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摘要：從技術上的優(yōu)點與缺點論述了FDDI，ATM,IP及千兆比以太網(wǎng)的技術特點,及其相互聯(lián)系，最后分析了高速通信網(wǎng)絡技術的發(fā)展前景.

關鍵詞：高速網(wǎng)絡,FDDI，ATM,IP,千兆比以太網(wǎng)，前景

Abstract:Thedevelopmentofcomputerhigh-speednet-worktechniques,moreover,itscharacteristicsonthegroundoftheadvantagesanddisadvantagesofeachandtheinteractionofoneanother,finallytheprospectinthefuturedevelopmentofhigh-speednetworktechniques.

Keywords:high-speednetworks,ATM,IP,Gigabitethernetnetworks

1引言

計算機網(wǎng)絡技術極大地推動了計算機技術的發(fā)展，同時信息社會的發(fā)展對計算機網(wǎng)絡提出了新的要求，特別是信息高速公路的建設，對在迅速發(fā)展的計算機網(wǎng)絡技術起了重要作用。

計算機網(wǎng)絡的重要發(fā)展方向是高速計算機網(wǎng)絡技術，主要包括光纖分布數(shù)字接口（FDDI），異步轉移模式（ATM），IP技術，千兆比以太網(wǎng)等技術。ATM網(wǎng)因具有可靠性的服務質量(QoS)保證、低延時、能夠為不同的傳輸提供不同的服務等優(yōu)越特性,被視為未來通信技術的發(fā)展方向;IP作為世界上最成熟、最先進的Internet網(wǎng)絡層協(xié)議和重要的技術基礎,它代表了無連接通信方式的本質特征,其應用日趨深入和廣泛,特別是隨著千兆位以太網(wǎng)技術的出現(xiàn),導致了高速聯(lián)網(wǎng)技術陣營的大分裂,由于世界上大部分的用戶采用的是以太網(wǎng)技術;而千兆位以太網(wǎng)保留了與10M以太網(wǎng)相同的802.3幀格式,沒有對信息傳輸格式作任何變動,網(wǎng)絡升級方案較其他技術在投資和性能上要平滑得多,因此千兆比以太網(wǎng)以其卓越的.下面對這四種主要網(wǎng)絡技術作一些簡要的介紹：

2FDDI技術

FDDI（FiberDistributedDataInterface）是80年代隨網(wǎng)絡技術和光電子技術發(fā)展起來的網(wǎng)絡接口技術，其傳輸速率可達100MPS，體系結構包括物理介質子層（PMD），物理協(xié)議子層（PHY），介質訪問控制（MAC），層管理（LMT）四個部分，如圖1所示。由于雙環(huán)結構和鏈路監(jiān)控技術的采用，所以具有其強的容錯能力，支持雙絞線，單模及多模光纖等傳輸介質，所以FDDI技術在網(wǎng)絡工程骨干網(wǎng)得到了很大的應用。但是由于FDDI采用分組交換技術，鏈路層協(xié)議復雜分組信息經(jīng)過網(wǎng)絡的時延起伏很大，在重負載下，特別在流量超過60MPS時，時延急劇增加。目前FDDI技術還存在許多問題，如：它是一種共享帶寬網(wǎng)絡，其網(wǎng)絡的協(xié)議比較的復雜，安裝和管理相當困難，有可能存在被價格較廉價的快速以太網(wǎng)取代，現(xiàn)在主要應用于后端局域網(wǎng)，高速辦公室網(wǎng)，主干局域網(wǎng)。

IEEE802.2LLC

(邏輯鏈路控制)

MAC

（媒體訪問控制）

LMT

（層管理）

PHY

（物理層協(xié)議）

PMD

（物理媒體相關子層）

圖1FDDI體系結構

3ATM技術（AsynchronousTransferMode）

自從20世紀80年代以來，跨越于LAN的互聯(lián)越來越多，同時人們對可視圖文，視頻電話，視頻會議，圖象傳輸?shù)韧ㄐ艠I(yè)務需求急增，最終導致了B-ISDN（寬帶綜合服務數(shù)字網(wǎng)）標準的問世，而B-ISDN服務要求有高速通道傳輸數(shù)字化的聲音，數(shù)據(jù)，視頻及多媒體信息，ATM（異步傳遞方式）技術支持B-ISDN服務的一種多工交換服務技術。

ATM技術是以分組傳送模式為基礎，綜合了分組交換和電路交換的優(yōu)點發(fā)展而成的，它可以滿足各種通信業(yè)務的需求。其實質是一種高速分組傳送模式，它將話音、數(shù)據(jù)和通信業(yè)務的信息分解成固定長度（48字節(jié)）的數(shù)據(jù)塊，并在個數(shù)據(jù)塊前裝配地址、丟失優(yōu)先級、流量控制和HEC差錯控制信息等構成的一個信元頭（5字節(jié)），形成53字節(jié)的信元。它采用異步時分復用的方式將來自不同信息源的信元匯集到一起，在一個緩沖器內排隊，隊列中的信元逐個輸出到傳輸線路上，信元的信頭中含有VPI/VCI（虛通道標識符/虛信道標識符）作為地址標志，網(wǎng)絡根據(jù)信頭中的標志來轉移信元.

