Wi-Fi 6问世:组织局域网的未来

来源:IT168  责任编辑:李志  

但基于Wi-Fi技术的无线局域网已经日趋普及。这将意味将来可以十分方便的应用。一旦 无线以太网相容联盟”(Wireless Ethernet Compatibility Alliance, WECA)的组织所发布

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wlan是什么意思?wlan和wifi的区别是什么

  首先我们简单介绍下WLAN无线上网,其全称是:Wireless Local Area Networks,中文解释为:无线局域网络,是一种利用射频(Radio Frequency RF)技术进行据传输的系统,该技术的出现绝不是用来取代有线局域网络,而是用来弥补有线局域网络之不足,以达到网络延伸之目的,使得无线局域网络能利用 简单的存取架构让用户透过它,实现无网线、无距离*的通畅网络。WLAN 使用 ISM (Industrial、Scientific、Medical) 无线电广播频段通信。WLAN 的 802.11a 标准使用 5 GHz 频段,支持的最大速度为 54 Mbps,而 802.11b 和 802.11g 标准使用 2.4 GHz 频段,分别支持最大 11 Mbps 和 54 Mbps 的速度。目前WLAN所包含的协议标准有:IEEE802.11b协议、IEEE802.11a协议、IEEE802.11g协议、 IEEE802.11E 协议、IEEE802.11i协议、无线应用协议(WAP)。

  下面再介绍下WIFI无线上网,WIFI(WirelessFidelity,无线保真)技术是一个基于 IEEE 802.11系列标准的无线网路通信技术的品牌,目的是改善基于IEEE 802.11标准的无线网路产品之间的互通性,由Wi-Fi联盟(Wi-Fi Alliance)所持有,简单来说WIFI就是一种无线联网的技术,以前通过网络连接电脑,而现在则是通过无线电波来连网。而Wi-Fi联盟(也称做: 无线局域网标准化的组织WECA)成立于1999年,当时的名称叫做Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA),在2002年10月,正式改名为Wi-Fi Alliance。与蓝牙技术一样,同属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。该技术使用的使2.4GHz附近的频段,该频段目前尚属没用许可的无线 频段。其目前可使用的标准有两个,分别是IEEE802.11a和IEEE802.11b。在信号较弱或有干扰的情况下,带宽可调整为5.5Mbps、 2Mbps和 1Mbps,带宽的自动调整,有效的保障了网络的稳定性和可靠性。该技术由于有着自身的优点,因此受到厂商的青睐。

  通过以上对WLAN与WIFI的基本介绍,对比一下我们就可以知道WLAN与WIFI大致区别了,编辑整理如下:

  wlan和wifi的区别一:wifi包含于WLAN中,发射信号的功率不同,覆盖范围不同

  事实上WIFI就是WLANA(无线局域网联盟)的一个商标,该商标仅保障使用该商标的商品互相之间可以合作,与标准本身实际上没有关系,但因 为WIFI 主要采用802.11b协议,因此人们逐渐习惯用WIFI来称呼802.11b协议。从包含关系上来说,WIFI是WLAN的一个标准,WIFI包含于 WLAN中,属于采用WLAN协议中的一项新技术。WiFi的覆盖范围则可达300英尺左右(约合90米),WLAN最大(加天线)可以到5KM。

  WIFI和WLAN的区别二:覆盖的无线信号范围不同

  WIFI(Wireless Fidelity),又称802.11b标准,它的最大优点就是传输速度较高,可以达到11Mbps,另外它的有效距离也很长,同时也与已有的各种 802.11DSSS设备兼容。无线上网已经成为现实。无线电波的覆盖范围广,基于蓝牙技术的电波覆盖范 围非常小,半径大约只有50英尺左右约合15米,而Wi-Fi的半径则可达300英尺左右约合90米,办公室自不用说,就是在整栋大楼中也可使用。不过随 着wifi技术的发展,wifi信号未来覆盖的范围将更宽。

  介绍到这里相信大家对WIFI和WLAN区别应该有所了解,对于多数朋友来说我们主要知道WIFI和WLAN都是实现无线上网的技术即可,并且 WLAN无线上网其实包含WIFI无线上网,WLAN无线上网覆盖范围更宽,而WIFI无线上网比较适合比如智能手机,平板电脑等智能小型数码产品。

什么是Wireless LAN (Wi-Fi)?

