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文檔簡(jiǎn)介
1局域網(wǎng)主要網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分析211主要的局域網(wǎng)技術(shù)2111傳統(tǒng)以太網(wǎng)2112交換式以太網(wǎng)2113千兆以太網(wǎng)3114異步傳輸模式ATM4115令牌環(huán)6116FDDI612局域網(wǎng)中的多層交換技術(shù)713在局域網(wǎng)中應(yīng)用千兆以太網(wǎng)與ATM的比較1114現(xiàn)代IP網(wǎng)中的多媒體應(yīng)用極其技術(shù)要求142廣西區(qū)中行新大樓局域網(wǎng)建設(shè)的需求分析173廣西區(qū)中行新大樓局域網(wǎng)的配置建議174廣西區(qū)中行新大樓局域網(wǎng)配置方案特點(diǎn)175新宇公司能提供最好的技術(shù)支持和服務(wù)176相關(guān)產(chǎn)品介紹177產(chǎn)品配置及報(bào)價(jià)171局域網(wǎng)主要網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分析11主要的局域網(wǎng)技術(shù)111傳統(tǒng)以太網(wǎng)傳統(tǒng)的常規(guī)局域網(wǎng)(LAN)按照網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)存取控制方式分為以太網(wǎng)(10MBPS)、令牌環(huán)網(wǎng)(16MBPS)、FDDI網(wǎng)(100MBPS)、快速以太網(wǎng)(100MBPS)等。以上網(wǎng)絡(luò)都是共享型的局域網(wǎng),即網(wǎng)上任一瞬間只有一個(gè)用戶在發(fā)送信息,所有其它節(jié)點(diǎn)接收所有的傳輸幀,但只把與自己地址相同的數(shù)據(jù)幀或廣播幀拷貝下來(lái)。以太網(wǎng)是現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中使用最為廣泛的一種形式。特別是可采用非屏幕雙絞線(UTP)的10BASET,它價(jià)格便宜,可選產(chǎn)品類型多、容易安裝,得到多數(shù)廠家的支持,可滿足多數(shù)用戶對(duì)帶寬的要求。以太網(wǎng)是共享型局域網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)里如有很多用戶則會(huì)產(chǎn)生爭(zhēng)用,使每個(gè)用戶的平均帶寬減少。大多數(shù)以太網(wǎng)采用載波偵聽多重訪問沖突檢測(cè)(CSMACD)協(xié)議來(lái)管理爭(zhēng)用問題,以保證任一時(shí)刻網(wǎng)絡(luò)上只能傳送一個(gè)包。在傳輸前和傳輸過程中都要檢驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)沖突,如果信號(hào)存在或沖突發(fā)生則停止傳送,并推遲一個(gè)隨機(jī)時(shí)間段進(jìn)行重發(fā),重發(fā)時(shí)間是利用“指數(shù)退避”算法計(jì)算。于是,網(wǎng)絡(luò)部分帶寬被傳輸沖突和發(fā)送重試所占用,延遲變得不可預(yù)測(cè)。根據(jù)實(shí)際測(cè)試表明,雖然共享型以太網(wǎng)的理論最高帶寬為10MBPS,但當(dāng)較多終端在發(fā)送信息時(shí),以太網(wǎng)實(shí)際可用帶寬為3545MBPS,介質(zhì)有效利用率很低。112交換式以太網(wǎng)隨著局域網(wǎng)用戶數(shù)量的增加和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件的發(fā)展,造成了在以太網(wǎng)的主干、服務(wù)器、關(guān)鍵資源處的瓶頸現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重。交換式局域網(wǎng)為用戶提供獨(dú)占的、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接,凡是連接到交換器端口的用戶都獨(dú)占以太網(wǎng)的全部帶寬,共享型網(wǎng)把報(bào)文廣播到每個(gè)節(jié)點(diǎn),而交換式以太網(wǎng)是在節(jié)點(diǎn)之間沿指定路徑轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文;共享型網(wǎng)上的節(jié)點(diǎn)爭(zhēng)用一個(gè)信道的帶寬,其它所有節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求只能等待,而交換式以太網(wǎng)是個(gè)并行系統(tǒng),可同時(shí)支持多對(duì)不同源端口與不同目的端口的終端之間的通信,而不發(fā)生沖突;共享型網(wǎng)隨著用戶的增加,平均每個(gè)用戶的帶寬將減少,而交換式局域網(wǎng)是高度可擴(kuò)充的,其帶寬隨著用戶的增加而擴(kuò)張。