多数商业应用，证明了100Gbps以太网是一种可以实用的技术。,从10G以太网向100G以太网的平滑升级需要标准制定者和系统设计技术者的紧密合作，未来数年后，以太网络可肯定将迈入十万兆时代。虽然根据以往的开发经验，标准100Gbps以太网产品可能要等到2009年底或2010年初的时候才能完成研究。,千兆万兆主流，十万兆5年后,虽然随着系统密度不断增高，用10G以太网作上行连接的效率正在下降，导致网络的瓶颈产生，100G以太网技术是解决这个问题的有效手段。但从目前的技术发展趋势来看，随着现在桌面用户对于速度提升的要求，千兆到桌面将很快得以实现普及。,未来5年内，10G+1000M（1000BASE-T可以继续使用现有的线缆设施，在5类线上的传输距离最远可达100米）组成的混合网络将成为以太网应用的绝对主流，而且千兆以太网向桌面的普及将大大助长服务器和企业干线对万兆以太网的需求，对于相对于现在的百兆+千兆网络，万兆+千兆网络价格和,100GB以太网标准的制定,较低的投入都有很大的吸引力。在城域网乃至局域网中实施的10G+1000M（万兆+千兆）以太网将把以太网的速度和成本优势与光网络的传输距离和可靠性完美结合起来。,而100Gbps（十万兆）网络亦并非遥不可及，乐观估计十万兆在3-5年后便能正式走进商用骨干网络，并最终改变家庭网络应用方式。,1 计算机网络组网的层次,2 以太网交换机的发展,3 核心层设备核心交换机,4 100GB以太网标准的制定,5 以太网络技术向城域网渗透,从核心交换机发展看网络组网新趋势,随着网络技术的发展和信息化应用的普及，以太网交换机得到了越来越广泛的应用。更为重要的是，它开始从单纯的局域网应用向城域网渗透，从而吸引了更多运营商的目光。,交换机市场的快速成长，除了网络市场的整体增长外，主要得益于以下几个方面。首先是以太网交换技术日趋成熟，成本迅速下降。随着以太网交换技术的日趋成熟，交换机的重要组成部分交换芯片的成本也大幅度下降。同时，芯片的集成度也越来越高，原先许多需要通过外围部件或软件实现的功能也都集成在主芯片中，使得交换机的结构不断简化，从而进一步降低了成本。10/100M交换机成本的降低使得双速集线器退出了市场。现在，,以太网络技术向城域网渗透,除了极个别的小型网络和宽带小区还在使用10M集线器外，10/100M交换机已经成为网络中不可或缺的基本设备。其次是光纤以太网技术广泛应用。,与ATM相比，10G以太网具有明显的成本优势。十吉以太网的802.1ae标准则更是直接瞄准了骨干城域网，规定了局域网和广域网的两个标准，使得十吉以太网在未来骨干城域网发展中具备了与POS技术正面竞争的实力。正是基于上述因素，光纤以太网技术在骨干城域网的汇聚和接入中都得到了越来越广泛的应用。在电信运营商的带动下，光纤以太网技术得到了更加充分的应用，因为这些行业对于ATM、POS(Packet Over SONET/SDH)所具备的QoS、快速自愈等运营商级的特性没有过多苛刻的要求，但对价格却非常敏感。再者是传统局域网市场的增长除了系统内的城域专网外，企业信息化、教育信息化及电子政务建设都需要大量交换机组建局域网，这给了交换机市场一个稳定的支撑基础。,以太网络技术向城域网渗透,目前，以太网交换机的技术发展也呈现出新的趋势。随着吉比以太网成本的迅速下降，吉比交换机已不再是可望不可及的奢侈品，大多数企业，包括中小企业乃至中小学，均采用吉比以太网构建骨干网络。,对于城域网，目前百兆、千兆和万兆以太网已在城域网中得到广泛应用，而未来十吉以太网也有可能成为骨干城域网的主流技术。,交换技术打破了共享式以太网的原则，使得以太网的规模和覆盖范围得以大幅度提高，从而使以太网能够战胜众多的局域网技术而一枝独秀。