News@Cisco

新闻内容

以太网:三十而立

纪念历史 展望未来

概述:什么是以太网

以太网,指由施乐公司创建并由施乐、Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规范。以太网络使用CSMA/CD(载波监听多路访问及冲突检测技术)技术,并以10 Mbps的速率运行在多种类型的电缆上。

90年代,交换型以太网得到了发展,并先后推出了100兆的快速以太网、1000兆的千兆位以太网和10000兆的万兆位以太网等更高速的以太网技术。以太网的帧格式特别适合于传输IP数据包。随着Internet的快速发展,以太网被广泛使用。值得一提的是,如果接入网也采用以太网,将形成从局域网、接入网、城域网到广域网全部是以太网的结构,这样采用与IP数据包结构近似的以太网帧结构,各网之间无缝连接,中间不需要任何格式转换,可以提高运行效率,方便管理,降低成本,这种结构可以提供端到端的连接。基于以上原因,以太网接入得到了快速发展,并且越来越受到人们的重视。

回溯:以太网历史

以太网的思想渊源

很多人都知道,以太网从出现至今已经三十多年了,而这项技术的思想渊源最早可以追溯到1968年。以太网的核心思想是使用共享的公共传输信道。共享数据传输信道的思想来源于夏威夷大学。

上个世纪60年代末,该校的Norman Abramson及其同事研制了一个名为ALOHA系统的无线电网络。这个地面无线电广播系统是为了把该校位于Oahu岛上的校园内的IBM360主机与分布在其它岛上和海洋船舶上的读卡机和终端连接起来而开发的。该系统的独特之处在于用“入境”(inbound)和“出境”(outbound)无线电信道作两路数据传输。

出境无线电信道(从主机到远方的岛屿)简单明了,只要把终点地址放在传输的文电标题,然后由相应的接收站译码。入境无线电信道(从岛内或船舶发到主机)比较复杂,它采用一种随机化的重传方法:副站(岛屿上的站)在操作员敲击Return键之后发出它的文电或信息包,然后该站等待主站发回确认文电;如果在一定的时限内,在出境信道上未返回确认文电,则远方站(副站)会认为两个站在企图同时传输,因而发生了碰撞冲突,使传输数据受破坏,此刻两个站都将再次选择一个随机时间,重发它们的信息包。

以太网世界,应用与变革

2002年11月22日,在以太网即将步入30周年之际,由计算机世界传媒集团《网络世界》报社主办的“以太网世界:应用与变革”大会,在北京召开,这是以太网首度在国内全方位亮相。

2002年万兆以太网标准的正式颁布,又为以太网掀开了崭新的一页。基于以太网,一个端到端的网络框架正在形成。大会全面关注以太网技术、市场和应用,多层次展现其技术发展、市场分析和应用现状。大会展示了以太网领域中最鲜活实用的技术和方案,同时还发布了《网络世界》评测实验室以太网交换机的评测结果,并颁奖给优胜者。

这次大会是国内首次专业化的以太网论坛,它充分体现了权威性和国际性。特别邀请了现任10G以太网联盟主席Mark Fishburn先生做主题演讲,中国电信集团公司和中国网络通信有限公司作为支持单位,体现了以太网在运营商领域的新突破。而当前国内外所有主流以太网厂商的出席,更堪称是一次以太网领域的“大阅兵”。

以太网诞生

以太网是在1972年开创的。施乐的帕洛阿尔托研究中心(PARC)的计算机科学实验室,是世界上有名的研究机构。当时 Metcalfe是PARC的网络专家,他的工作是把施乐ALTO计算机连到Arpanet。在1972年秋,Metcalfe偶然发现了Abramson的关于ALOHA系统的早期研究成果。在阅读Abramson有名的关于ALOHA模型的1970论文时,Metcalfe认识到,虽然Abramson已经作了某些有疑问的假设,但通过优化后可以把ALOHA系统的效率提高到近100%。

1972年底,Metcalfe和David Boggs设计了一套网络,将不同的ALTO计算机连接起来,接着又把NOVA计算机连接到EARS激光打印机。在研制过程中,Metcalfe将其命名为ALTO ALOHA网络,因为该网络是以ALOHA系统为基础,同时连接了众多的ALTO计算机。这个世界上第一个个人计算机局域网络——ALTO ALOHA网络首次在 1973年5月22日开始运转。这一天,Mctcalfe写了一段备忘录,称他已将该网络改名为以太网(Ethernet),其灵感来自于“电磁辐射是可以通过发光的以太来传播的这一想法”。最初的实验型PARC以太网以2.94Mbps(每秒兆位)的速度运行。

