以太网技术及应用趋势

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一、以太网技术的发展趋势
1．端到端QoS是未来的发展方向
经过十几年的发展，以太网的新业务和新应用不断涌现，这意味着更多的网络资源耗费，仅仅保证高带宽已经无法满足要求。如何保证网络应用的端到端QoS已经成为以太网面临的最大挑战。传统的建网模式无法满足现有业务的QoS要求，网络应用迫切要求设备对QoS的支撑向边缘层和接入层发展。在过去，高QoS意味着高价格，但是ASIC技术的发展使具备强大QoS能力的低端设备成为可能，使网络的QoS从集中保证逐渐向端到端保证过渡。目前，网络边缘设备已经可以根据端口、MAC地址、VLAN信息、IP地址甚至更高层的信息来识别应用类型，为数据包打上优先级标记（如修改IEEE802.1P、IP DiffServ域），核心设备不必再对应用进行识别，只需根据IP DiffServ、IEEE802.1P进行交换，提供相应的服务质量即可。

2．可控组播技术
基本组播技术，存在以下问题：
l         效率低：二层网络对组播支撑不足，网络资源浪费严重。
l         认证难：组播在协议中没有提供用户认证支撑，用户可以随意加入一个组播组，并可以任意离开。
l         管理难：组播源缺少有效的手段控制组播信息在网络上传送的方向和范围。
l         计费难：组播协议没有涉及到计费部分。组播源无法知道用户何时加入，何时退出，无法统计出某个时间网络上共有多少个用户在收看组播节目，难以对用户进行准确计费。
可控组播技术，以太网交换机通过控制信令和转发平面的配合实现可靠的组播业务，满足组播管理、认证及增值业务发展的需要，其中，组播源和组播用户的控制是实现可运营组播的重要条件。HUAWEI不仅在基本组播技术方面在业界领先，而且是业界首家开发出可控组播技术的厂家。

3．以太网将成为更安全的网络
针对传统以太网存在的安全隐患，交换机在安全技术方面取得了长足进展：访问控制、用户验证、防地址假冒、入侵检测与防范、安全管理等技术已经成为以太网交换机的基本特性。

4．智能识别技术的发展
随着芯片技术的发展，人们对网络应用的需求逐步提高，不再满足于通过交换机完成基本的二层桥接和三层转发任务，而更多地关注网络的业务需求，希翼新型交换机具有智能转发特点，可根据报文类型、业务优先级、安全性需求等特性对不同的用户群和应用级别/层次进行识别，区别转发，满足不同用户的大范围需求，智能识别技术将逐步应用于以太网交换机领域。

5．设备管理简单化
由于接入层设备价格低廉，因此可通过Web方式为一般的企业用户提供便利的管理手段，基于Web管理界面，使网络维护和网络管理更趋人性化。然而，对于运营网络和大型企业来说，接入层设备数量众多，维护工作量大，迫切需要一种统一的管理和维护手段即集群管理协议。集群管理方式可通过一个管理IP来维护众多的网络设备，具有设备拓扑发现功能、设备故障和链路故障告警、设备统一配置等多种便于网络维护的手段，逐渐发展成为网络接入层设备管理的主要手段。

6．用户管理功能更趋完善
以太网从局域网络诞生至今，以其优良的性能和价格优势，逐渐发展成为网络的主流技术。在这一发展过程中，也伴随着各种挑战，如网络缺少用户管理机制，网络风暴、网络攻击频生，因此用户管理技术迅速应用到以太网，通过认证技术保证合法用户的正常业务。常见的网络认证技术包括：
l         VLAN+Web认证：用户在使用网络时，首先通过Web服务器验证用户的合法身份，获得认证后可得到用户的SLA服务。这种认证方式不需要客户端App，并支撑更多的增值业务，已成为认证技术的主流。
l         802.1x认证：随着802.1x扩展技术的发展，这一认证方式可随时检查用户的合法性，防止网络欺骗行为，并为按时长计费提供了可能。
多种认证技术的出现，使以太网具有更为实用的用户管理特性，从而为以太网的可运营、可管理奠定了基础。

7．VPN等业务从骨干向汇聚转移
随着以太网交换机芯片技术的发展以及汇聚层设备性能的提高，原先由骨干层提供的MPLS VPN业务逐渐转由汇聚层以太网交换机来提供。通过骨干设备提供业务的主要原因在于汇聚层设备的性能不足，但是目前汇聚层以太网交换机的性能已经超过原先的骨干设备，从业务提供角度来看，汇聚层的设备比骨干层设备多，也更接近用户，提供业务更方便。从网络的可靠性角度来看，骨干设备应该向功能简单化的方向发展。

8．用户控制功能逐渐由集中式向分布式转移
传统的组网方案是在大的以太网交换机旁边放置一台BAS设备，随着用户数量的不断增加，集中控制方式存在着扩展性问题，并可能造成带宽浪费现象，因此这种集中的用户控制和接入认证方式正逐渐向分布式控制发展，随着用户控制功能逐渐下移到接入层汇聚部分，如小区出口等，使用户控制功能呈现出分布特性，但用户的业务管理、记费和业务认证仍集中在业务平台实现。在分布模式下，简单的用户控制和接入认证功能可逐渐由以太网交换机完成，而对于复杂的用户管理功能则可由分布式BAS完成。

