기업을 위한 10기가비트 이더넷 스위칭 기술

기술 개요

MAC 계층 속성

10기가비트 이더넷은 여전히 ​​이더넷의 일부이기 때문에 수년에 걸쳐 진화한 이더넷 기술을 활용하여 이 고속 기술로의 마이그레이션 프로세스를 단순화할 수 있습니다. 이전의 패스트 이더넷 및 기가비트 이더넷과 마찬가지로 10기가비트 이더넷은 IEEE 802.3 이더넷 MAC 프로토콜, 이더넷 프레임 형식 및 프레임 크기를 사용합니다. 최대 802.3개의 10기가비트 이더넷 링크를 단일 가상 80Gbps 연결로 통합할 수 있는 10ad 링크 통합과 같은 표준 이더넷 서비스를 지원합니다. XNUMX 기가비트 이더넷도 전이중 피어 투 피어 기술이기 때문에 패킷 충돌을 일으키지 않고 링크의 양쪽 끝에서 오는 트래픽을 지원할 수 있습니다. 따라서 고유한 거리 제한이 없습니다. 최대 링크 거리는 전송 메커니즘 및 전송 매체 광섬유에 따라 달라지며 이더넷 충돌 영역의 범위에 의존하지 않습니다.

물리 계층 속성

일반 인터페이스의 명명 규칙 및 작업 범위

새로운 유형의 이더넷 기술이 나왔을 때 사람들이 가장 먼저 묻는 질문 중 하나는 "얼마나 멀리 이동할 수 있습니까?"였습니다. 이전 이더넷 기술과 마찬가지로 기가비트 이더넷의 전송 거리는 사용자가 사용하는 물리적 인터페이스 유형에 따라 다릅니다. 사용 가능한 기가비트 이더넷 인터페이스가 많이 있으므로 사람들은 서로 다른 광섬유 인터페이스, 광섬유 유형 및 전송 거리를 구별하기 위해 균일한 명명 규칙이 필요합니다.

외관

10기가비트 이더넷 플러그형 인터페이스는 XENPAK, X2 및 XFP와 같은 다양한 모양을 가지고 있습니다. 배포 관점에서 이러한 모양 간의 주요 차이점은 다음과 같습니다. 1) 주어진 모양에서 지원하는 10기가비트 이더넷 물리적 인터페이스의 너비. 2) 물리적 크기. 예를 들어, XFP 폼 팩터는 현재 공간 제약으로 인해 10GBASE-LX4 및 10BASE-CX4 광 전송 모듈을 지원하지 않습니다. 한 10 기가비트 이더넷 물리적 인터페이스 유형(예: 10GBASE-LX4 또는 10GBASE-SR) 링크의 두 끝에서 동일하고 다른 유형의 인터페이스가 광 전송에서 상호 운용할 수 있습니다.

여러 기가비트 이더넷 링크의 통합에 대한 10기가비트 이더넷의 장점:

• 광섬유 사용량 감소 - 10기가비트 이더넷 링크 번들은 기가비트 이더넷 집선보다 적게 사용합니다. 후자는 각 기가비트 이더넷 링크에 대한 광섬유 번들이 필요합니다. 10기가비트 이더넷의 이러한 장점은 데이터 센터의 배선 복잡성을 줄일 수 있습니다. 비용을 위해 더 많은 광섬유를 배치할 수 없는 캠퍼스 환경의 경우 10기가비트 이더넷은 기존 광섬유 케이블을 보다 효율적으로 사용할 수 있습니다.

• 대용량 데이터 스트림에 대한 보다 강력한 지원 – 최종 장치의 패킷 시퀀스 요구 사항으로 인해 기가비트 이더넷 링크를 통합한 링크는 1Gbps 데이터 스트림만 지원합니다. 대조적으로, 단일 10기가비트 이더넷 링크의 더 높은 용량으로 인해 10기가비트 이더넷은 다중 Gb 스트림을 생성하는 애플리케이션을 보다 효율적으로 지원할 수 있습니다.

• 더 긴 배포 수명 – 10 기가비트 이더넷은 확장된 배포 수명을 위해 다중 기가비트 이더넷 링크보다 더 큰 확장성을 제공할 수 있습니다. 최대 10개의 80기가비트 이더넷 링크를 하나의 가상 XNUMXGbps 연결로 통합할 수 있습니다.