而VLAN和三层交换技术（路由交换）则克服了纯二层交换网络中广播对网络规模的限制，进一步扩大了网络的覆盖范围，提高了网络的性能、安全性和可管理性。因此，三层交换已经在大中型企业骨干网中迅速普及，而许多中小型网络考虑到日后的发展，也开始引进三层交换技术。,以往，三层交换机与路由器的区别在于：三层交换机采用一次路由、,以太网络技术向城域网渗透,多次转发的方式，采用CPU和软件进行初试路由的计算，随后则采用ASIC芯片等硬件根据路由表进行高速转发，其接口类型较为单一，以以太网为主，支持的路由协议和链路协议也较少；而路由器全部采用CPU和软件进行路由处理，其接口类型丰富，支持更多的路由协议和广域网链路协议。,二者初期的定位是：路由器用于广域网连接，而三层交换机用于局域网核心以取代以往的路由器实现跨VLAN的访问。随着路由交换技术的发展，三层交换逐步向多层交换的方向发展，比如第4层以上的TCP端口、DiffServ参数等的处理也开始以硬件的方式处理，而路由协议的支持也由最初的RIP扩展到大规模网络使用的OSPF甚至广域网网间路由协议BGP等，高端路由交换机的接口类型除了以太网之外也开始涉及ATM、POS等广域网接口，以适应城域网的需求，而高端路由器也更多地借鉴了路由交换机的技术，采用硬件来进行路由计算，转发能力也大大提高。交换机和路由器在高端上趋于融合，不同厂商的,以太网络技术向城域网渗透,同类设备可能被称为“路由交换机”或“交换式路由器”。也正是三层交换技术的成熟，使得电信运营商敢于在城域网这样大规模的网络中使用以太网技术。,目前，用于构建电信城域网的主流技术包括了VPLS、MSR、RPR、PBT以及EAPS等。其中，又以VPLS、MSR以及PBT最受中国电信运营商的认可。,VPLS：完全“透明”,利用虚拟专用局域网服务（VPLS，Virtual Private LAN Service）技术作为搭建电信城域网的技术主体，已经在全球很多地方获得了规模性应用。从技术特征看，VPLS拥有较明显的优势。VPLS使分散在不同地理位置上的用户网络可以相互通信，从而建立类似于点到点的虚拟连接功能，使城域网乃至广域网都变得对用户“透明”。和基于网络第三层的MPLS的不同在于，VPLS是一种二层的VPN技术，也就是说，VPLS可以在城域范围之内将广域网的MPLS引入，并且引入至以太网接入层，对于用户而言，每个单点都可以成为一个VPN，而运营商则可以复用IP/MPLS网络，提供更多种类业务。,以太网络技术向城域网渗透,由于VPLS是在二层网络上采用复杂的三层协议建立信令，并且协议栈层次过多，因此，利用VPLS技术构建具有高保障性的电信级城域网，成本上居高不下，使得国内运营商很难在短时间内大范围采用。并且，即使随着时间推移，VPLS设备成本逐步降低到运营商可以接受的程度，其管理上的高成本，即较高的运营成本（OPEX）也成为了运营商、特别是国内运营商选用的一大阻力。目前，除了上海贝尔阿尔卡特，华为、美国瑞通、思科也在VPLS领域拥有较大话语权。,以太网络技术向城域网渗透,MSR：“节约型”的直接体现,MSR（城域网多业务环）构建于国际电联ITU-X.87标准之上，属于一种新型二层冗余协议。该协议可以说是对RPR MAC层的优化版本，但同时也加入了多种倾向于电信运营级的特征，因此，目前在运营商的多个新建城域网中得到了初步应用。,MSR的主要目的在于，以较低成本方式，围绕运营商现有网络改造和新建网络模型，构建创新型的CESP（Carrier Ethernet Multi-Sevice Platform，电信级以太网多业务平台）。