Wi-Fi是WLAN的一种,指802.11b规范。无线局域网是指以无线电波、激光、红外线等无线媒介来代替有线局域网中的部分或全部传输媒介而构成的网络。它不仅可以作为有线数据通信的补充和延伸,而且还可以与有线网络环境互为备份。802.11协议、蓝牙标准和HomeRF工业标准是无线局域网所有标准中最主要的竞争对手。它们各有优劣,各有自己擅长的应用领域,有的适合于办公环境,有的适合于个人应用,有的则一直被家庭用户所推崇。下面就介绍一下三种标准的具体情况:802.11协议802.11是IEEE最初制定的一个无线局域网标准,主要用于解决办公室局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入,主要限于数据存取,速率最高只能达到2Mbps。由于它在速率和传输距离上都不能满足人们的需要,因此,IEEE(电气和电子工程师协会)随后又相继推出了802.11b和802.11a两个新标准,2001年11月,第三个新的标准802.11g业已面世。尽管目前802.11a和802.11g倍受业界关注,但从实际的应用上来讲,802.11b已成为无线局域网(WLAN)的主流标准,被多数厂商所采用,并且已经有成熟的无线产品推向市场。这些产品包括:集成支持802.11b无线功能的PC、支持网络接入的802.11b无线网络适配器以及相对应的网络桥接器等。生产这些产品的厂商大致可以分为两类,一类是著名的网络集成商,如:3Com、Cisco等,他们的产品主要集中在适配器和桥接器领域;另外,很多PC厂商借助网络终端的先天优势,提供全面的无线局域网设备,IBM、HP、Toshiba为代表厂商,其中,IBM凭借其在笔记本电脑上的绝对优势和参与制定无线标准的领导地位,提供最全面的无线解决方案,并已经在全球范围内大规模地推出了相应的产品。目前,802.11b无线局域网技术已经在美国得到了广泛的应用,它已经进入了写字间、饭店、咖啡厅和候机室等场所。没有集成无线网卡的笔记本电脑用户只需插进一张PCMCIA卡或USB卡,便可通过无线局域网连到因特网。在国内,支持802.11b无线局域网协议的产品不仅全面上市,而且像IBM,还特别为用户和专业人士搭建了“体验中心”,让用户和媒体可以亲身体验无线局域网的便利和高效。蓝牙标准蓝牙这个颇为奇怪的名字来源于十世纪丹麦国王哈洛德(Harold)的外号。据说,这位丹麦国王靠出色的沟通和说服能力统一了当时的丹麦和挪威。因为他非常爱吃蓝梅,牙齿经常被染蓝,所以得了蓝牙这个外号。1998年5月,爱立信、诺基亚、IBM、东芝和英特尔公司五家著名IT厂商,在联合开展短程无线通信技术的标准化活动时提出了蓝牙技术,其宗旨是提供一种短距离、低成本的无线传输应用技术。1999年下半年,著名的业界巨头微软、摩托罗拉、3Com、朗讯与蓝牙特别小组BluetoothSIG等5家公司共同发起成立了蓝牙技术推广组织,从那时起,全球变开始掀起了蓝牙热潮。蓝牙技术是一种用于替代便携或固定电子设备上使用的电缆或连线的短距离无线连接技术。其设备使用全球通行的、无需申请许可的2.45GHz频段,可实时进行数据和语音传输,其传输速率可达到10Mbps,在支持3个话音频道的同时还支持高达723.2Kbps的数据传输速率。也就是说,在办公室、家庭和旅途中,无需在任何电子设备间布设专用线缆和连接器,通过蓝牙遥控装置可以形成一点到多点的连接,即在该装置周围组成一个“微网”,网内任何蓝牙收发器都可与该装置互通信号。而且,这种连接无需复杂的软件支持。蓝牙收发器的一般有效通信范围为10米,强的可以达到100米左右。由于蓝牙在无线传输距离上的限定,它和个人网络通讯用品有着不解之缘。因此,生产蓝牙产品的厂除了网络集成厂商和传统PC厂商以外,还包括很多移动电话厂商。近一年,随着全球无线市场的不断扩大,蓝牙手机成为移动电话用户的新宠。实际上,依据目前的无线技术水平,一台蓝牙笔记本加上一部蓝牙手机就可以实现无线登录互联网。但是,在市场中能够同时支持802.11b和蓝牙的笔记本电脑确实不多,只有少数厂商拥有这样的技术与解决方案,IBMThinkPadXTRA各系列笔记本电脑的大多数产品和TOSHIBA部分笔记本电脑可以提供这样的支持。HomeRF工业标准HomeRF是由HomeRF工作组开发的,适合家庭区域范围内,在PC和用户电子设备之间实现无线数字通信的开放性工业标准。作为无线技术方案,它代替了需要铺设昂贵传输线的有线家庭网络,为网络中的设备,如笔记本电脑和Internet应用提供了漫游功能。在美国联邦通信委员会(FCC)正式批准HomeRF标准之前,HomeRF工作组已为在家庭范围内实现语音和数据的无线通信制订出一个规范,这就是共享无线访问协议(SWAP)。SWAP规范定义了一个新的通用空中接口,此接口支持家庭范围内语音、数据的无线通信。用户使用符合SWAP规范的电子产品可实现如下功能:在PC的外设、无绳电话等设备之间建立一个无线网络,以共享语音和数据;在家庭区域范围内的任何地方,可以利用便携式微型显示设备浏览Internet;在PC和其他设备之间共享同一个ISP连接;家庭中的多个PC可共享文件、调制解调器和打印机;前端智能导入电话机可呼叫多个无绳电话听筒、传真机和语音信箱;从无绳电话听筒可以再现导入的语音、传真和E-mail信息;将一条简单的语音命令输入PC无绳电话听筒,便可以启动其他家庭电子系统;可实现基于PC或Internet的“多玩家”游戏……SWAP规范问世以后,除了扩展高性能、多波段无绳电话技术以外,还极大地促进了低成本无线数据网络技术的发展。但是,HomeRF占据了与802.11b和Bluetooth相同的2.4G频率段,并且在功能上过于局限家庭应用,再考虑到802.11b在办公领域已取得的地位,恐怕在今后难以有较大的作为。调查显示,该标准在2000年的普及率高达45%,但到了2001年已降至30%,且逐渐丧失市场优势。特别是很多PC厂商并没有在自己的PC产品中对该项标准加以支持,也造成了其扩展上的障碍。看来,HomeRF这项工业标准注定不会冲出“Home”。