10기가비트 이더넷의 엔터프라이즈 애플리케이션 시나리오

10 기가비트 이더넷은 이제 데이터 센터에서 와이어링 클로짓 업링크까지 기존 파이버 케이블링에 배포할 수 있습니다. 단말 장치의 연결 대역폭이 증가함에 따라 10 기가비트 이더넷 배포는 네트워크의 핵심을 넘어 계속 확장될 수 있으므로 네트워크의 확장성이 향상됩니다. 이러한 광범위한 배포로 인해 배선실에서 업링크의 과도한 사용이 크게 증가했으며, 특히 배선 간 트래픽의 90% 이상이 북쪽에서 남쪽으로 업링크를 통해 흐를 것이라는 점을 고려하면 더욱 그렇습니다.

1990년대 후반에는 중복 기가비트 이더넷 업링크가 있는 데스크탑에 10/100 이더넷을 배포하는 것이 일반적이었습니다. 192명의 사용자가 각 스위치에 연결되어 있다고 가정합니다. 이 경우 초과 사용률은 약 19:1입니다. 표준 네트워크 설계 모범 사례의 요구 사항에 따르면 배선실의 초과 대역폭 사용량은 15:1에서 20:1 사이여야 하므로 이 관행은 규정 범위를 벗어나지 않습니다. 그러나 최근 몇 년 동안 데스크톱에서 기가비트 이더넷의 인기가 높아짐에 따라 이러한 초과 사용률은 최대 48:1 또는 96:1까지 빠르게 증가했습니다. 와이어링 클로짓 업링크가 10개 또는 XNUMX개의 기가비트 이더넷 채널로 증가하더라도 상황은 바뀌지 않았습니다. 현재를 위한 XNUMX기가비트 이더넷 업링크 배포 스위칭 솔루션 네트워크 설계 모범 사례의 요구 사항에 따라 와이어링 클로짓의 초과 사용을 복원하고 향후 요구 사항을 충족하기 위해 대역폭 용량을 추가로 확장합니다.

데스크탑 애플리케이션

기업 전체에 10기가비트 이더넷을 배포하면 점점 더 많은 데스크탑 애플리케이션을 지원할 수 있습니다. 이러한 애플리케이션은 다음을 포함하여 회사의 대역폭 요구를 크게 증가시켰습니다.

총 데스크톱 데이터 로드

데스크탑 워크로드가 계속 증가하고(그림 3 참조) 새로운 애플리케이션이 더 높은 대역폭을 요구함에 따라 각 데스크탑의 총 대역폭 요구 사항은 계속 증가합니다. 예를 들어, 점점 더 많은 직원이 최신 PC 데이터에 의존함에 따라 PC 백업 애플리케이션은 특히 중요합니다. 사용자가 아닌 자동으로 백업 작업을 수행하여 데이터 손실을 줄이고 백업 빈도를 높일 수 있습니다. 기업의 모든 데스크톱에 대한 빈번한 PC 백업은 특히 파일 크기 증가(예: Microsoft Outlook 데이터 파일 및 PowerPoint 프레젠테이션)의 영향을 고려할 때 네트워크에 큰 부담을 줍니다. 또한 기업은 비용 절감 이점을 활용하기 위해 기존의 클라이언트/서버 응용 프로그램(즉, 모든 데스크톱에서 부풀려진 전용 클라이언트 사용)에서 웹 기반 응용 프로그램(모든 데스크톱에서 간단한 표준 브라우저 사용)으로 이동하고 있습니다. 운영 및 개발의 웹 기술.

•IP 비디오 애플리케이션

– 많은 회사에서 생산성을 높이고 운영 비용을 줄이기 위해 고대역폭 IP 비디오 애플리케이션을 배포하고 있습니다. 예를 들어 온라인 학습을 통해 직원은 저렴한 비용으로 연중무휴 24시간 중요한 교육 정보에 액세스하고 시기적절한 영업 교육에 액세스하고 직원 생산성을 향상시키기 위해 서비스, 과정, 기술 및 규정 교육을 제공하는 방법에 대한 빠른 교육을 받을 수 있습니다. 기업과 경영진 간의 IP 영상 커뮤니케이션은 비즈니스 목표에 대한 비즈니스 직원의 공감대를 강화하고 직원의 사기를 높이는 데 도움이 됩니다. 이것은 다국적 기업 내에서 커뮤니케이션을 촉진하는 매우 효과적인 방법이기도 합니다. IP 비디오 감시 솔루션은 보안 가시성을 높이고 아카이브 데이터의 검색 및 분석 속도를 높이는 데 사용됩니다. 대면 커뮤니케이션이 필요하지만 지정된 장소에 갈 시간이 없는 사람들을 위해 IP 화상 회의를 통해 효과적으로 협업할 수 있습니다. 이러한 모든 IP 비디오 애플리케이션은 기업이 달성하고자 하는 비디오 품질의 품질에 따라 최대 몇 Gb의 다중 IP 비디오 스트림을 생성할 수 있습니다. 이것은 의심할 여지 없이 많은 네트워크 대역폭을 차지합니다.