3．1ATM的傳輸機制

ATM是一種特殊的分組型傳遞方式，它建立在異步時分復用的基礎上，并采用固定長度的信元，當用戶希望通過ATM網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)是，首先通過信令向目的站提出建立虛連接的請求，同時給出該連接需要的Aos參數(shù)，如此要求能夠滿足，則建立連接，發(fā)送端得到一個VPI/VCI，此時發(fā)送端就可以通過這條虛連接將數(shù)據(jù)發(fā)送給接收端，當數(shù)據(jù)經(jīng)過ATM交換機時，要進行VP，VC交換，這時，信元頭中的VPI，VCI被賦予新值，數(shù)據(jù)傳輸結束后，虛連接被拆除。

3.2ATM的主要優(yōu)點

3.2.1ATM以信元(cell)為基本傳輸單位。信元由信頭和信息段組成。ATM通過信頭來識別通路。在這種方式中，只要信道空閑，便將信元投入信道。這有利于提高信道利用率。

3.2.2能支持不同速度的各種業(yè)務。

3.2.3所有信息在最低層是以面向連接的方式傳送，以保持電路交換適合于傳送實時性很強的業(yè)務的優(yōu)點。

3.2.4由于光纖信道的誤碼率極低，且容量很大，所以在ATM網(wǎng)不必在數(shù)據(jù)鏈路層進行差錯控制和流量控制（放在高層處理），明顯地提高了信元在網(wǎng)絡中的傳送速率。

而ATM的主要缺點就是技術復雜、設備價格昂貴，并且標準還在開發(fā)中，未完全確定，此外，因為它是全新的技術，在網(wǎng)絡升級時幾乎要換掉現(xiàn)行網(wǎng)絡上所有的設備，目前的主要應用是作為Internet的高速主干網(wǎng)，在局域網(wǎng)中的應用還不如快速交換以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)。

3．3ATM分層結構

B-ISDND的ATM協(xié)議模型如圖3，包括了三個平面：用戶平面支持數(shù)據(jù)傳輸，流量控制，差錯控制；控制平面主要用于連接管理；管理平面用來維護網(wǎng)絡與執(zhí)行操作功能。在每個平面上采用了OSI的分層方法，分層相對獨立，分為物理層，ATM層，ATM適配層（AAL）和高層。

圖3B-ISDNATM協(xié)議參考模型

4IP技術

IP技術是InternetProtocol的簡稱,其主要功能有：無連接數(shù)據(jù)報傳送、數(shù)據(jù)報路由選擇671和差錯控制.IP協(xié)議提供主機間不可靠、無連接數(shù)據(jù)傳送;IP協(xié)議具有其它通信協(xié)議所沒有的突出優(yōu)點,一是IP為一種網(wǎng)絡互連協(xié)議,容易實現(xiàn)異構網(wǎng)絡的互連;二是IP采用無連接技術,適于電子郵件、信息檢索等非實時短報文通信;三是具有統(tǒng)一的尋址體系,網(wǎng)絡可擴展性強;四是IP協(xié)議采用獨立服務的模塊化結構,可以支持多種不同應用,業(yè)務擴充便利。

但是IP技術也有一些不盡如人意的地方，目前IP技術面臨的主要問題是地址空間、服務質量和網(wǎng)絡安全問題。其中歸根到底是IP技術的控制和管理問題。就IP技術本身而言，目前IPv4的許多問題都可以通過IPv6解決，所以IPv6是一個發(fā)展方向,而至于IP地址空間，它們也可以采用地址翻譯、動態(tài)IP地址等手段進行緩解。而影響IP技術發(fā)展的重要因素之一是移動互聯(lián)網(wǎng)。IP技術在骨干網(wǎng)已經(jīng)開始占據(jù)重要地位，現(xiàn)在的問題是，IP技術希望進入無線領域，提出全IP網(wǎng)的概念。但問題是IP還是不能保證服務質量，雖然統(tǒng)計服務質量的概念可以改善QoS，但是對無線互聯(lián)網(wǎng)而言，由于帶寬和內容的苛求，使他們對QoS的要求可能會更高。

5千兆位以太網(wǎng)