目前各類交換機(jī)可提供的端口有10MBPS交換式、100MBPS交換式和10/100MBPS自適應(yīng)交換式113千兆以太網(wǎng)高性能交互式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需要千兆位(GIGABIT)網(wǎng)絡(luò)。目前,數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用對(duì)延遲及帶寬不太敏感,TCP/IP能夠自動(dòng)識(shí)別延遲的變化,EMAIL、FTP等都能夠動(dòng)態(tài)地適應(yīng)TCP所提供的帶寬。很少有人去計(jì)較文件傳輸快慢的細(xì)微區(qū)別。然而,對(duì)于交互式應(yīng)用,尤其是基于XWINDOWS和多媒體的應(yīng)用,需要高速網(wǎng)絡(luò)來(lái)支撐大量報(bào)文的傳輸。對(duì)于分布式文件系統(tǒng),如網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)(NFS),客戶經(jīng)常需要向文件服務(wù)器請(qǐng)求一大塊數(shù)據(jù),客戶端的應(yīng)用緊緊依賴于網(wǎng)絡(luò)的傳輸時(shí)間。隨著處理機(jī)速度的提高,根據(jù)AMDAHL定律所述,每條指令至少需要一個(gè)位的I/O。由于處理機(jī)周期將接近1NS級(jí),研究人員已經(jīng)提出每條指令需要64位或128位(含指令及數(shù)據(jù))的I/O。對(duì)于這樣的系統(tǒng),自然需要千兆位以上的千兆位網(wǎng)絡(luò)。千兆以太網(wǎng),以其高速的傳輸優(yōu)勢(shì),良好的帶寬,成為今日網(wǎng)絡(luò)的聚焦點(diǎn)。目前世界上已構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)中,83采用的是以太網(wǎng)技術(shù)。千兆以太網(wǎng)由于使用了與其前代相同的CSMACD協(xié)議,相同的幀結(jié)構(gòu)及幀長(zhǎng),不需要太大的投資,就可以為網(wǎng)絡(luò)使用者提供超過1000MBPS的傳輸速率。正是這誘人之處使它得以在短短三年多的時(shí)間里,備受關(guān)注。IEEE已于1998年6月正式通過千兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE8023E。另一個(gè)有關(guān)1000BASET的標(biāo)準(zhǔn)IEEE8023AB也將1999年完成。通過在MAC層和PHY層之間設(shè)置邏輯接口,對(duì)光纖通道采用8B10B編碼技術(shù),并使此技術(shù)可應(yīng)用于性能價(jià)格比高的非屏蔽雙絞線上,傳輸距離至少可達(dá)25米,以低成本的傳輸介質(zhì)滿足千兆以太網(wǎng)的高效與穩(wěn)定。這一標(biāo)準(zhǔn)將使以往光纖介質(zhì)的高昂價(jià)格不再成為掣肘,真正推動(dòng)千兆以太網(wǎng)的高速發(fā)展。為了引導(dǎo)制定千兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),集中技術(shù)建議,推動(dòng)技術(shù)發(fā)展,檢驗(yàn)產(chǎn)品的互操作性,千兆以太網(wǎng)聯(lián)盟在新漢普頓大學(xué)設(shè)立了獨(dú)立的測(cè)試實(shí)驗(yàn)室。千兆以太網(wǎng)協(xié)會(huì)將對(duì)110種網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)進(jìn)行測(cè)試,以保證千兆以太網(wǎng)的互操作性。千兆以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)通過在即,生產(chǎn)廠商的千兆網(wǎng)產(chǎn)品日益成熟,加之證券、金融、郵電等行業(yè)用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求也越來(lái)越高,千兆以太網(wǎng)的應(yīng)用普及指日可待。114異步傳輸模式ATM八十年代,ATM技術(shù)是被作為BISDN的基本技術(shù)來(lái)看待的。BISDN,按照當(dāng)時(shí)的說(shuō)法,是“能夠支持現(xiàn)有的電信業(yè)務(wù),并且能夠支持將來(lái)可能出現(xiàn)的各種電信業(yè)務(wù)的通信網(wǎng)絡(luò)”。因此,在當(dāng)時(shí)同時(shí)存在電話交換網(wǎng)和分組交換網(wǎng)的情況下,ATM技術(shù)的出現(xiàn)是有震動(dòng)意義的。業(yè)界把它看成一種全能的、從未出現(xiàn)過的、有重大意義的新一代技術(shù)。它將一統(tǒng)天下,結(jié)束多種通信網(wǎng)并存的混亂局面。十幾年后的今天,這種看法已經(jīng)發(fā)生了巨大的變化。業(yè)界起碼是不再期望ATM在最近的將來(lái)能夠一統(tǒng)天下了。人們也日益認(rèn)識(shí)到,全新全能的要求,同樣給ATM帶來(lái)了固有的缺陷和不足。大家已經(jīng)認(rèn)識(shí)到,ATM不是全能的。全新全能,一統(tǒng)天下,也許是個(gè)過于艱巨的任務(wù)。