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企業導入1Gbps乙太網路須知
10倍速時代、10倍速傳輸

【作者: 朱善存】   2001年09月01日 星期六

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前言

目前公司與企業使用區域網路(Local Area Network, LAN)已經是非常普遍的事,甚至在中小企業與SOHO族、個人工作室中也都有使用,且絕大多數都是使用乙太網路(Ethernet),少數仍還在使用IBM的Token Ring區域網路,而且都是用100Mbps的乙太網路,僅有少數還在使用10Mbps的同軸電纜線,即便是使用10Mbps的網路,也不會是「網卡」、「線路」、「集線器」三者都屬10Mbps,通常會有一者或兩者已經採用100Mbps的規格,只要稍加調整,就可以升級至100Mbps的區域網路環境,總歸一句話,這是一個100Mbps乙太網路普及的時代。


100Mbps的乙太網路不僅用於SOHO、SME(中小企業)、大型企業等,就連ISP(Internet Service Provider)、IDC(Internet DataCenter)等業者,其代管機房內也大是用100Mbps的乙太網路與各主機或相關設備連接。


100Mbps Ethernet雖然相當普及、好用,但在頻寬需求不斷提升的狀況下,100Mbps也開始有不敷使用的情形,這樣的情形以骨幹網路最先發生,但逐漸的末端用戶也漸感不夠用,因此100Mbps升級至1Gbps,將是可以預見的事,事實上網路設備供應商,已經開始大力推廣1Gbps乙太網路的相關設備與組件。


究竟企業需要在此時導入1Gbps區域網路嗎?特別是在不景氣時,升級預算更是有限,還是稍晚再導入呢?或者是部分導入而非全面汰換?以及在導入前應該注意哪些事項?以下我們簡要討論這些議題。


1Gbps環境所需的條件

要想達到1Gbps的區域網路環境,必須要所有網路配備都支援才行,其中最重要的三者分別是「集線器」、「網路線」、以及「網路卡」,三者必須同時支援1Gbps,才有可能得到1Gbps的傳輸,只要三者中有任一者仍為100Mbps,則整體傳輸環境就會維持在100Mbps,而非1Gbps,這樣的道理在以往10Mbps、100Mbps的乙太網路上也是適用。相同的道理在「集線器Hub」所要求的條件,以及乙太網路用的「交換器Switch」也是等同的要求。


在三者的支援中,最為困擾的應該是已經佈設好的乙太網路線,早期的1Gbps乙太網路使用的光纖線路,無法使用現有的CAT.5交絞銅線(一般為100Mbps乙太網路所使用),因此企業想將區域網路從既有100Mbps升級至1Gbps,非將已經佈設好的線路拆除,重新改佈設成光纖才行。


在佈設完後,如果集線器、交換器集中安置於機房的話,則比較好更換,直接將機櫃內的100Mbps網路設備換裝成支援1Gbps的設備,並重新設定即可,如果散於數處,也只要至數處進行設備換裝。


另一個較麻煩的是網路卡部分,網路卡不似USB、1394可以在機殼外熱插拔,而是必須拆裝個人電腦機殼來換裝網路卡,必要時還要調設與排解電腦的硬體資源衝突等,如此的程序要在每一部用戶端電腦上進行,公司有80部電腦就要做80次,有100部就要100次,無法省略任何一次。


1Gbps線路的選擇

我們先來談論1Gbps環境的線路問題,由於重換線路是企業升級成1Gbps區域網路環境中,最耗時且最耗錢的部分,耗時是線路的重拆與重佈,耗錢是光纖線路相當昂貴,且無法如傳統銅線般的彎曲,因此佈線的困難度也較高,甚至要重新設計線路連接的路徑等。


既然這是升級成1Gbps環境最大的問題,因此後來開始有廠商推出支援CAT.5線路的1Gbps網路卡與網路設備(集線器、交換器),如此可以直接使用現有企業內的的CAT.5線路來實現1Gbps網路環境,省去升級的最大時間與金錢成本。


不過這是對已經使用100Mbps Ethernet的企業有用,對於仍在使用CAT.4、CAT.3、或是同軸電纜的乙太網路(10Mbps)的公司,就絕對要面臨重新佈線的命運,既然一定要重新佈設,光纖線路的未來傳輸潛力仍高於CAT.5銅線,如果預算允許的話,建議可直接換佈光纖線路,跳過CAT.5的過渡,當然!企業仍須以整體花費來考量,除光纖線路外,網路卡與集線器等設備也會較高,這些都要仔細考量,而不可純以線路購買與佈設、以及重新設計鋪設路徑等成本來考量,一般而言,支援光纖的1Gbps網路設備與網路卡,比支援CAT.5的1Gbps設備貴些。


