以太網(wǎng)：新標準新應(yīng)用
網(wǎng)絡(luò)世界大會2011暨第十屆以太網(wǎng)世界大會于2011年9月23日在北京隆重召開。IEEE 802標準委員會的副主席、IEEE 802.1 數(shù)據(jù)中心橋接任務(wù)組主席Patricia Thaler為大會帶來了以太網(wǎng)標準領(lǐng)域的最新進展的精彩報告。
從最開始用于在實驗室和企業(yè)做研究的上個世紀80年代的標準開始，到90年代的校園、中小企業(yè)和家庭的局域網(wǎng)標準，再到2000年能夠支持以太網(wǎng)在城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的標準。在數(shù)據(jù)中心、運營商網(wǎng)絡(luò)和其他流量密集的高性能計算環(huán)境下，新的標準不僅可以為高速的以太網(wǎng)服務(wù)器連通性和核心交換產(chǎn)品提供標準，例如更寬的帶寬，網(wǎng)絡(luò)存儲，視頻、音頻流處理方法，還能降低網(wǎng)絡(luò)連接兩端設(shè)備的能耗，也能支持云計算、銅纜EPON、家庭或?qū)I(yè)娛樂、汽車和工業(yè)智能等方面的需求。
由于虛擬機的激增，企業(yè)的數(shù)據(jù)中心也不可避免的引發(fā)了管理難題，于是802.1Qbg和802.1BR應(yīng)運而生。這兩項標準的目的是把大量策略以及安全和管理方面的處理方法從網(wǎng)卡上的虛擬機和刀片服務(wù)器上面卸下來，并且將其重新交給連接存儲和計算資源的物理以太交換機，簡化數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的管理，幫助網(wǎng)絡(luò)管理員和系統(tǒng)管理員更加便利地合作。
借助新的以太網(wǎng)標準，數(shù)據(jù)中心使用數(shù)據(jù)中心橋接可以支持融合的網(wǎng)絡(luò)，進行基于優(yōu)先級的流量控制，增強擁塞控制。在802.1Qbg標準中，通過邊緣虛擬橋接，可增強虛擬機的可見性，提供終端設(shè)備到虛擬機之間的橋接。其中的VDP協(xié)議可以發(fā)現(xiàn)并配置橋接器，CDCP協(xié)議可以通過為橋接器和邊緣虛擬機提供虛擬端口，VEPA協(xié)議可以降低與高度虛擬化部署有關(guān)的復(fù)雜性。
802.1BR標準用于網(wǎng)絡(luò)對虛擬機遷移做出動態(tài)調(diào)整，可以將遠程交換機部署為虛擬環(huán)境中的策略控制交換機，而不是部署成鄰近服務(wù)器機架的交換機，通過多個虛擬通道，讓邊緣虛擬橋復(fù)制幀到一組遠程端口，利用瀑布式的串聯(lián)端口靈活地設(shè)計網(wǎng)絡(luò)，更有效地為多播幀、廣播幀和單播幀分配帶寬。
預(yù)計這兩項標準的基礎(chǔ)功能會在2012年中期推出。
IEEE 802.1Qbg與IEEE 802.1BR的區(qū)別在于，前者主要是解決允許邊界橋?qū)μ摂M機遷移進行恰當反應(yīng)。它主要關(guān)注服務(wù)器設(shè)備(EVB終端站)和邊界橋(EVB橋)之間的操作，以及兩個設(shè)備之間的物理鏈路信道，在組播或大量信息通過物理鏈路時，會導(dǎo)致物理鏈路中相同幀出現(xiàn)多個副本的問題。而IEEE 802.1BR可通過添加額外標簽信息解決這個問題，也就是只允許一個幀副本被發(fā)送和復(fù)制在服務(wù)器中，從而減少了組播狀況下的帶寬占用，當然這需要更多的硬件資源來支持，可以看出IEEE 802.1Qbg與IEEE 802.1BR各有千秋。
802.3ba即40/100G以太網(wǎng)標準，不僅僅提高數(shù)據(jù)中心的物理層數(shù)據(jù)傳輸速率，還解決了數(shù)據(jù)中心、運營商網(wǎng)絡(luò)和其他流量密集高性能計算環(huán)境中數(shù)量越來越多的應(yīng)用的寬帶需求，為更高速的以太網(wǎng)服務(wù)器連通性和核心交換產(chǎn)品鋪平發(fā)展之路，千兆到桌面的理想也會逐漸成為事實。802.3bj是關(guān)于100Gb/s背板和銅線的標準，目前802.3研究組正在考慮下一代100Mb/s光纖技術(shù)。