国内最大的wi-fi设备生产厂家是谁?

近两年来,随着中国光纤宽带的普及以及“提速降费”政策落到实处,企业宽带的速度增加很快。不过人们很快发现,用手机、笔记本电脑等无线终端接入Wi-Fi上网时,速度看起来并没什么改善。其实网络速度不但跟入户的网关、交换机有关,还跟人们日常使用的无线路由器、Wi-Fi接入热点,以及手机、平板电脑上的Wi-Fi模块有关。如果正在使用的Wi-Fi接入设备还是几年前买的话,那么这个黑锅十有*是要它来背了。

 

在过去几年里,Wi-Fi技术进步非常快,百兆、千兆都已经过时,最新的Wi-Fi标准已经可以支持10G左右的带宽——这就是正在投入规模应用的Wi-Fi6。值得一提的是,在Wi-Fi6领域,无论技术、专利还是产品,都是中国厂商领先。

 

在Wi-Fi6领域 中国厂商遥遥领先 

 

Wi-Fi与时俱进

 

1997年,全球最大的专业学术组织IEEE(电气电子工程师协会)推出了第一个无线局域网标准802.11,虽然仅仅支持2Mbps的数据传输速率,却以不受网线束缚的优点而备受欢迎,就此拉开了Wi-Fi技术在全球广泛应用的序幕。此后每一代新版Wi-Fi标准都以“802.11”为名,只是在后面加上一两个字母作为区分。

 

在随后的十几年间,手机、平板电脑等无线终端越来越普及,机场、车站、体育馆、大型会场、大学教室等人员密集场所,人手一部甚至多部无线终端的情况逐渐成为常态,这就要求Wi-Fi技术必须在网络带宽、接入数量、时延等方面不断改进。从2014年起,IEEE 802.11工作组开始针对这些问题研发新的标准802.11ax。2018年10月,Wi-Fi联盟为了让人们能更容易地区分802.11ax和此前的Wi-Fi标准,决定将这个最新版的标准命名为“Wi-Fi6”,上一代标准则统一称为Wi-Fi5(802.11ac)。

 