千兆位以太網(wǎng)是在10Mb/s或100Mb/s以太網(wǎng)的基礎上發(fā)展起來的，不僅使系統(tǒng)增加了帶寬，同時還帶來了服務質量的功能，千兆位以太網(wǎng)提供全雙工或半雙工工作模式,在半雙工的情況下,千兆位以太網(wǎng)繼續(xù)采用CS-MA/CD(具有避免沖突的載波偵聽多路存取)存取協(xié)議.它具有優(yōu)越的性能價格比，同時千兆位以太網(wǎng)保留了802.3和以太網(wǎng)標準,用戶能夠在保留現(xiàn)有應用程序、操作系統(tǒng)、IP,IPX及AppleTalk等協(xié)議以及網(wǎng)絡管理平臺與工具的同時,方便地升級至千兆位以太網(wǎng)，還易于與已有網(wǎng)絡以及已有應用進行集成。

5．1千兆位以太網(wǎng)的協(xié)議結構與功能模塊：

圖2描繪了千兆位以太網(wǎng)的協(xié)議結構與功能模塊，從中可知，其協(xié)議結構包括MAC子層與PHY層兩部分，MAC子層實現(xiàn)了CSMA/CD媒體訪問控制方式和全雙工/半雙工的處理方式，PHY層包括了編碼/譯碼，收發(fā)器以及媒體三個模塊，還包括了MAC子層與PHY子層連接的邏輯“與媒體無關的接口”。

圖2千兆位以太網(wǎng)的協(xié)議結構與功能模塊

5．2千兆位以太網(wǎng)按PHY層分類

綜合PHY層上的功能，千兆位以太網(wǎng)可歸納成兩種實現(xiàn)技術，1000BASEX和1000BASET，如圖3，其中1000BASEX為千兆位以太網(wǎng)中易實現(xiàn)的方案，雖然包括了1000BASECX，LX和SX，但其PHY層中的編碼/譯碼方案為共同的，均采用了8B/10B的編碼/譯碼方案。

圖3千兆位以太網(wǎng)的1000BASEX與1000BASET

1997年2月3日，IEEE確定了千兆以太網(wǎng)的核心技術，1998年6月正式通過千兆以太網(wǎng)標準IEEE802.3z，今后將完成另一個標準IEEE802.3ab。802.3z千兆以太網(wǎng)任務組的主要目標是開發(fā)可以完成下列功能的千兆以太網(wǎng)標準：

允許以1Gb／s的速率進行半雙工、全雙工操作。

使用802．3以太網(wǎng)幀格式。

使用CSMA／CD訪問方式。

與10BASE-T、10BASE-T技術的地址向后兼容。

為了能夠進行沖突檢測，千兆位以太網(wǎng)采用了載波延伸的方法，就是最短幀長64字節(jié)仍不變（保持兼容性），凡發(fā)送的幀長不足512字節(jié)，就在其向填充些特殊字符。但當原來64字節(jié)的幀填充到512字節(jié)，填充的448字節(jié)就會浪費，為此千兆位以太網(wǎng)增加了“分組突發(fā)”功能，就是當很多短幀要發(fā)送時，第一短幀用載波延伸的方法進行填充，隨后的一些短幀就一個一個的發(fā)送，這樣就形成了一串分組的突發(fā)，直到達到1500字節(jié)為此。

為了加快千兆網(wǎng)絡的普及和推廣，吉兆通信全面采用千兆網(wǎng)絡設備的QoS服務質量、安全性和智能化管理應用等千兆以太網(wǎng)新技術，推出了覆蓋網(wǎng)絡接入層、匯聚層和骨干層的Berkli2000、3000、4000系列千兆多層以太網(wǎng)交換機。

同時千兆位以太網(wǎng)也存在一些問題，距離限制將制約在大型校園網(wǎng)骨干網(wǎng)中心的部署，設備昂貴以及標準的未確定也是眾多的用戶處于觀望階段。

6結束語

未來的計算機網(wǎng)絡的網(wǎng)絡帶寬將更高、網(wǎng)絡兼容性將更好、網(wǎng)絡傳輸距離將更寬，當然網(wǎng)絡成本更低.高速網(wǎng)絡將更加開放、高度集成、超高速率和智能化.也就是說,未來的網(wǎng)絡不得不具備處理比以往更多的數(shù)據(jù)和更大文件的能力，客戶機/服務器軟件將繼續(xù)推動網(wǎng)絡技術的發(fā)展，使其具有更好的響應和運載大量數(shù)據(jù)的能力，電子郵件，電子映像和電子報表的廣泛使用將對帶寬產生額外的需求。同時未來企業(yè)的網(wǎng)絡必須提供幾乎無限的帶寬，才能處理計算機應用的預期增長。SONET和ATM使目前最有可能支持未來高速網(wǎng)絡的侯選技術。

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