升级网络速度，学习千兆位以太网

千兆位以太网是近期推出的高速局域网技术，以适应用户对网络带宽的需求。它在局域网组网技术上与ATM形成竞争格局。千兆位以太网是IEEE 802.3以太网标准的扩展，编号为802.3z，其数据传输率为1000Mbit/s（即1Gbit/s，因此也称吉比特以太网）。千兆位以太网基本保留了原以太网MAC层CSMA/CD协议，但它对CSMA/CD协议进行了一些改动，增加了一些新的特性。为节省标准制定时间，千兆位以太网的物理层没有重新设计新协议，而是“嫁接”了ANSI X3T11的光纤通道（Fiber Channel，FC）的物理层协议（FC标准中关于物理介质和接口的FC-0和关于编码解码的FC-1这2部分）。传输介质可以采用：①阻抗为150Ω的屏蔽双绞线（STP），其标准为1000BASE-CX，传输距离为25m；②五类非屏蔽双绞线，其标准为1000BASE-T，传输距离为100m；③使用短波长光源的1000BASE-SX标准，该物理层标准支持62.5μm和50μm两种直径的多模光纤，传输距离分别为440m和550m；④使用长波长光源的1000BASE-LX标准，该物理层标准支持62.5μm和50μm两种直径的多模光纤和直径为5μm的单模光纤，传输距离分别为250m、550m和3km。表4-2给出了千兆位以太网传输介质与距离的关系。

千兆位以太网对上层用户的要求依旧是最小帧长度是64字节，最大帧长度为1518字节，以便与以太网和快速以太网兼容。为了在2个相距200m的站点之间同时传输数据时能够检测到冲突，保证网络稳定可靠地运行，千兆位以太网引入了载波扩展（Carrier Extension）和分组猝发（Packet Burst）传输技术。

表4-2　千兆位以太网物理层接口标准

所谓载波扩展就是适当增加帧的长度，即千兆位以太网对用户的最小帧长度要求仍然为64字节时，实际传输的帧长度是512字节，以保证在数据发送期间站点能够检测到冲突并采取相应的措施。但是载波扩展也耗费大量的带宽，为了弥补载波扩展之不足，又引入分组猝发传输技术，该技术可让载波扩展只用于猝发数据帧的第1帧。单帧猝发限制在3K字节左右，以防止某个节点占据整个网络带宽。采用这两种技术就可以把千兆位以太网的冲突检测域扩展到200m，而在传送大的数据帧时网络利用率可达90％。(www.xing528.com)

千兆位以太网与快速以太网相比，有其明显的优点。如图4-13是千兆以太网与交换机连接原理图。千兆位以太网的速度是快速以太网的10倍，但其价格只为快速以太网的2～3倍。而且从现有的传统以太网与快速以太网可以平滑地过渡到千兆位以太网，并不需要掌握新的配置、管理与排除故障技术。千兆位以太网同样支持半双工和全双工两种工作方式。由于全双工是点到点专线连接，所以它不需要CSMA/CD协议。千兆位以太网最通用的办法是采用3层设计。最下面一层由10Mbit/s以太网交换机加100Mbit/s上行链路组成；第二层由100Mbit/s以太网交换机加1000Mbit/s上行链路组成；最高层由千兆位以太网交换机组成。在每一层，交换机逐步提高干线速率。这种设计的意图是一般由低廉的交换机完成10Mbit/s工作站的连接，昂贵的大容量交换机只用在最高层。在这一层由于交换的信息量大，价格相对高一些也合理。

图4-13　千兆位以太网与多个交换机的连接原理

随着千兆位以太网交换机的投入使用，有望解决长期困扰网络的主干拥挤问题。千兆位以太网可以将现有的10Mbit/s以太网和100Mbit/s快速以太网连接起来，现有的100Mbit/s以太网可通过1000Mbit/s的链路与千兆位以太网交换机相连，从而组成更大容量的主干网，这种主干网可以支持大量的交换式和共享式的以太网段。用千兆位以太网取代FDDI，将获得10倍于FDDI的带宽，同时可消除以太网和FDDI之间的协议转化。千兆位以太网虽然在数据、话音、视频等实时业务方面还不能提供真正意义上的服务质量（QoS）保证，但千兆位以太网的高带宽，能克服传统以太网的一些缺点，提供更高的服务性能。