BISDN的發(fā)展極為緩慢,標(biāo)準(zhǔn)制定工作仍未完成,許多人已不再對(duì)它抱有當(dāng)初的希望。全能的BISDN在設(shè)想上的完美,必然導(dǎo)致實(shí)現(xiàn)上的巨大困難。在多年進(jìn)展緩慢后,ATM終于拋棄全能的幻想,集中于支持當(dāng)前最火爆的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。由此,ATM成為了眾目睽睽的熱點(diǎn)技術(shù),獲得了前所未有的發(fā)展。ATM異步傳輸模式,是一種面向連接的快速分組交換技術(shù),建立在硬件交換的基礎(chǔ)上。它可以為每個(gè)工作站分配專用帶寬。每個(gè)交換機(jī)的端口都特定于某一單個(gè)節(jié)點(diǎn),并且在ATM網(wǎng)絡(luò)中不存在共享的訪問方式。信元交換是和ATM相關(guān)聯(lián)的一般性說(shuō)法,它兼有分組交換的可調(diào)帶寬和高速度,以及電路和幀交換固有的低時(shí)延。類似于分組交換,ATM利用了將信息分成小段的觀點(diǎn),不過沒有使用分組交換的差錯(cuò)校檢功能。ATM網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸是面向連接的,這是因?yàn)锳TM網(wǎng)絡(luò)中的端節(jié)點(diǎn)在發(fā)送任何數(shù)據(jù)之前,都預(yù)先建立稱作“虛連接”的數(shù)據(jù)傳送會(huì)話。ATM網(wǎng)絡(luò)首先確定兩個(gè)站點(diǎn)之間的路由,通知數(shù)據(jù)傳送路徑上的交換機(jī)確保網(wǎng)中的資源分配。虛連接標(biāo)識(shí)用于標(biāo)記特定的連接關(guān)系,并且交換機(jī)通過基于硬件的交換,按照信元頭中的虛連接移動(dòng)信元。ATM之所以將其稱為“異步”是因?yàn)樾旁梢噪S應(yīng)用的運(yùn)行隨時(shí)產(chǎn)生,隨時(shí)發(fā)送,而不必受采用幀結(jié)構(gòu)的傳輸系統(tǒng)(多為同步)的限制。事實(shí)上,ATM技術(shù)具有內(nèi)在的、對(duì)等時(shí)性服務(wù)要求的支持,能夠?qū)⒉煌愋偷臄?shù)據(jù)在同一虛電路上傳輸。這種新技術(shù)的吸引力是它的帶寬ATM技術(shù)具有高度的可擴(kuò)展性,無(wú)論是局域網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)甚至廣域網(wǎng),均是基于同一的信元交換技術(shù),所不同的僅僅是速率而已。而目前ATM已商品化的速率可從15MBPS直至622MBPS,更高的速率也即將實(shí)現(xiàn)。支持計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(INTERNET)和計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)(LAN),是ATM技術(shù)目前最大的應(yīng)用領(lǐng)域。INTERNET和LAN借ATM技術(shù)提升了速度并獲得了交換能力,解決其迅速發(fā)展中遇到的關(guān)鍵問題。ATM技術(shù)則借INTERNET和LAN得到了大量的應(yīng)用層規(guī)程軟件和現(xiàn)有環(huán)境的支持,終于找到了一個(gè)現(xiàn)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的落腳點(diǎn)。二者具有完美的互補(bǔ)關(guān)系?;贏TM的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)提供了一個(gè)高速的計(jì)算機(jī)骨干網(wǎng)絡(luò)。在發(fā)現(xiàn)擁擠的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)段落,使用ATM來(lái)緩解擁擠現(xiàn)象是ATM進(jìn)入INTERNET的起點(diǎn)。這導(dǎo)致互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中逐漸出現(xiàn)一些快速的部分,用戶可以選擇快速的接入或慢速的接入。同樣,在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的本地部分,存在快速的ATM局域網(wǎng)和原有的各種局域網(wǎng)絡(luò)。它們都可以接入互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的快速部分或慢速部分。在現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中無(wú)困難地引入ATM,實(shí)現(xiàn)了ATM和現(xiàn)有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的“無(wú)縫”集成。ATM是提供聯(lián)接型業(yè)務(wù)的技術(shù),而IP是無(wú)聯(lián)接型的,局域網(wǎng)也是如此。此外,局域網(wǎng)還是廣播型的。