1976年,在PARC的实验型以太网中已经发展到100个节点,已在长1000米的粗同轴电缆上运行。施乐正急于将以太网转化为产品,因此将以太网改名为施乐Wire。但在1979年,DEC、Intel和施乐共同将此网络标准化时,该网络又恢复以太网这个名字。1976年6月,Metcalfe和Boggs发表了题为《以太网:局域网的分布型信息包交换》的著名论文,1977年底,多点传输系统被称为 CSMA/CD(载波监听多路存取和冲突检测)。从此,以太网正式诞生了。

硅谷纪念以太网诞生三十周年

2003年5月22日,帕洛阿尔托研究中心(PARC)和计算机历史博物馆为庆祝以太网诞生三十周年主办了题为“Ethernet at 30”的研讨会。研讨会由思科、3Com、惠普和Intel赞助召开,它不仅回顾了以太网的发展历史,也对联网技术未来的发展方向进行了展望。

“以太网是在一个长期目标的基础上诞生的一种实用的技术创意”,PARC的总裁兼中心主管Mark Bernstein说,“以太网体系结构的简洁和巧妙使它具有了不断发展的灵活性,开放式标准使它在商业上极具吸引力,而多个公司在核心研发中对其的使用扩大了它的影响力。”

本次研讨会只对被邀请者开放,由以太网的创始人Bob Metcalfe 的演讲拉开帷幕。Bob Metcalfe当时在帕洛阿尔托研究中心发明了这项技术,目前他是Polaris Ventures 公司的合伙人。接下来,包括Gordon Bell、Judy Estrin 和 David Liddle在内的以太网开拓者们,介绍了他们在过去三十年中在创新和发展这项技术方面的体会;来自Hummer Winblad 的Ann Winblad 还主持了一场关于网络技术和在以太网基础上建立起来的互联网在未来三十年的发展方向的讨论,来自思科的业界思想领袖Andy Bechtolsheim,来自3Com的Eric Benhamou,以及来自Intel的W.Eric Mentzer 和来自惠普的Stephen Squires都分别参与了讨论。

“我们对有幸主办这样一次历史性的研讨会感到激动”,计算机历史博物馆的执行理事兼CEO John C. Toole 表示,“以太网的问世对于技术、商业和社会都产生了巨大的影响。通过与PARC和我们的赞助商合作,这次研讨会不仅总结过去的经验教训,还将展望整个行业的未来。”

以太网标准化

在上个世纪70年代末,涌现出数十种局域网技术,而以太网正是其中一员。除了以太网外,当时最著名的网络有:数据通用公司的MCA、网络系统公司的Hyperchannel、Data'Point公司的ARCnet和Corvus公司的Omninet。使以太网最终坐上局域网宝座的不是她的技术优势和速度,而是Metcalfe版本的以太网已成为产业标准。

1979年初,施乐和DEC讨论共同建造以太网LAN的设想,结果却制定出将以太网转变成产业标准的计划。以太网技术被转到标准化组织——位于华盛顿特区的美国标准化局(NBS),其后,Intel的加入更是加速了以太网的发展。施乐提供技术,DEC是以太网硬件的强有力的供应商,具有雄厚的技术力量,Intel提供以太网芯片构件。1980年9月30日,DEC、Intel和施乐公布了第三稿的 “以太网,一种局域网:数据链路层和物理层规范,1.0版”,这就是现在著名的以太网蓝皮书,也称为DIX版以太网1.0规范。DIX最初规定在20Mbps下运行,最后降为10Mbps。在以后两年里DIX重新定义该标准,并在1982年公布了以太网2.0版规范,并作为终结。

在DIX开展以太网标准化工作的同时,世界性专业组织IEEE组成一个定义与促进工业LAN标准的委员会,并以办公室环境为主要目标,该委员会名叫802工程。DIX集团虽已推出以太网规范,但还不是国际公认的标准,所以在1981年6月,IEEE802工程决定组成802.3分委员会,以产生基于DIX工作成果的国家公认标准,一年半以后,即1982年12月19日,19个公司宣布了新的IEEE802.3草稿标准。1983年该草稿最终以IEEE10BASE5而面世。今天的以太网和802.3可以认为是同义词。