集線器與相關網路設備的配合

接著我們談論機房內,由於1Gbps設備為高利潤產品,初期各大資訊廠商都想以產品普及率來爭取主流地位,甚至藉此成為不成文、約定成俗的標準規格,所以不同廠牌的1Gbps網路設備,其不相容的小消息時而有之。


對企業主而言,為避免不相容的問題,選擇1Gbps的機房網路設備時,最好能選擇同一廠家的設備(甚至是同一型),即使不能同一廠牌,也最好能取得完整的相容測試列表( Compatible List ),以列表報告中適用的搭配方式來佈建,再不然即是全權承包給系統整合商或解決方案提供商,不過缺點是由外部廠商負責整體搭配與規劃,成本將會比企業自己的資訊部門主導來的昂貴。


除了集線器、交換器外,包括硬體防火牆(Firewall)、硬體代理主機(Proxy)、硬體快取(Cache)、硬體QoS(Quality of Service)頻寬管理器、硬體負載平衡(Load Balance)等網路設備,也必須統統支援1Gbps才行。


網路卡的搭配

最後是末端的網路卡部分,1Gbps折合Bytes約為125MB/Sec,這樣的傳輸規格已經逼近32-bit、33.33MHz的PCI介面之傳輸上限(約132MB/Sec),而這個132MB/Sec並非網路卡獨佔,還必須與USB介面、SCSI介面等共享頻寬,如此1Gbps網路卡將難以發揮全速的傳輸效能。此外,原本EIDE介面也是共享PCI的132MB/Sec頻寬,但在Ultra ATA/66介面的硬碟普及後,PCI逐漸不敷因應Ultra ATA/66硬碟的資料傳輸,為此Intel在i810晶片組中加入Hub-Link的設計,i810晶片組改用Hub-Link來連接EIDE介面,Hub-Link最高傳輸為266MB/Sec,可寬裕因應各I/O裝置的資料傳輸。


所以目前大多數的,甚至可說是全部的1Gbps網路卡,都設計成64-bit的PCI介面,64-bit PCI介面最高可達266MB/Sec至528MB/Sec的傳輸率,如此才足夠因應1Gbps網路卡的傳輸需要。


不過64-bit的PCI擴充槽,大多只能見於工作站(Workstation)或伺服主機(Server)上,一般桌上型(Desktop)個人電腦相當少見,為了讓1Gbps網路卡能夠普及,1Gbps網路卡也可適用於32-bit的PCI擴充槽上,只是傳輸效能無法全開,但無論如何,還是比100Mbps的網路卡快速,根據廠商的表示:「既使無法發揮10倍的傳輸,也有5、6倍於100Mbps的表現。」另外最近正在普及的更高速PCI介面為PCI-X,傳輸率將可達1GB/Sec(1024MB/Sec),預計未來的1Gbps、甚至10Gbps的乙太網路卡將會支援此一介面。


預算有限下 如何換裝與升級成1Gbps

100Mbps的網路卡、集線器,與1Gbps的網路卡、集線器,在價格上有著極大的差距,以網路卡而言,目前1Gbps網路卡約台幣4,700至6,500元左右,但100Mbps的網路卡,光華商場的雜牌低於200元,知名的國內廠牌也低於1,000元,集線器的差異也是相似。


因此要企業全面換用1Gbps,花費將相當可觀,而且對一般企業的網路應用而言,並沒有全面更換的需要,在此建議企業可以局部更換,並且以骨幹網路優先,即是部門與部門間的網路先換裝成1Gbps,其餘末稍用戶端仍可持續使用既有的100Mbps,如此有助於部門與部門間的資料傳輸。


或者企業可以請求資訊管理或網路維護部門,要求提供企業平日的頻寬流量統計數據,從數據中找出經常傳輸滿載的線路區段,改用與換裝1Gbps網路環境。此外在頻寬提升(100Mbps換裝成1Gbps)後,若能搭配使用「頻寬管理」與「負載平衡」之類的管理設備,則企業的整體區域網路將會更加順暢與有效運用頻寬。


哪些設備與應用 迫切需要1Gbps

如果公司內的網路使用僅是收發E-Mail、上上Web而已,那麼使用1Gbps實在是大材小用,因此企業該在何種情況下才較為需要使用1Gbps的區域網路呢?