雖然IPOA和LANE給出了在ATM這種基于聯(lián)接的技術(shù)上支持無(wú)聯(lián)接和廣播業(yè)務(wù)的方法,并定義了標(biāo)準(zhǔn),但是,除了取得兼容性之外,并沒有其它的好處,甚至喪失了某些方面的性能。其中之一便是業(yè)務(wù)質(zhì)量問題?,F(xiàn)實(shí)的TCPIP網(wǎng)絡(luò)中沒有業(yè)務(wù)質(zhì)量的控制手段,這樣,在用于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和局域網(wǎng)上時(shí),ATM中的業(yè)務(wù)質(zhì)量控制的優(yōu)勢(shì)就喪失了。由于在INTERNET上發(fā)展多媒體業(yè)務(wù)和實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的需要,已經(jīng)在研究INTERNET上的業(yè)務(wù)質(zhì)量保證方法,提出了RSVP和RTP等規(guī)程。這些規(guī)程能否和如何同ATM中的業(yè)務(wù)質(zhì)量控制手段結(jié)合起來(lái),正是當(dāng)今一個(gè)研究中的問題。目前ATM和以太網(wǎng)互聯(lián)的技術(shù)主要有CLASSICALIPOVERATM、LANEMULATION和MULTIPLEPROTOCOLOVERATM三種技術(shù)。CLASSICALIPOVERATM建立ATM地址和IP地址間的映射,只限于處理ATM上的IP協(xié)議,并且它沒有定義如何處理廣播與多路廣播。LANE技術(shù)是現(xiàn)有的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與ATM互連的主要技術(shù)之一,LANE使用MAC地址封裝使得它支持大量數(shù)目的現(xiàn)存OSI的第三層協(xié)議。最終的結(jié)果是連接到仿真LAN上的所有設(shè)備好像是在同一個(gè)橋接的網(wǎng)段。LANE技術(shù)簡(jiǎn)化了邊緣設(shè)備的開發(fā),無(wú)須實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層的智能,支持虛擬網(wǎng)。LANE技術(shù)是目前ATM和以太網(wǎng)絡(luò)互連的主要技術(shù)。然而,LANE10中,由于沒有定義LECS和LESBUS的冗余備份,使得網(wǎng)絡(luò)中存在單點(diǎn)故障。雖然有些廠商通過自己的技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中LECS和LESBUS的冗余備份,但因?yàn)槭菍S眉夹g(shù),廠商間產(chǎn)品的互操作性幾乎是不可能的。MPOA是用于下一代基于交換LAN結(jié)構(gòu)的主要技術(shù),它能提供比LANE更好的性能,適合于大型的網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)的可靠性也比完全基于LANEV10的要好。從本質(zhì)上說(shuō),MPOA擴(kuò)展了LANE和CLASSICALIPOVERATM。MPOA技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過長(zhǎng)達(dá)一年多的爭(zhēng)論,于1997年6月制定了標(biāo)準(zhǔn)。由于標(biāo)準(zhǔn)制定的時(shí)間短,MPOA技術(shù)實(shí)現(xiàn)極為復(fù)雜,目前能夠提供完全的MPOA技術(shù)全套解決方案和產(chǎn)品的廠商寥寥無(wú)幾。115令牌環(huán)令牌環(huán)網(wǎng)(TOKENRING)是IBM公司在70年代研制的局域網(wǎng)技術(shù),現(xiàn)在仍是IBM基本的局域網(wǎng)技術(shù)。令牌環(huán)網(wǎng)在全球局域網(wǎng)產(chǎn)品的應(yīng)用普及程度僅次于以太網(wǎng)。傳統(tǒng)上令牌環(huán)網(wǎng)是IBM公司計(jì)算機(jī)系統(tǒng)默認(rèn)的局域網(wǎng)配置,所以在IBM公司主要用戶的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中,有許多仍使用令牌環(huán)網(wǎng)。廣西中行新大樓局域網(wǎng)是一新建的局域網(wǎng),當(dāng)然不應(yīng)受此專有技術(shù)的限制。116FDDIFDDI在100MBPS傳輸技術(shù)上最成熟,但其銷量增長(zhǎng)最平緩。在中國(guó)沒有形成主流,在國(guó)外也減緩了發(fā)展速度。FDDI100M適合作網(wǎng)絡(luò)骨干,但它的性能價(jià)格比較低。