網路通信協議

 

任何兩個端點之間的通信都基於某種雙方都能理解的標準語言. 在通訊技術領域, 這些標準語言被稱為 Network Protocol 網路通信協議. Network Protocol 是一種網絡語言, 用於在兩個通信設備之間發送和接收消息. 每個協議都有自己的發送和接收信號的方式, 但歸根結底都是 bits, 也就是一堆 0 與 1 的組合.

 

常見的網路通信協議

資通訊行業存在許多類型的網路架構, 各有不同的專精領域. 常見的有乙太網路, 存儲網路用的 Fibre Channel, 電信領域的 SONET / SDH, 以及電腦叢集及超級電腦所應用的 Infiniband. 這些 Protocol 使用了光纖收發模組來實現通訊所需的連結, 一一概述如下.

 

上圖由乙太網路之父 Robert Melancton Metcalf 於 1976 年所繪, 使用當時的網路術語. 由於相對簡單, 成本低, 易於實現及維護, Ethernet 是應用最廣泛的網絡技術, 一種多層協議, 涵蓋 OSI 模型中的物理和數據鏈路層. 幾乎所有大小及規模的網路, 我們都能看到 Ethernet 的身影. 從小型辦公室到大型政府企業, Ethernet 隨處可見. Ethernet 於 1980 年首次推出, 並於 1983 年由 IEEE 標準化. 原始版本旨在承載 2.94 Mbps 的數據, 從最初的版本開始, Ethernet 經歷了快速的演變和發展. 如今, 以太網可用於 400 Gbps 數據速率.

Ethernet 廣泛部署在局域網 LAN 和城域網 MAN 中. 非屏蔽雙絞線 UTP 銅纜用於較短距離, 而光纖光纜用於較長距離. Ethernet 獨立於傳輸介質, 也就是說不論使用光纖或銅纜傳輸, 協議的結構保持不變.

 

Fibre Channel 是一種用於高速數據傳輸的技術, 核心應用在於在儲存區域網絡 SAN. Fibre Channel 用於在電腦資料儲存以及電腦系統與伺服器之間的數據傳輸. 1997 年推出, 提供了每秒 100MBps 的資料吞吐量, 線速度為 1.0625Gbps. 實際上, Gigabit Ethernet 的光纖實體層, 正是借鑒了 Fibre Channel 的規格. 現今 Fibre Channel 可以提供高達 32Gbps 的數據傳輸速度. 所有當今運作中的高效能伺服器和儲存網路都有支援 Fibre Channel 介面, 是一種廣泛使用的技術.

Fibre Channel 具有另外一種衍伸, FCoE (Fibre Channel over Ethernet), 以 Ethernet 承載 Fibre Channel 的數據資料進行傳輸.

 

SONET 和 SDH 在技術上是單一技術的兩個名稱, 區別在於是傳輸速率. 這是為了取代舊的 Plesiochronous Digital Hierarchy (PDH) 所開發的. SDH 透過光纖同步傳輸多個數位 bit streams, 主要應用是用於傳輸大量不同數據的長距離光網絡. 通過使用 SDH 技術, 電話和數據可以通過單根光纜傳輸, 而不會造成干擾或同步問題. 由於這一特點, SDH被廣泛應用於電信網路.

SONET 被 Telcordia 和美國國家標準協會 (ANSI) 標準化為 T1.105 標準. SONET 提供起始於 51.84Mbps 的基本傳輸速率, 在北美和加拿大被廣泛使用.

SDH 是由歐洲電信標準協會 (ETSI) 制定的標準, 並正式確定為國際電信聯盟 (ITU) 標準 G.707, G.783, G.784 和 G.803. 歐洲世界主要使用 SDH 協議, 基本數據速率為 155.52Mbps.

SONET 和 SDH 主要用於光纖, 但對於較短的距離, 也可以使用電線進行信號傳輸.

 

InfiniBand 是一個用於高效能計算的電腦網路通信標準, 它具有極高的吞吐量和極低的延遲, 用於電腦與電腦之間的資料互連. InfiniBand 也用作伺服器與儲存系統之間的直接或交換互連, 以及儲存系統之間的互連. 在直接互連模式中，兩個端點彼此直接相連, 在交換互連模式中，以 InfiniBand 交換機作為兩個端點之間連接. 使用 InfiniBand 技術可實現的數據速率可高達 290 Gbps. 進一步提高速度的研究和開發持續進行中.