9．交换机和路由器将逐渐融合
交换机技术和路由器技术在网络建设过程中，一直处于并行发展状态，人们习惯上将交换机看作为一种用于局域网技术的设备，只有局域网才会考虑采用交换机，而实现广域网之间的互连则是路由器的性能。随着ASIC技术和网络处理器的不断成熟，网络逐渐被IP技术统一，以太网交换机技术已经走出了当初的“桥接”框架，逐渐应用到汇聚层和骨干层：路由器的网络接口交换机都可提供；路由器拥有的丰富的路由协议，交换机也大量应用；路由器的大容量路由表在交换机中也可实现；路由器技术在路由查找方面采用最大地址匹配思想，骨干三层交换机基于最大匹配的转发速度可以达到线速。随着ASIC技术的不断发展，交换机和路由器在路由更新能力、报文缓冲能力、队列调度能力等方面的差距正逐渐缩小，并可进一步提高高性能网络设备的性价比。

二、以太网网络的发展趋势
众所周知，接入层是以太网交换机技术发展最为活跃的部分，随着ASIC技术的不断发展，产品的性价比进一步提高，使以太网交换机技术具有更为广阔的发展空间！下面分析以太网网络设备的发展趋势。
受最初实装率低靡的影响，运营商普遍对交换机端口数目要求较小，一些小端口（8/16端口）设备非常受欢迎，其级联端口还可用于楼道交换机之间的互连。未来的交换机将具备防尘、防雷、防潮等功能，具有较好的电磁屏蔽能力，并能在恶劣的环境下正常工作。为了减少对居民区的影响，要求交换机工作噪声小，可选择交直流工作方式，以满足不同地区的需求。
接入层交换机分布广、不确定因素多，对可维护性提出了较高的要求：远端故障定位能力、群组管理能力、多配置方式和网管功能是其不可或缺的要素。众所周知，业务是先导，业务是核心，单纯地比拚网络只会陷入无休止的价格战，而良好的性能和业务支撑能力才是赢得用户和持续发展的必要条件，因此交换机的线速转发、上行端口捆绑、组播功能和多业务应用等才是网络不可或缺的元素。网络安全同样不可忽视，用户隔离、MAC地址过滤、广播风暴抑制、设备安全等都是交换机必须充分考虑的重要功能。
LAN网络的建设是运营商在数据业务市场上的重要品牌，也是宽带整体解决方案的一项主要构件。是否解决了上述问题就万事大吉了呢？当然不是！运营网络与无管理的企业网络具有很大区别，如何在基于不信任的网络基础之上建立一个可运营、可管理的网络是网络建设的重中之重，这里所谓的可运营和可管理包含业务、设备维护管理、灵活的计费、用户访问策略控制和用户认证等五大构件。
1． 用户认证
VLAN+Web认证方式可提供多种增值业务，已成为认证技术的主流：
l         采用帐号和物理位置结合的认证方式；
l         利用VLAN隔离和加密保障Web认证的安全性；
l         效率高于PPPoE；
l         通过自动下载的JAVA程序替代PPPoE虚拟拨号App，降低维护成本；
l         与业务相关，可作为实现Portal（门户业务）的基础。
2． 用户访问策略
采用基于用户的访问控制列表，实现功能包括：
配置用户可以访问的网段；
配置用户组间的访问与禁止；
保护网上或小区重要服务器。
3．灵活多样的计费
计费策略：远端认证（Radius认证）、本地认证、不认证；
计费方式：基于时长、流量、优先级、带宽进行不同费率的计费，具有多种优惠策略。
4．设备维护管理
支撑统一的网管，能够实现零维护的远程配置（集群管理），提供可视化图形管理，堆叠管理，支撑PVLAN、Super VLAN等。
5．业务
业务是网络发展的关键，对带宽控制、组播业务、业务的优先级将是不可缺少的功能特性。

三、三网合一何时到来
十多年前，人们提出了三网合一的设想。电信网、广播电视（IP TV）网、计算机网分别是在不同时期和不同背景下产生和发展起来的，每个网络所采用的方案和标准都带有浓烈的时代标记。但是，用户对综合信息的需求越来越明确，即通过相对一致而又简单的网络获得更多的内容和服务。三网融合是必然的，却不是一帆风顺的，在这一融合过程中，数字技术将不同的物理信号统一为二进制比特流，在传输、交换、选路和处理过程中实现融合；光通信技术提供理想的带宽，降低了传输成本，形成了融合的传输平台；App技术使三大网络及其终端能够通过App变更支撑各种用户所需的特性、功能和业务；通信协议工程研究提出了“实现大量异构网络互连互通”的目标，并实现了以TCP/IP协议为代表的跨平台应用协议。所有这些技术都为网络的融合奠定了基础。

四、IP互连互通的理念
目前，以Internet为代表的计算机网络大多采用无连接的点对点通信，电信网络大多进行有连接的点对点通信，广播电视网络则是规范的有连接广播通信，融合网络必须能够很好地包容这些特性。
IP技术的优点在三网的融合过程中获得了充分发挥。三网融合所形成的网络是一个庞大的局部之间异构的复杂网络，IP技术的最初目的在于实现异构系统的互连互通，中间网络层采用IP技术可顺利地对多种业务数据、软硬件环境、通信协议进行集成、综合和统一