它的優(yōu)點(diǎn)在于令牌傳遞模式和一些帶寬分配的優(yōu)先機(jī)制使它可以適應(yīng)一部分多媒體通訊的需求有眾多的產(chǎn)品供應(yīng)商和互聯(lián)產(chǎn)品,與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的集成很容易雙環(huán)及雙連接等優(yōu)秀的容錯(cuò)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)可延伸達(dá)200KM,支持500個(gè)工作站但FDDI還有許多弱點(diǎn)居高不下的價(jià)格限制了它走向桌面的應(yīng)用,無(wú)論安裝和管理都不簡(jiǎn)單基于帶寬共享的傳輸技術(shù)從本質(zhì)上限制了大量多媒體通訊同時(shí)進(jìn)行的可能性FDDI由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)共享的100MBPS頻寬在通訊作業(yè)急速成長(zhǎng)的今天已顯得緊張,且支持?jǐn)?shù)字化語(yǔ)音、圖像的新一代FDDI標(biāo)準(zhǔn)遲遲未能發(fā)展出來(lái),其未來(lái)性已逐漸下降,而且交換式產(chǎn)品雖然可以實(shí)現(xiàn),但成本無(wú)法接受12局域網(wǎng)中的多層交換技術(shù)LAN中的交換技術(shù)是作為對(duì)共享的局域網(wǎng)進(jìn)行最有效的網(wǎng)段劃分的解決方案而出現(xiàn)的,它可以使每個(gè)用戶盡可能地分享到最大帶寬。交換技術(shù)可以連接共享的以太網(wǎng)網(wǎng)段或模塊,為主機(jī)提供固定專用的帶寬資源,而且交換技術(shù)還可以用來(lái)連接不同速度的局域網(wǎng)。LAN交換技術(shù)在OSI網(wǎng)絡(luò)七層模型中的第二層、即數(shù)據(jù)鏈路層中進(jìn)行操作,這就說(shuō)明LAN交換機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)是以以太網(wǎng)或令牌環(huán)的目的介質(zhì)存取控制MAC地址為基礎(chǔ)的。因此,LAN交換機(jī)對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議諸如INTERNET協(xié)議IP或NOVELL的IPX來(lái)說(shuō)是透明的。LAN交換機(jī)中具有一定數(shù)量的物理端口來(lái)接連LAN網(wǎng)段,通常為8128個(gè)。這些端口通過提取每個(gè)發(fā)送到交換機(jī)的數(shù)據(jù)包的源MAC地址,得到MAC的目的地址及與接收該數(shù)據(jù)包的端口地址,進(jìn)而得知端口與MAC目的地址之間的關(guān)系。由于LAN交換機(jī)大多數(shù)都是自動(dòng)配置的,所以較易安裝、構(gòu)造和管理。相比之下,在七層網(wǎng)絡(luò)模型中第三層、即網(wǎng)絡(luò)層上操作路由器,是依照網(wǎng)絡(luò)層地址前綴和存于路由器內(nèi)存中的路由分配表轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的。這些路由器分配表通過用于在路由器之間互換可到達(dá)信息的路由器協(xié)議的幫助來(lái)進(jìn)行不斷更新。路由器比交換機(jī)更復(fù)雜,花費(fèi)更大。由于處理通過路由器的每個(gè)數(shù)據(jù)包都需要大量的軟件,所以一般來(lái)說(shuō),路由器不僅速度比交換機(jī)慢得多,而且其構(gòu)造及安裝也困難得多。然而在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中,許多具體的問題決定了對(duì)路由功能的需求,也就是說(shuō),如果配置了傳統(tǒng)的局域網(wǎng)交換機(jī),就必須要配置路由器。我們把多層交換技術(shù)描述成為能夠支持各種局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的一個(gè)集成的、完整的解決方案,它將交換技術(shù)和路由技術(shù)智能化地、有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。一臺(tái)多層交換設(shè)備具有許多交換端口。網(wǎng)上的站點(diǎn)之間可以通過第二層數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的方法即傳統(tǒng)的LAN交換技術(shù)或采用第三層數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)方式即傳統(tǒng)的路由技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。不同情況下數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的類型由站點(diǎn)之間通信要求而定。在實(shí)際應(yīng)用中,這是由它們是否屬于同一子網(wǎng)來(lái)決定。如果屬于同一子網(wǎng),采用第二層轉(zhuǎn)發(fā)方式,否則,采用第三層轉(zhuǎn)發(fā)方式。多層交換設(shè)備一個(gè)多層交換機(jī)從邏輯上可以被看成一個(gè)附帶有第三層轉(zhuǎn)發(fā)功能的第二層交換設(shè)備,同時(shí)它與第三層的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊采用高速互連。一組局域網(wǎng)端口界面的參數(shù)直接附屬于第二層交換的處理核心。