由于MSR针对国内电信城域网应用提供了一些特别机制，因此，比较适合国内电信城域网改造。该技术标准的主要优势集中在以下方面：,以太网络技术向城域网渗透,（1）节约光纤资源，适合环形光纤拓扑的情况，在为乡镇到区县的宽带接入网汇聚提供方面具有优势；,（2）能够有效支持50ms保护倒换，为IPTV及视频监控等实时业务提供关键保护；,（3）组播能力较强，单个组播在环上只须复制一次就可以组播全网；,（4）能够通过TDM over IP技术传送高质量的TDM业务，并且不需网络用户考虑传输媒介；,（5）为运营商管理网络提供了QoS控制能力和业务感知，使网络获得主动解决问题的所需数据更为简易；,（6）高性价比，万兆以太网环的价格不及SDH/MSTP的三分之一，特别是在业务传输方面的性价比优势较为明显。,以太网络技术向城域网渗透,PBT：“重复”封装的网络,运营商骨干网传输（Provider Backbone Transport，PBT）技术基于802.1ah标准，是在运营商骨干网桥（Provider Backbone Bridge，PBB）标准之上改进而来。PBB技术的目标在于，允许在802.1ad标准规定下的运营商骨干网桥网络（PBBN）支持最多224个业务VLAN。并且，PBB还定义了PBBN的架构和桥接协议，以实现多个PBB网络的兼容和互联互通。,PBB采用MAC in MAC封装，即将终端用户以太网数据帧再封装成运营商以太网帧头，形成两个MAC地址，在运营商核心网中，只按照后一个封装的MAC地址进行流量转发。这一技术带来的好处在于，使得以太网扩展性以及作为网络传输技术的能力得到了极大提升。但是，PBB存在流量工程问题，例如多方式路由下的流量控制、接入控制和业务控制、50ms甚至20ms切换或故障恢复能力，以及端到端的QoS保障等。在这些业务需求的推动下，PBB改进成为PBT。,以太网络技术向城域网渗透,从成本上看，由于PBT是以伪运营商以太网（MAC再次封装）形式，使得以太网数据帧能够快速有效地在骨干网上传输。因此，它这种有效结合了以太网和MPLS的特征，容易使运营商节约成本。不足的是，PBT灵活性需要进一步提高。目前，北电网络等厂商在PBT技术方面保持优势。,以太网络技术向城域网渗透,小结,目前，在国内的网络及电信设备供应商中已经具有了一些强大技术和研发能力的企业。例如，上海贝尔阿尔卡特、华为、中兴、烽火网络等都在电信级以太网研发领域投入巨大，并取得了不错的进展。例如，上海贝尔阿尔卡特借助阿尔卡特朗讯在全球的资源优势，在利用VPLS技术构建电信城域网方面较突出，在上海电信的城域网改造中应用较多。烽火网络依托CESP提供包括支持新建、平滑演进两种方案，烽火网络在2003年向ITU提交的MSR被批准成为国际标准（编号ITU-X.87），而MSR自身是继承于RPR，但又在其上进行了充分扩展的技术标准，因此非常适合大规模数据应用的部署。华为在国内高端电信级城域以太网市场拥有高份额，特别是2007年以来，随着电信运营商网络IP化进程的推进，华为应用于电信级城域以太网的高端路由设备和交换设备出货量都有所增加。由于华为电信级城域以太网方案以PBT技术为主，因此，华为对国际厂商的狙击力度有可能体现得最为明显。,以太网络技术向城域网渗透,以太网络技术向城域网渗透,H3C D9500核心交换机在城域网的典型应用,以太网络技术向城域网渗透,H3C的光线路终端(ONT)及光网络单元(ONU)作为城域网的接入网,以太网络技术向城域网渗透,H3C的FTTB+LAN的接入网,以太网络技术向城域网渗透,H3C的FTTH的接入网,H3C的FTTH的接入网,本专题结束,谢 谢 ！,课间休息,下课,问题,演讲完毕，谢谢观看！,