•산업별 애플리케이션

– 많은 산업 분야에는 상당한 대역폭 용량과 고성능이 필요한 맞춤형 애플리케이션이 있습니다. 이러한 애플리케이션이 클러스터링되어 있든 클라이언트-서버 모델을 기반으로 하든 10 기가비트 이더넷은 네트워크 성능을 빠르게 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 의료 산업에서 디지털 이미징 애플리케이션(예: Image Archiving Systems[PACS])은 종종 비용을 절감하고 의료 이미지를 획득 및 분석하는 시간을 줄이는 데 사용됩니다(예: X-ray, MRI 및 CAT 스캔). 의료 전문가의 생산성을 향상시킵니다. 미디어 및 광고 산업에서 디지털 비디오 애플리케이션은 기업이 비디오 클립을 효과적으로 제작하고 분산된 팀 내에서 편집 및 검토하는 데 도움이 될 수 있습니다. 제조 산업에서는 점점 더 많은 대용량 CAD 및 CAM 설계 파일을 서로 다른 위치에 있는 팀 구성원 간에 공유해야 합니다. 금융 산업에서는 보다 가치 있고 실시간인 금융 정보에 대한 지속적인 요구로 인해 네트워크 성능에 대한 요구가 더욱 높아졌습니다.

스토리지 네트워크

고객 서비스, 메시징, 전자 상거래, 온라인 멀티미디어 및 디렉토리 콘텐츠와 같은 애플리케이션에 힘입어 스토리지 용량에 대한 기업의 수요는 계속해서 증가하고 있습니다. 이러한 "정보 폭발"로 인해 IT 관리자는 데이터에 비용 효율적으로 액세스, 관리 및 보호할 수 있는 방법을 찾아야 합니다.

서버 중심의 직접 연결 스토리지에서 네트워크 중심의 공유 스토리지로의 전환은 이러한 목표를 달성하기 위한 중요한 전략입니다. 데이터 센터, 메트로 네트워크 및 기업에서 네트워크 스토리지를 공유하면 다음과 같은 이점을 얻을 수 있습니다.

• 공유 방식으로 스토리지 및 정보 리소스 사용 극대화

• 스토리지 환경 관리 간소화

• 스토리지의 총 소유 비용(TCO) 최소화

• 데이터 가용성 및 무결성 향상

10기가비트 이더넷을 통해 IT 관리자는 이제 네트워크 스토리지 환경을 한 단계 끌어올리고 이더넷 기반 네트워킹을 활용하여 다음과 같은 가장 까다로운 스토리지 솔루션을 지원할 수 있습니다.

• 데이터 센터 백업 및 재해 복구를 통해 비즈니스 지속 가능성 향상

– 기업은 엄격한 비즈니스 요구 사항을 충족하기 위해 비용 효율적이고 안전하며 확장 가능한 비즈니스 연속성 및 재해 복구 전략을 개발해야 하는 과제를 안고 있습니다. 기업이 메트로 스토리지 네트워크를 채택하는 데 중요한 요소는 용량 제한에 도달한 데이터 센터를 확장하거나 여러 캠퍼스 또는 위치에 데이터 센터 리소스를 중앙 집중화하기 위해 원격 위치에서 백업 및 원격 미러링을 설정해야 한다는 것입니다. 10기가비트 이더넷의 원격 전송 기능을 통해 기업은 80km 떨어진 두 위치 간에 고속 네트워크 연결을 제공할 수 있습니다. 광증폭기와 산란보상장치를 이용하여 전송거리를 더 늘릴 수 있다. 따라서 기업은 이 범위 내에서 여러 캠퍼스를 지원할 수 있으므로 스토리지에서 서버로, 스토리지에서 스토리지로의 데이터 전송이 가능합니다. 높은 대역폭, 짧은 대기 시간 및 보안으로 off10 기가비트 이더넷과 지능형 스위칭을 통해 기업은 기업 스토리지 시스템의 원격 구성 요소 간에 데이터를 보다 쉽고 원활하게 전송할 수 있습니다. 그림 4는 NAS(Network Attached Storage), iSCSI(Internet Small Computer System Interface) 및 FCIP(IP 기반 파이버 채널)를 비롯한 모든 IP 기반 대도시 지역 솔루션 및 기술을 지원하는 10기가비트 이더넷 인프라를 보여줍니다. ) 및 NDMP(네트워크 데이터 관리 프로토콜).