就像一個(gè)傳統(tǒng)的路由器的轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)用一樣,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)為了將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給不同子網(wǎng),首先將IP數(shù)據(jù)包傳給第三層轉(zhuǎn)發(fā)功能模塊,該模塊具有一個(gè)或多個(gè)IP尋址器和MAC尋址器,然后再轉(zhuǎn)發(fā)給其他子網(wǎng)。同樣,如果第三層轉(zhuǎn)發(fā)功能塊也支持其它協(xié)議,如IPX,從網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的角度來(lái)看,它就是一個(gè)IPX的路由器。假設(shè)有兩臺(tái)使用IP的站點(diǎn)通過多層交換機(jī)及其兩側(cè)的以太網(wǎng)網(wǎng)段進(jìn)行通信。發(fā)送站點(diǎn)在開始發(fā)送時(shí),已知目的站的IP地址,但尚不知在以太網(wǎng)上發(fā)送所需的MAC地址。采用地址分解協(xié)議ARP來(lái)確定該地址,發(fā)送站把自己的IP地址與目標(biāo)站的IP地址相比較,采用其軟件中配備的子網(wǎng)屏蔽來(lái)決定目標(biāo)站與自己是否在同一子網(wǎng)中。如果兩個(gè)站點(diǎn)在同一子網(wǎng)中,發(fā)送站將廣播一個(gè)ARP請(qǐng)求,確認(rèn)目的地的IP地址并要求擁有這個(gè)地址的站點(diǎn)回應(yīng)其MAC地址。發(fā)送站點(diǎn)得到目的站點(diǎn)的MAC地址后將這一地址存于緩沖區(qū)中,并且將以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包傳送到目的地。當(dāng)這些已具有MAC目的地址的數(shù)據(jù)包到達(dá)多層交換機(jī)時(shí),多層交換機(jī)只需用第二層交換的核心查找到MAC地址表來(lái)確定將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到哪一個(gè)端口,然后將數(shù)據(jù)包發(fā)送出去。如果兩個(gè)站點(diǎn)在不同子網(wǎng)上,發(fā)送站點(diǎn)則希望通過一個(gè)“缺省網(wǎng)關(guān)”可將其視為一個(gè)路由器將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)出去,而網(wǎng)關(guān)的IP地址已經(jīng)在系統(tǒng)軟件中有所設(shè)置。這個(gè)IP地址在多層交換設(shè)備中實(shí)際是指向交換機(jī)中的第三層交換功能塊。所以當(dāng)站點(diǎn)廣播一個(gè)對(duì)缺省網(wǎng)關(guān)的IP地址發(fā)出的ARP請(qǐng)求時(shí),多層交換機(jī)將回應(yīng)出負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)的第三層轉(zhuǎn)發(fā)模塊的MAC地址。然后,當(dāng)發(fā)送站點(diǎn)開始傳送帶有這個(gè)目的MAC地址的以太網(wǎng)包時(shí),第二層交換核心將這個(gè)數(shù)據(jù)包直接發(fā)送給相對(duì)應(yīng)的第三層轉(zhuǎn)發(fā)模塊。這時(shí),第三層轉(zhuǎn)發(fā)模塊需要廣播一個(gè)ARP請(qǐng)求來(lái)獲得最終目的站點(diǎn)的MAC地址并將其存于緩沖區(qū)中。當(dāng)每一個(gè)數(shù)據(jù)包開始進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)時(shí),最初的MAC目的地址指向第三層轉(zhuǎn)發(fā)模塊已被新的指向最終目的站點(diǎn)的MAC地址所替換。然后數(shù)據(jù)包被送回到第二層交換核心,在那里由MAC地址表指引數(shù)據(jù)包到達(dá)正確的輸出端口。(圖多層交換中的第二層與第三層交換)多層交換和虛擬網(wǎng)技術(shù)(VLAN)從網(wǎng)絡(luò)管理的角度來(lái)說(shuō),VLAN是一組可以互換單一播送數(shù)據(jù)包的局域網(wǎng)交換機(jī)上的端口。當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)包從一個(gè)屬于某VLAN的端口進(jìn)行廣播時(shí),交換機(jī)收到數(shù)據(jù)包,然后將它拷貝到這一VLAN所包括的所有端口上。一些局域網(wǎng)交換機(jī)依賴于一NEWSKYELAN2ELAN1WORKGROUPSWITCHBELAN2ELAN1WORKGROUPSWITCHALAYERTHRESWITCHINGLAYERTHRESWITCHINGNSILCONBASEDROUTINGWHYNWORKSTATIONBELONGSTOELAN1BUTANTTTLKTSERVERIN2NWHICISBETRSITHAORWITCB些附加的、用于交換機(jī)之間進(jìn)行VLAN信息通信的協(xié)議,還允許一個(gè)VLAN跨越到多臺(tái)交換機(jī)的端口上。