与Wi-Fi5相比,Wi-Fi6的改进非常大。一是有更先进的多天线技术,将带宽提高到了9.6Gbps,比Wi-Fi5足足增加了4倍。二是每个Wi-Fi6接入点最多可接入1024个终端,同样比Wi-Fi5增加了4倍。这一点非常重要,不仅轻松地应对机场、车站、公园、高校、体育场馆等人员密集场景,还为智能楼宇、智慧园区、智慧仓储等联网设备高度密集的行业应用场景提供了一种廉价、高效的组网方案。

 

Wi-Fi6的另外两个主要改进是时延和功耗。我们知道,联网游戏、VR等应用对网络反应速度的要求很高,所以人们往往只能有线网络上玩。Wi-Fi6则将网络时延降到了30ms(华为已达到10ms),已经足够为VR用户提供满意的体验了。Wi-Fi6还可以把终端的功耗降低30%左右,注意,这里说的不是路由器或者Wi-Fi6热点设备的功耗,而是手机、平板电脑、物联网终端等的功耗。Wi-Fi6通过优化终端上Wi-Fi模块的睡眠、唤醒机制,让电池供电的无线终端可以用得更持久一些。

 

谁执“6”时代牛耳?

 

如今市场上已经有很多Wi-Fi6产品了,各大厂商都在宣传自家的优势。很多人并不知道,其实在Wi-Fi6领域,真正占据全球领先地位的是华为等中国厂商,而且是从标准制订、技术到产品的全方位领先。

 

Wi-Fi6的国际标准是由IEEE 802.11ax(Wi-Fi6)标准工作组来制订的,在这个工作组中,华为占据6个席位,事实上,这个工作组的主席Osama也是来自华为的专家。到目前为止,华为提交163个802.11ax新提案,占所有提案数的25%,在所有提案机构中排名第一

 

在推动Wi-Fi技术的商业化应用方面,行业组织Wi-Fi联盟是核心力量,全球Wi-Fi产品只有通过该组织的兼容性认证后才能为市场广泛接受。华为则是Wi-Fi联盟董事会15家核心成员之一,也是Wi-Fi联盟中仅有的两家Wi-Fi设备厂商之一。

 

作为全球主要通信厂商,华为在Wi-Fi6领域的研发起步非常早。2014年,当IEEE 802.11工作组启动802.11ax标准研发时,华为就发布了业界第一款基于下一代新架构的10G Wi-Fi样机,将Wi-Fi的传输速率提升到了10Gbps,如今这已经是Wi-Fi6的标准了。2017年9月,华为又推出了业界第一款商用10G Wi-Fi产品,并在2018年9月于上海外滩投入了规模部署,有力地推动了新一代Wi-Fi技术的商用发展。目前在全球范围内,已经有十多家机构采用了华为的Wi-Fi6产品。

 

商用可以先行

 

按照专家的建议,如果用户现有的Wi-Fi网络体验不好,或者正在使用Wi-Fi 4及更早的Wi-Fi设备,或者准备新建一个Wi-Fi网络的话,选择Wi-Fi6设备组网将更划算,不仅可以马上体验到最佳的网络性能,还可以保证未来5年都不过时。

 

按照802.11ax标准工作组的时间表,虽然Wi-Fi6标准要到今年3季度才正式发布,不过急于升级无线网络的人们无需等待,因为华为已经宣布,其Wi-Fi6产品完全满足Wi-Fi联盟的认证要求,即将推出的Wi-Fi6终端也会完全兼容市场上的Wi-Fi产品。此外,华为Wi-Fi6设备还有很多独门绝技。

 

一是华为Wi-Fi 6 AP内置蓝牙模块 ,配合物联网扩展模块可以方便快捷的实现RFID、ZigBee、UWB等物联网类协议功能扩展,可以广泛应用在企业资产管理、商超电子价签、城市智能环控、行业高精度定位等领域。 多网合一部署、智能干扰避免等技术可以有效提升客户网络使用效率,TCO降低40%。

 

二是华为Wi-Fi6产品具有独家的SmartRadio智能调优、智能应用加速和无损漫游技术。智能调优技术可以自动检测、优化网络。智能应用加速技术可以将不同应用分别进行分组调度,部分应用阻塞不会波及其它。同时,华为自研了一种网络拓扑识别算法,可以让Wi-Fi6终端快速找到最佳的接入热点,在漫游的时候确保连接的连续性。