더 높은 대역폭, 더 긴 전송 거리, 더 짧은 대기 시간이 필요한 집계 및 비 IP 기술(예: 파이버 채널 또는 IBM의 ESCON(Enterprise System Connectivity) 프로토콜)을 지원하는 배포의 경우 Dense Wavelength Division Multiplexing(DWDM) MAN(Metropolitan Area Network)에서 프로토콜에 독립적인 고용량 스토리지 액세스 및 전송 기능을 제공합니다. 이 광섬유 기반 대도시 지역 네트워크의 주요 스토리지 애플리케이션에는 백업, 원격 미러링, 재해 복구, 클러스터링 및 스토리지 아웃소싱이 포함됩니다. 동기식 미러링은 매우 짧은 대기 시간과 높은 대역폭을 필요로 하며 10기가비트 이더넷은 이러한 미션 크리티컬 비즈니스 요구 사항을 충족하기 위해 이러한 요소의 이상적인 조합을 제공합니다.

그림 5. NAS 데이터 공유 및 통합을 위한 10기가비트 이더넷:

그림 6. 향상된 스토리지 통합 팬아웃 기능을 위한 10기가비트 이더넷:

클러스터 및 그리드 컴퓨팅

클러스터링 및 그리드 컴퓨팅은 광범위한 CPU 컴퓨팅, 작업 처리 및 I/O 전송이 필요한 애플리케이션의 요구 사항을 충족하도록 설계되었습니다. 이러한 애플리케이션은 워크로드를 효율적으로 완료하기 위해 여러 대의 서버가 필요합니다. 클러스터링은 컴퓨팅 요구 사항을 여러 서버로 확장하는 비용 효율적인 방법을 제공하여 여러 컴퓨팅 노드가 대규모 가상 컴퓨팅 노드로 함께 작동할 수 있도록 합니다. 클러스터된 응용 프로그램은 컴퓨팅 노드 간의 상호 연결 성능에 매우 민감할 수 있으므로 이러한 노드를 연결하는 네트워크 인프라에 대한 요구 사항이 높습니다. 따라서 10기가비트 이더넷의 짧은 대기 시간으로 네트워크 성능을 극대화하여 클러스터링된 애플리케이션을 지원할 수 있습니다. 서버 대기 시간과 CPU 부하를 최소화하기 위해 기업은 시스템 수준 I/O 가속, TCP/IP와 같은 몇 가지 새로운 서버 측 기술을 채택하기 시작했습니다. off로드 엔진(TOE) 및 원격 직접 메모리 액세스(RDMA). 네트워크 및 서버 성능의 이러한 상당한 발전은 또한 널리 배포된 이더넷 및 IP 기술의 상호 운용성, 관리 및 투자 보호 이점의 이점을 누릴 수 있습니다.
클러스터 컴퓨팅 배포는 주로 연구 기관에서 사용되지만 점점 더 많은 상업 조직에서 이 기술을 채택하고 있습니다. 데이터베이스 및 애플리케이션 서버 공급업체는 제품에 클러스터 컴퓨팅 지원을 추가했습니다. 클러스터 컴퓨팅은 재무 분석 및 모델링, 석유 및 가스 탐사 및 분석, 엔지니어링 모델링과 같은 기타 고성능 컴퓨팅(HPC) 애플리케이션에서도 널리 사용됩니다.

그림 7. 클러스터링 및 그리드 컴퓨팅을 위한 10기가비트 이더넷:

요약

10기가비트 이더넷의 배포는 가격, 성능 목표, 광범위한 배포를 위한 새로운 광섬유 인터페이스 지원, 새로운 애플리케이션에 대한 대역폭 요구 사항 증가로 인해 빠르게 성장하고 있습니다. 그러나 10기가비트 이더넷은 광범위한 스위칭 솔루션을 위한 네트워크 인터페이스일 뿐입니다. 성공적인 10기가비트 이더넷 배포는 통합 보안, 고가용성, 전달 최적화 및 향상된 관리 용이성과 같은 일부 선도적인 지능형 스위칭 서비스를 결합하여 새로운 애플리케이션에 필요한 지원을 제공합니다. 또한 비용을 최소화하기 위해 기업은 10기가비트 이더넷으로 전환할 때 모듈, 섀시 및 기타 구성 요소에 대한 기존 교환 투자를 최대한 활용해야 합니다.