眼前比較可見的,莫過於公司內的視訊會議(Video Conference),視訊會議除了需要大量的頻寬外,還需要對稱的傳輸特性,亦即非對稱的Cable Modem、ADSL也不見得適用於視訊會議,以廠商的實機示範而言,100Mbps的網路環境下,開啟兩個VCD播放畫面,就開始會有畫面延遲的現象,而1Gbps則是到四個VCD畫面播放都還是相當順暢,聲音也同樣順暢,沒有聲音斷斷續續、畫面跳格的情形出現。


另外近陣子相當走紅的NAS儲存設備,也是以乙太網路為主介面,而NAS在企業區域網路中所扮演的角色是一部專屬的File Server(檔案存取應用的伺服主機),提供給用戶端電腦存取資料與檔案用,或者是伺服主機用來做資料備份用。


正因為NAS如此的角色,所以資料存取量的龐大可想而知,目前高檔的NAS儲存設備都全面支援1Gbps乙太網路,甚至有廠商渴望與迫切需要更快的乙太網路介面,已經預計在今年2001年底就搶先支援10Gbps的乙太網路,而10Gbps的乙太網路就非用光纖線路不可了,CAT.5將很難達到10Gbps的傳輸水準。


另外對於ISP或IDC業者而言,換用1Gbps的比例、比重將會比一般企業來的高,理由無他,因為ISP、IDC業者的客戶除了企業用戶外,還有一般居家的撥接用戶,企業用戶大多用專線(64Kbps至1.544Mbps),撥接用戶大多用公眾電話交換線路(56Kbps),如今用戶端寬頻當道,用戶用的ADSL、Cable Modem,其資料傳輸量甚至大於許多企業的專線,為了因應大量撥接用戶的頻寬升級,ISP/IDC機房的頻寬全面提升,將是不可避免的,並且比一般企業來的更迫切。


至於家庭方面會需要1Gbps網路環境嗎?短時間而言將不需要,家庭需要的是容易佈設的網路環境,如HomePNA運用電話線RJ-11的插座就可佈設,或是HomeRF/Bluetooth/IEEE 802.11等無線傳輸(Wireless),可讓家人在院子、陽台無線存取網路,反而比1Gbps快速的網路更加重要,而HomePNA 1.0的傳輸率僅1Mbps,2.0才有10Mbps。另外從娛樂角度看,播放MP3音樂僅需192Kbps,播放VCD、Audio CD也僅需1.5Mbps,播放DVD-Video也只有6Mbps而已,完全不需要1Gbps,甚至可說是10Mbps網路環境就相當足夠。


另外近陣子熱門的網路咖啡廳(Internet Coffee),也是可建議率先採行1Gbps網路環境的地方,因為除一般上網與線上遊戲(On-Line Game)外,一般的網路遊戲對戰都是屬同一店面內的相互傳輸、對打,如果採用1Gbps網卡將有助於對戰傳輸的流暢,遊戲亦會跟著流暢,特別是現在Microsoft的DirectX 8.0支援用麥克風、耳機於遊戲中通訊後(即是DirectPlay功能),頻寬的進一步需求將是可遇見的,而對於網路咖啡廳業者而言,一萬多元的LCD TFT液晶顯示器都採購了,數千元的1Gbps網路卡,應當無須太吝嗇。


結語

從歷史的角度看,美國資訊廠商將無利潤的產品交給台灣廠商持續經營,而自身持續維持高獲利的產品與業務,這樣的情形在以往的10Mbps、100Mbps的乙太網路上就已經是如此,至今仍未改變,以1Gbps的網路設備、線路、網路卡(正確而言應該是網路控制晶片)來說也是如此,目前都還是由美國大廠主導,國內廠商仍難介入,唯目前瑞昱(Realtek)公司可以推出1Gbps的網路卡晶片,是較為振奮之處,至於1Gbps的網路設備,則仍未有太大斬獲。而瑞昱公司的網路卡晶片,其封裝外都有「螃蟹」的註冊商標打印圖案,使用該晶片製造出來的網路卡,經常被人俗稱成「螃蟹卡」,這也是現今光華商場經常有的慣用語。


展望未來,以IP為基礎的裝置、設備將愈來愈多,因此更需要1Gbps網路環境,如果企業能在不景氣的時候打下企業網路基礎建設的地基,將區域網路的頻寬升級,則未來企業在競爭與復甦上將更為快速,發展也更加不可限量。


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