 

三是华为最新的智能天线和CampusInsight智能运维平台。前者可以调整信号角度,使得终端总能得到最佳的信号强度。后者则具有AI和大数据功能,可以自动识别故障、分析原因并予以修复,极大减轻了Wi-Fi6网络的日常维护工作。

 

2019年将是WiFi 6的商用元年, 在面向室内私有局域网应用场景下,WiFi仍然是王者,事实上,目前绝大多数智慧仓库、智慧零售、智慧办公等解决方案的中央枢纽都是Wi-Fi网络。如果换用最新的Wi-Fi6,以往存在的速率、并发数量、时延等一切问题都会消散于无形, 相信WiFi6可以为企业办公、内部运营等撑起完备的网络环境。

WLAN发展现状

随着WLAN(无线局域网)技术的快速发展,WLAN应用的增长速度非常惊人,各级组织在选用WLAN产品时都会担心WLAN的数据传输是否安全,是否能确保数据的完整和安全。而面对众多的WLAN安全方案,我们又能指望谁呢? 有线网络和无线网络存在不同的传输方式。有线网络的访问控制往往以物理端口的接入方式进行监控,数据通过双绞线、光纤等介质传输到特定的目的地,有线网络辐射到空气中的电磁信号强度很小,一般情况下,只有在物理链路遭到盗用后数据才有可能泄漏。 无线网络的数据传输是利用电磁波在空气中辐射传播,只要在接入点(AP)覆盖的范围内,所有的无线终端都可以接收到无线信号。无线网络的这种电磁辐射的传输方式是无线网络安全保密尤为突出的主要原因。 双因素考核无线安全 通常网络的安全性主要体现在两个方面:一是访问控制,用于保证敏感数据只能由授权用户进行访问;另一个是数据加密,用于保证传送的数据只被所期望的用户所接收和理解。无线局域网相对于有线局域网所增加的安全问题,主要是由于其采用了电磁波作为载体来传输数据信号,其他方面的安全问题两者是相同的。 WLAN的访问控制手段 服务集标识SSID匹配:通过对多个无线AP设置不同的SSID标识字符串(最多32个字符),并要求无线工作站出示正确的SSID才能访问AP,这样就可以允许不同群组的用户接入,并对资源的访问权限进行区别*。 但是SSID只是一个简单的字符串,所有使用该无线网络的人都知道该SSID,很容易泄漏;而且如果配置AP向外广播其SSID,那么安全性还将下降,因为任何人都可以通过工具或Windows XP自带的无线网卡扫描功能就可以得到当前区域内广播的SSID。这是一种较低级别的访问控制方法。 物理地址过滤:由于每个无线工作站的网卡都有惟一的,类似于以太网的48位的物理地址,因此可以在AP中手工维护一组允许访问的MAC地址列表,实现基于物理地址的过滤。如果各级组织中的AP数量很多,为了实现整个各级组织所有AP的无线网卡MAC地址统一认证,现在有的AP产品支持无线网卡MAC地址的集中RADIUS认证。 物理地址过滤的方法要求AP中的MAC地址列表必须及时更新,由于此方法维护不便、可扩展性差,而且MAC地址还可以通过工具软件或修改注册表伪造,因此这也是较低级别的访问控制方法。 可扩展认证协议:可靠性、灵活性和可扩展性都不是很好,IEEE 802.1x(简称802.1x)协议应运而生,它定义了基于端口的网络接入控制协议,其主要目是为了解决无线局域网用户的接入认证问题。 802.1x提供了一个可靠的用户认证和密钥分发的框架,可以控制用户只有在认证通过以后才能连接到网络。但802.1x本身并不提供实际的认证机制,需要和扩展认证协议(EAP)配合来实现用户认证和密钥分发。 当无线工作站与无线AP关联后,是否可以使用AP的受控端口要取决于802.1x的认证结果,如果通过非受控端口发送的认证请求通过了验证,则AP为无线工作站打开受控端口,否则一直关闭受控端口,用户将不能上网。 WLAN的数据加密技术 WEP有线等效保密:是一个为了保证数据能安全地通过无线网络传输而制定的加密标准,使用了共享秘钥RC4加密算法,只有在用户的加密密钥与AP的密钥相同时才能获准存取网络的资源,从而防止非授权用户的监听以及非法用户的访问,密钥最高可以支持152位加密。 WEP标准在保护网络安全方面存在固有缺陷,例如一个服务区内的所有用户都共享同一个密钥,一个用户丢失或者泄漏密钥将使整个网络不安全。WEP加密自身也存在安全缺陷,有许多公开可用的工具能够从互联网上免费下载,用于入侵不安全网络。而且黑客有可能发现网络传输,然后利用这些工具来破解密钥,截取网络上的数据包,或非法访问网络。 WPA保护访问技术:WEP存在的缺陷不能满足市场的需要,Wi-Fi联盟适时推出了WPA技术,作为临时代替WEP的无线安全标准协议,为IEEE 802.11无线局域网提供较强大的安全性能。WPA实际上是IEEE 802.11i的一个子集,其核心就是IEEE 802.1x和临时密钥完整性协议(TKIP)。 TKIP与WEP同样基于RC4加密算法,但对现有的WEP进行了改进,使用了动态会话密钥。TKIP引入了48位初始化向量(IV)和IV顺序规则、每包密钥构建、Michael消息完整性代码以及密钥重获/分发4个新算法,提高了无线网络数据加密安全强度。 WPA之所以比WEP更可靠,就是因为它改进了WEP的加密算法。由于WEP密钥分配是静态的,黑客可以通过拦截和分析加密的数据,在很短的时间内就能破解密钥。而在使用WPA时,系统频繁地更新主密钥,确保每一个用户的数据分组使用不同的密钥加密,即使截获很多的数据,破解起来也非常地困难。