StarLAN 走向衰亡

细缆以太网在大多数方面都比常规以太网优异,它用廉价且柔软性强的细同轴电缆取代了昂贵的黄色粗同轴电缆。此外,大多数细缆以太网的网络接口卡(NIC)都有内含的收发器,使得它易安装、费用低。但是,细缆以太网仍有一些主要的缺点,例如偶然性事故易使整个网络瘫痪;用户实体移动,则网络电缆必须相应重新布线,等等。

1983年底,从Intel开始与AT&T和NCR协作,研究在无屏蔽双绞线(UTP)电话电缆上运行以太网。UTP星形配置的优点是多方面的:便于安装、配置、管理和查找故障,而且成本较低;这种星形配置是一个突破,因为它允许采用结构化布线系统,用单独一根线将每个节点连接到中央集线器,这对于安装、故障寻找和重新配置是一个显著优势,可以大大降低整个网络的成本。

1984年初,又有14个公司参加到 UTP以太网的研究活动中来,并组织过很多次讨论,主要议题是如何使快速以太网运行在UTP线上。他们证实了低速以太网(l-2Mbps)可以在Category3线上运行,并能满足电磁干扰规定和串扰方面的限制,但该集团却最终通过表决将以太网退回到1Mbps。

1987年,SynOPtics公司推出LATTISNET以及在常规电话线上实现全速10Mbps以太网性能的产品。不久,LATTISNET由IEEE按照双绞线以太网进行标准化,同时定名为10BASE-T,这样StarLAN开始走向衰亡,然而,作为无屏蔽双绞线和星形线以太网的开拓者,其功绩是不可磨灭的。

10BASE-T兴起

80年代中期,PC革命浪潮已是势不可挡,1986年,个人计算机在应用程序的驱动下销售蒸蒸日上。同时人们希望共享昂贵的激光打印机来印刷他们的电子表格和台式印刷出版物,恰逢网络销售也特别红火,因此以太网再度掀起高潮。

1986年,SynOptics开始在UTP电话线上运行10Mbps以太网的研究工作。名为LATTIS NET的第一个SynOptics产品于1987年8月17日正式投放市场。同一天,IEEE802.3工作组讨论在UTP上实现10MbPs以太网的最好方法,后来被命名为10BASE-T。最后IEEE同意以 HP多端口中继器方案和改进型的SynOptics LATTISNET技术为基础进行标准化。1990年,新802.3i/10BASE-T标准正式通过。次年以太网的销量将近翻了一番,其魅力在于新的10BASE-T中继器、双绞线介质附属件(MAU)和NIC网络接口卡。

1980年初,Novell开发出名为NetWare的网络操作系统。它允许各个PC访问共享打印机,发送电子信函,交换文件和访问中央数据库。NetWare的巨大成功又推动了对以太网适配器的大量需求,从而使以太网成为网络市场的领先者。以后,NetWare被修改成可适用于ARCnet和TokenRing(令牌环)网,至此,以太网压倒了所有其它的LAN技术。

交换式以太网技术发展

上世纪90年代初,随着计算机性能的提高及通信量的剧增,传统局域网已经愈来愈超出了自身的负荷,交换式以太网技术应运而生,大大提高了局域网的性能。与现在基于网桥和路由器的共享媒体的局域网拓扑结构相比,网络交换机能显著地增加带宽。交换技术的加入,可以建立地理位置相对分散的网络,使局域网交换机的每个端口可平行、安全、同时地互相传输信息,而且使局域网可以高度扩充。

局域网交换技术的发展要追溯到两端口网桥。桥是一种存储转发设备,用来连接相似的局域网。从互联网络的结构看,桥是属于DCE级的端到端连接;从协议层看,桥是在逻辑链路层对数据帧进行存储转发,与中继器在第一层、路由器在第三层的功能相似。两端口网桥几乎是和以太网同时发展的。

以太网交换技术(SWITCH)是在多端口网桥的基础上在90年代初发展起来的,实现OSI模型的下两层协议,与网桥有着千丝万缕的关系,甚至被业界人士称为“许多联系在一起的网桥”,因此,现在的交换式技术并不是什么新的标准,而是现有技术的新应用,是一种改进了的局域网桥,与传统的网桥相比,它能提供更多的端口(4~88)、更好的性能、更强的管理功能以及更便宜的价格。现在某些局域网交换机也实现了OSI参考模型的第三层协议,实现简单的路由选择功能,目前很热的第三层交换就是指这一点。以太网交换机又与电话交换机相似,除了提供存储转发(STORE ANG FORWORD)方式,还提供了其它的桥接技术,如:直通方式(CUT THROUGH)。