其實(shí)不用定義VLAN就可以運(yùn)用多層交換技術(shù)滿足用戶對(duì)局域網(wǎng)的各種需求,但是在大部分的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安裝中都需要運(yùn)用VLAN,其主要原因在于1許多現(xiàn)存的網(wǎng)絡(luò)依賴第三層轉(zhuǎn)發(fā)功能如傳統(tǒng)的路由器來(lái)提供一定程度的安全性和存取控制。但是一個(gè)多層交換機(jī)的第三層轉(zhuǎn)發(fā)模塊具有能提供完好的安全性和存取控制,如果不采用VLAN技術(shù),對(duì)用戶來(lái)說(shuō),他人很容易通過重構(gòu)用戶的工作站的IP地址從而對(duì)用戶的子網(wǎng)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行利用或破壞。因?yàn)樵谶@種情況下用戶能夠由第二層交換核心實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換而不是通過第三層交換模塊,所以無(wú)法進(jìn)行安全性檢查。2如果不定義VLAN,一個(gè)基于多層交換技術(shù)的局域網(wǎng)將是一個(gè)單獨(dú)的、龐大的廣播域。局域網(wǎng)中站點(diǎn)的數(shù)量及采用的協(xié)議類型會(huì)造成巨大的廣播風(fēng)暴。一些局域網(wǎng)交換機(jī)采用智能廣播控制技術(shù)來(lái)解決這個(gè)問題。但如果沒有這類設(shè)計(jì),就必須采用VLAN把網(wǎng)絡(luò)劃分成一定數(shù)量的廣播域來(lái)控制廣播風(fēng)暴。虛擬網(wǎng)技術(shù)是近年來(lái)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域興起的一項(xiàng)嶄新的技術(shù)。虛擬網(wǎng)在邏輯上等于OSI七層模型的第二層的廣播域,它與具體的物理網(wǎng)及地理位置無(wú)關(guān)。在傳統(tǒng)的共享局域網(wǎng)或者交換局域網(wǎng)環(huán)境中,整個(gè)網(wǎng)絡(luò)處于同一個(gè)廣播域中,這樣當(dāng)大量用戶發(fā)送廣播信息時(shí)容易形成廣播風(fēng)暴,使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。虛擬網(wǎng)技術(shù)把傳統(tǒng)的廣播域按需要分割成各個(gè)獨(dú)立的廣播域,由于廣播域的縮小,網(wǎng)絡(luò)中廣播包消耗帶寬所占的比例大大降低,網(wǎng)絡(luò)的性能得到顯著的提高。在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中,網(wǎng)內(nèi)用戶的移動(dòng)、刪除或增加都需要在物理上對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行設(shè)置,而在虛擬網(wǎng)環(huán)境中,網(wǎng)絡(luò)用戶的變更不需要重新對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行設(shè)置,也就是說(shuō)虛擬網(wǎng)技術(shù)具有自適應(yīng)功能。另外,在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中,同一物理網(wǎng)段中的用戶在網(wǎng)絡(luò)層上很難實(shí)施安全措施,而在虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中,我們可以通過劃分不同的虛擬網(wǎng)絡(luò)來(lái)控制處于同一物理網(wǎng)段中的用戶之間的通信。多層交換機(jī)的性能局域網(wǎng)交換機(jī)目前已普遍達(dá)到了非常理想的性能價(jià)格比,相對(duì)來(lái)說(shuō)由于轉(zhuǎn)發(fā)策略是基于一個(gè)簡(jiǎn)單的MAC地址或RIF域查詢表,且不會(huì)改變數(shù)據(jù)包的內(nèi)容,所以通過基于硬件的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)將數(shù)據(jù)包從一個(gè)網(wǎng)段轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)段的處理比較容易實(shí)現(xiàn)。相反,路由器的成本很高,轉(zhuǎn)發(fā)效率卻不盡人意。多數(shù)路由器的大部分或全部數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)處理功能都由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn),這就使得路由器的性能價(jià)格比相對(duì)于局域網(wǎng)交換機(jī)要低得多。多層交換機(jī)中的第三層轉(zhuǎn)發(fā)功能與現(xiàn)存于傳統(tǒng)的路由器中的復(fù)雜數(shù)據(jù)包處理功能是相同的。因此,一個(gè)多層交換機(jī)的產(chǎn)品可以自動(dòng)地提供比傳統(tǒng)的路由器性能更高的子網(wǎng)間數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)效率是不可信的,性能的高低主要取決于實(shí)現(xiàn)第三層轉(zhuǎn)發(fā)功能的方法。