隨著三網(wǎng)融合、社交網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，交互式的音頻、視頻呈現(xiàn)了爆發(fā)式的增長，核心音頻/視頻橋接（AVB）就是針對實時的音頻視頻流提出的標準，基于該標準可建立高質(zhì)量、低延遲、時間同步的音視頻以太網(wǎng)絡(luò)，為家庭或企業(yè)提供各種普通數(shù)據(jù)及實時音視頻流的局域網(wǎng)配套解決方案。AVB將會成為以太網(wǎng)主流的協(xié)議，在任何地方部署，家庭可以采用默認配置實現(xiàn)視頻和監(jiān)控器同步，專業(yè)音視頻應(yīng)用則通過重新配置來實現(xiàn)。其中涉及到的高精度的時鐘同步協(xié)議（802.1AS），為以太網(wǎng)提供完美的低延遲、低抖動的時鐘，保證高質(zhì)量的帶寬，使服務(wù)快速抵達。流預(yù)留協(xié)議802.1Qat用于解決網(wǎng)絡(luò)中AV實時流量與普通異步TCP流量之間的競爭問題，通過協(xié)商機制，在AV流從源設(shè)備到不同交換機再到終端設(shè)備的整個路徑上預(yù)留出所需的帶寬資源，以提供端到端的服務(wù)質(zhì)量及延遲保障。隊列及轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議802.1Qav，確保傳統(tǒng)的異步以太網(wǎng)數(shù)據(jù)流量不會干擾到AVB的實時音視頻流。音視頻傳輸協(xié)議1722定義了局域網(wǎng)內(nèi)提供實時音視頻流服務(wù)所需的二層包格式，AV流的建立、控制及關(guān)閉協(xié)議，為物理上分隔的音視頻編解碼器之間建立了一條帶有低延遲的虛擬鏈路，它使用與IEEE 1394同樣的流格式進行數(shù)據(jù)傳輸及AV同步。
為了應(yīng)對不斷增長的以太網(wǎng)交換機、路由器和服務(wù)器設(shè)備的功耗，制定了節(jié)能以太網(wǎng)標準，這個標準將給全部以太網(wǎng)BASE-T收發(fā)器(100M、1G和10G)，以及背板物理層增加低耗電閑置(LPI)模式。也就是說，通過從鏈路一端的系統(tǒng)向另一端發(fā)送LPI信號，讓以太網(wǎng)在空閑狀態(tài)時降低網(wǎng)絡(luò)連接兩端設(shè)備的能耗，正常傳輸數(shù)據(jù)時可在30微秒的時間內(nèi)被激活，恢復(fù)供電，以此減少電力消耗。
以太網(wǎng)還能夠進入諸如CAN、LIN、FlexRay和MOST等這樣的汽車網(wǎng)絡(luò)行列，汽車以太網(wǎng)的最初應(yīng)用通常包括車載診斷系統(tǒng)(OBD)，它大大縮短了軟件的下載時間。AVB(音頻視頻橋接)將能夠提供高性能的資訊娛樂網(wǎng)絡(luò)解決方案。但是其所面臨一定挑戰(zhàn)，例如當汽車停在服務(wù)站(即并未行駛)時，OBD 應(yīng)用同樣可以正常運行；對抗電磁干擾(EMI)性能要求嚴格；隨著數(shù)據(jù)速度的增長，信號傳輸速度也越來越快，這會導(dǎo)致更高的能量消耗。工業(yè)應(yīng)用具有環(huán)境適應(yīng)性、可靠性、安全性、安裝方便等要求，要求在極端條件下網(wǎng)絡(luò)也能穩(wěn)定工作，以太網(wǎng)將會繼續(xù)不斷的演進，以滿足我們越來越多不同的環(huán)境和應(yīng)用的要求。
有了新標準的哺育，我們相信，以太網(wǎng)世界將會上演一道道風(fēng)景和傳奇。未來以太網(wǎng)會向更高速、更長距、更安全、更高服務(wù)品質(zhì)方向發(fā)展。
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