虚拟局域网技术的现状与发展趋势

局域网的作用已从最初的主机连接、文件和打印服务,转向围绕着客户机/服务器模式的大数据流应用、Intranet、WWW浏览、实时音频/视频传送等服务,日益庞大及增长的数据流持续增加了网络负荷。同时,由于基于工作组或部门级的服务器解决方案被企业级服务器所替代,促使数据流向发生了根本变化,网络主干的地位进一步得到提高。这些都促使局域网络技术从网桥技术、主干路由技术向局域网交换技术过渡。交换技术的发展为局域网交换机提供了一个空前的发展机遇,也极大地促进了局域网交换机技术与产品的更新换代。 1局域网交换机体系结构 从目前局域网交换机技术发展的现状而言,其体系结构大致有以下几种。 (1)总统结构 基于总线结构的交换机一般分为并行总线和共享内存型总线两大类。 并行总统结构采用由一种介质组成的单块背板,模块之间的所有信息流都必须经过这条总线进行传输。数据利用时分多工传输(TDM)方式在总线上传输。基于总线结构的交换机背板最高容量平均为2Gb/s。 共享内存型交换机使用大量的高速RAM来存储输入数据。由于数据直接从存储器传输到输出瑞口,因而这种设计完全不需要背板。这类交换机比较容易实现,但在扩展到一定程度时内存操作会产生延迟。其次,由于在这种设计中增加冗余交换引擎不仅复杂而且成本高,所以这种交换机不可避免地存在单故障隐患。故共享内存型交换机适合于小系统、谁叠式系统或较大系统中的分布式交换模块。 (2)点对点结构 点对点结构交换机又称为纵横制交换机或矩阵交换机。结构的可扩展性与其实现方法有关,已知容量可以扩展到100G/s。成本和复杂性高是这种交换机容量增加的主要*因素。在点对点交换机的全矩阵实施方案中,每个模块都通过连线直接连至其他模块,形成了全网状背板。由于每个模块都有自己的一组连接线,因而不必设置中央交换阵列。背板总容量等于连接线的总线[N×(N-1)]乘以一条点对点链路的传输速度(目前容量已达到1Gb/s或更高)。 矩阵点对点交换机的分布式交换设计不需要中央交换阵列,但由于网状连接的几何性质,这种交换机在扩大端口数目时会造成模板成本迅速增加。同时每个模块都提供网状连接,扩容时还要重复提供系统时钟和控制功能。 某些矩阵交换机的实施方案为了降低成本而减少了模块上的缓冲器容量。减少缓冲器容量势必引起阻塞现象的发生。因此,尽管模块之间仍然是全网状连接,但这种交换机的背板容量还是小于标称的总传输速度,这对于核心的主干应用是一个严重的缺陷。 (3)星形连接的点对点结构 这种结构多应用于ATM交换机中。这种实施方案比矩阵交换机的分布交换结构简单得多。星形接法的互连设计用中央交换阵列去取代以太网状的模块连接线。每个星报接法的模块只接到中央交换阵列,在需要有冗余能力时还要连接到备份交换阵列中。由于每个模块不必自配高性能的交换阵列,整个设计只使用两个中央阵列,所以其成本低于含有3个或更多模块的任何网状设计。 与网状设计方案相比,星形结构的点对点设计还有更好的可扩展性。该设计在模块与中央阵列之间可设置任何数目的连线(称为背板互连线)。因此互连线的最终传输容量取决于中央阵列和模块的交换能力,不是取决于互连线自身。例如在一个10模块的机箱中,可以给每个模块配置两条互连线,每条互连线的速度为1Gb/s,即模块与中央陈列之间的带宽有2Gb/s。在这种方式下,交换机的总容量能达到对20Gb/s。 综上所述,要提供更大的带宽和更快的速度,点对点连接是交换结构的发展方向。