未来多样化趋势

速度更快,复杂的应用程序以及更强大的PC持续推动网络流量达到新高。为了提高性能,服务器已配备千/万兆位以太网。在桌面领域,不断下降的价格正在加快千兆位以太网的采用速度,特别是在工作环境趋向于互相协作,通常需要共享大量文件以及具有集中应用和多任务的地方更是如此。

无线以太网连接是以太网的逻辑扩展。IEEE802.11标准自1999年发布以来已成为无线局域网的主要标准。802.11b高速标准目前已被绝大多数无线设备厂商采用,数据速率高达11Mbps。它的出现为早期部署无线局域网的企业以及家庭网络使用提供了一种选择。IEEE802.11a标准随之出现,它将为新一代无线局域网提供更快的数据速率、更远的覆盖距离以及更高的安全性。多种新型无线设备要求能够接入企业网和广域网,这扩大了无线以太网解决方案的应用范围。其中包括配置无线网卡的便携式电脑和台式机、带有内建无线设备的PDA和掌上电脑、互联网接入应用和VOIP电话。

存储域网络(SAN)和网络连接存储(NAS)两种替代方案的兴起和流行。快速增长的电子邮件和电子商务导致IP网络数据传输量的剧增。数据流量的增加促使数据存储脱离传统直接连接存储(DAS)模式,演变为网络的一种基础设施。基于以太网、称为iSCSI(互联网SCSI或SCSI over IP)的一种新兴技术将为网站、服务提供商、企业和其它组织提供一款高速、低成本、远程存储解决方案。

城域网中的以太网。千兆位以太网向桌面的移植助长了服务器和企业干线对10千兆位以太网的需求。10千兆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10千兆位以太网成为城域网(MAN)的最佳选择。在城域网中实施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。

作为历史最悠久的网络技术之一,以太网将继续向前发展,利用其出色的性价比、灵活性和互操作性提供新的经验证的优势。与大多数技术解决方案一样,成本将始终是决定以太网技术过渡速度的重要因素。诸如思科、英特尔等以太网组件领先供应商,将继续在推动以太网技术重大转变和发展趋势中发挥重要作用。不断涌现的新产品和构建模块将提供卓越的性价比特性和优势,而客户将最终从中受益。

思科与以太网

在思科的眼中,未来的以太网是智能化网络,它帮助企业通过简便、有效地集成数据、业务流程和应用将合作伙伴、供应商和客户紧密地连接在一起。智能信息网络是思科公司坚持在产品研发上力求完美,不断超越的成果。它能把数据、语音和视频集成到一个综合的、单一的、基于IP的通信网络中。

思科在技术发展方面,在继续关注路由器和交换机市场的同时,又瞄准了四个新的核心领域:安全、无线、语音和存储。思科已经在这些市场奠定了坚实的基础,将致力于产品线建设和推动市场需求。按照思科的智能信息网络发展战略,这些领域将融汇贯通,形成一个完整且广泛的解决方案。比如,无线网络需要和安全紧密结合,而IP语音系统利用无线功能会更便捷。

思科的技术战略将继续专注于开发更智能,更快速和更持久的产品。高智能的产品将使网络更加易于管理和高效运作。更快速的产品将满足持续增长的带宽需求。更持久的产品将通过提供可兼容的设备和部件,来保护客户的设备投资,并避免繁琐的、昂贵的、大规模的网络更新。

从2.94M到10G,短短三十几年间,以太网技术的发展已经完成了一个数量级的飞跃,新的高速以太网技术标准的形成,使以太网技术已经走出LAN的狭小空间并已经完全可以承担WAN和MAN等大规模、长距离网络的建设。另外,MPLS技术的发展,快速自愈STP技术的逐渐成熟,使得以太网技术如虎添翼,可以为用户提供不同QoS的网络业务,再加上以太往技术本身具有的组网成本低,网络扩容简单等特点,城域以太网技术受到国内各大运营商的青睐。

思科:以太网的下一目标也许是40G

思科交换、语音和存储部高级副总裁兼总经理Luca Cafiero说,在今后两年里,以太网的最高速度可能达到40Gb/s。他认为,开发40G以太网的技术难度比开发100G以太网要小一些。

思科千兆系统业务部副总裁兼总经理Andy Bechtolsheim说,每个以太网新速度获得成功的关键因素是每数据位成本,新以太网技术应该能为用户提供更低的每bps成本。

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。Cafiero表示,他相信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。

返回

联系我们