矩阵点对点交换造价高昂,可扩展性差,不适合于大端口量的交换机;星形点对点连接方案虽然绝对带宽不如矩阵连接,但通过优化可以获得很高的性能,且复杂度低得多,目前看来,它是大容量交换机的最佳方案;共享内存结构的复杂度要低得多,但采用了优化设计和分布处理技术后,也能达到很高的性能,因此在相当一段时间内,它能满足大多数企业的需要,仍是局域网交换机的主流产品。 2局域网交换机核心技术 在今后局域网交换机发展过程中,以下几方面的技术是其核心所在。 2.1 线速交换 线速交换,顾名思义,就是使交换速度达到传输线上的数据传输速度,消除交换瓶颈。实现线速交换的核心是ASIC技术,用硬件实现协议解析和包转发,而不是传统的软件处理方式(通过一个CPU)。线速交换有设计简单、高可靠性、低功耗、高性能等优点。线速交换的实现还依赖于分布式处理技术,使得多个端口的数据流能同时进行处理。所以它一般是CPU, RISC,ASIC并用的并行处理体系。 2.2第三层交换 普通交换机工作在OSI7层模型的第二层,即数据链路层,交换以MAC地址为基础。IP处于 OSI协议栈的第三层,通常由路由器通过软件实现网间互连。路由器价格昂贵且转发速度慢,越来越成为网络的瓶颈。第三层交换就是借助于线速交换技术,把路由功能集成到交换机中,这种交换机称为路由交换机或第三层交换机。 第三层交换在各个网络层次上都能实现线速交换,性能有大幅度的提高。同时,它保留了第三层上的网络拓扑结构和服务。这些结构和服务在网络分段、安全性、可管理性和抑制广播等方面具有很大优势,它有鉴别各种应用层协议的能力,有助于实现基于策略的网络控制,所以借助硬件在第三层实现主要的路由协议(如IP、IPX和APPLETALK是绝对必要的。第三层交换机的目标是取代现有的路由器。它们提供子网间的信息流通信,使通信速度从数百个数据包每秒提高到数百万个数据包每秒。第三层交换旨在高速转发多种协议,或提供防火墙以保护网络资源,或实现带宽的预留。下一代骨干网的核心交换机都将是第三层交换机。 2.3QoS QOS要通过业务分类、优先级划分、多点选播、流量控制、数据过滤和虚拟专网等措施来保证,交换机要能提供控制和机制,保证这些功能的实现。ATM在这方面独具优势,可以说是不可替代的。将来的局域网将是以大网和ATM混合的网络,所以现在有些网络采用ATM作为局域网交换机。 ATM是面向连接的技术,是理想的骨干网解决方案。它在每个连接的基础上提供真实的服务质量,允许话音、视频和数据的综合传输。因为它保证了必要的带宽和时延特性,同时保证每个呼叫不会受到骨干网上其他呼叫的影响。对于像视频会议和视频点播这类应用来说,QO S是非常重要的。但ATM到桌面代价太高,效率并不理想,所以各种IP与ATM的混合模式一直在发展。无论何种制式,从实现上看,QoS主要依赖于ASC,RISC和并行处理技术。 2.4ATM与以太网的结合技术 ATM与以太网技术的结合有其必要性,为了使ATM和传统的以太网共存,ATM论坛提供的 LANE规范较好地解决了这一问题。LANE使得ATM使用任何数据网络协议来支持标准的、可互操作的网络互连。作为一项成熟的技术,LANE在协议栈中位于AAL之上,提供第二层的局域网协议桥。它允许天连接的、广播式的以太交换局域网在面向连接的ATM网络上透明地仿真,允许局域网设备之间自由地通信或跨越ATM网段连接到ATM设备上去,从而使得局域网的高带宽、低成本的特性与ATM的高可靠性有机地结合起来。 2.5虚拟局域网(VLAN)技术 VLAN技术定义的是一个逻辑广域网。其中基于端口的VLAN是VLAN关联最简单的一种形式,从网络管理的角度看,此时VLAN是一组可以互换单一播送和广播数据包的局域网交换机上的端口。当一个数据包从一个属于某一VLAN的端口进行广播时,交换机收到数据包然后拷贝到这一 VLAN所包括的所有端口上。一些局域网交换机还允许一个VLAN跨越到多台交换机的端口上,尽管这需要依赖于一些附加的用于交换机之间进行VLAN信息通信的协议。除此之外,交换机还可以采用其他的基于以太网数据包内部信息的 VLAN关联策略,如MAC、网络分层信息(包括通过协议类型和/或IP地址)及组播组。但除了基于端口的VLAN在众多供应商的产品中得到实现之外,其他几种VLAN技术都仍有待于获得广泛的接受和标准化。 VLAN有许多优点,其中包括能够把分散在任何地点的一些用户组织成高性能的工作组,用户可以方便地在园区内变更工作地点,提高了网络的安全性。但是,如果VLAN不是用简便的管理工具来实现的话,其代价将是网络管理难度和成本的增加。 在实施VLAN时必须考虑4个主要问题,一是在网络中应如何定义VLAN;二是在多台交换机上用何种方法进行VLAN成员信息交流最好;三是VLAN配置应自动化到何种程度;四是如何在不同VLAN之间传输。用户们需要选择一种能够经济有效地获得VLAN所能提供的优势的解决方案。 3局域网交换机发展趋势 一般认为,局域网交换机的技术发展趋势离不开交换技术的发展。 交换技术从目前来讲可分为第二层交换和第三层交换。第二层交换是OSI第二层或称MAC层的交换;而第三层交换或称网络层交换,则提供了更高层的服务,如路由功能等。不同层次的交换应用的驱动方式也不尽相同。最早的交换机是基于一般用途处理器的,这些RISC(缩减指令系统计算)和CISC(复杂指令系统计算)是通过其内部软件来提供高层服务的,可以软件升级,但其运行速度很慢,而且生产成本也较高。后来出现装备ASIC的交换机,其运行速度较快,而且能批量生产、成本较低,但它却失去了第一代产品所提供的灵活性和可编程能力。后来又出现了ASIC-RISC合并的产品,它集两家之长,即ASIC优良的性能价格比和RISC的灵活编程能力。现在最新的交换机构是基于DSP(数字信号处理)的可高速运行又可编程的交换驱动编码,可为不同的局域网技术(10MB/100MB/千兆以太网、FDDI、ATM)提供“个性化”的ASIC驱动。 现在已经把多层交换技术描述成为能够支持各种局域网体系结构的一个集成的、完整的解决方案,它将交换技术和路由技术智能化地有机结合起来。一个多层交换机从逻辑上可以被看成一个附带有一个第三层转发功能的第二层的交换设备,同时它与第三层的数据转发模块采用高速互连。一组局域网端口界面的参数直接附属于第二层交换的处理核心。就像一个传统的路由器转发应用一样,网络节点为了将数据包转发给不同干网,首先将IP数据包传给第三层转发功能模块,该模块具有一个或多个IP寻址器和MAC寻址器,然后再转发给其他子网。 总的看来,局域网交换机是向更快、更宽、更可靠的方向发展。多层交换技术是一个完整的、自我包容的、性能价格比高并具有良好扩充性的解决方案。多层交换技术结合了局域网交换技术和路由技术最优的特征,具有比传统的基于路由器的局域网主干更高的性能价格比以及更强大的灵活性,必然成为今后的技术走向。随着千兆以太网、虚拟局域网、IP协议交换技术等新技术的成熟,局域网交换机必定能承担起新一代网络基石之重任。 总的来说,发展的趋势还是很有前景的。

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