如果第三層轉(zhuǎn)發(fā)功能完全由硬件實(shí)現(xiàn),那么一個(gè)多層交換機(jī)無(wú)論是在第二層還是在第三層進(jìn)行交換,都會(huì)表現(xiàn)出相同的高性能。如果像大部分路由器一樣,第三層轉(zhuǎn)發(fā)功能由軟件實(shí)現(xiàn),當(dāng)在第三層轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時(shí),多層交換機(jī)的性能不會(huì)優(yōu)于路由器,在多數(shù)情況下性能甚至?xí)?。結(jié)論多層IP交換技術(shù)是一個(gè)可靈活擴(kuò)充、高性能并具有良好投資效益且完整的局域網(wǎng)解決方案。其優(yōu)點(diǎn)在于性能價(jià)格比明顯提高;解決日益增長(zhǎng)和變化的擁塞模式的更大的靈活性;在網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)和改變中對(duì)IP地址重置減少;網(wǎng)絡(luò)中需管理的設(shè)備類型減少;能在局域網(wǎng)內(nèi)有效的實(shí)施安全管理。在廣西區(qū)中行的新大樓局域網(wǎng)建設(shè)中,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備應(yīng)支持第三層交換并能靈活的構(gòu)建VLAN。13在局域網(wǎng)中應(yīng)用千兆以太網(wǎng)與ATM的比較從現(xiàn)代園區(qū)網(wǎng)上流行的應(yīng)用來(lái)看,辦公自動(dòng)化、信息的共享、多媒體軟件的傳輸、視頻點(diǎn)播已經(jīng)成為比較基本的要求。在這樣的環(huán)境下,選擇快速以太網(wǎng)(100M以太網(wǎng))已經(jīng)很難滿足,快速以太網(wǎng)已經(jīng)大量地應(yīng)用到桌面系統(tǒng)中去。在園區(qū)主干網(wǎng)上,ATM和千兆以太網(wǎng)的競(jìng)爭(zhēng)正處于白熱化階段,在已投入運(yùn)行的園區(qū)主干網(wǎng)中,采用ATM技術(shù)的例子多于千兆以太網(wǎng)技術(shù),部分原因是由于千兆以太網(wǎng)技術(shù)出現(xiàn)比ATM晚一段時(shí)間,但隨著千兆以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,我們認(rèn)為,千兆以太網(wǎng)比ATM更適合于園區(qū)主干網(wǎng)。一、技術(shù)更適合千兆以太網(wǎng)是1998年出臺(tái)的更高速的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),是10M以太網(wǎng)和100M快速以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的成功擴(kuò)展,它使用了與以太網(wǎng)相同的碰撞檢測(cè)(CSMACD)機(jī)制、相同的幀結(jié)構(gòu)及幀長(zhǎng),為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供1000M的傳輸速率。千兆以太網(wǎng)作為以太網(wǎng)的升級(jí)產(chǎn)品,比ATM對(duì)10M、100M以太網(wǎng)具有更好的兼容性、易集成性,在技術(shù)上也具有更好的協(xié)調(diào)性;千兆以太網(wǎng)支持全雙工和流量控制,在全雙工方式下可以實(shí)現(xiàn)2GBPS的信息容量,千兆以太網(wǎng)還采用了8023X的端到端的流量控制,而ATM不支持流量控制;千兆以太網(wǎng)利用現(xiàn)有的大量以太網(wǎng)管理標(biāo)準(zhǔn)和工具,所有設(shè)備的狀態(tài)、參數(shù)都有統(tǒng)一的形式,故障診斷也同10M、100M設(shè)備類似;千兆以太網(wǎng)技術(shù)成熟,而ATM技術(shù)還在不斷發(fā)展之中,不像以太網(wǎng)那么成熟,一些標(biāo)準(zhǔn)也還在討論中,其互操作性、可管理性有待提高;IEEE8023標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)在制定千兆以太網(wǎng)傳輸標(biāo)準(zhǔn)時(shí)把目標(biāo)定在基于5類非屏蔽雙絞線千兆位傳輸距離不小于100米,基于多模光纖的千兆位傳輸距離不小于550米。事實(shí)上,千兆位以太網(wǎng)在單模光纖上的傳輸距離已達(dá)到4000米,這個(gè)距離對(duì)于園區(qū)建筑物之間的互連已經(jīng)足夠。雖然ATM技術(shù)在多媒體信息的傳輸上有優(yōu)勢(shì),但由于ATM與以太網(wǎng)相結(jié)合,使用效率最多只有70,以155MATM為例(155MATM交換機(jī)和千兆位以太網(wǎng)交換機(jī)價(jià)格接近),傳輸MPEG1多媒體數(shù)據(jù)(每路MPEG1占15M帶寬),最多只能傳輸72路(155M071085M15M72路)。千兆以太網(wǎng)具有QOS和服務(wù)優(yōu)先控制,在傳輸多媒體時(shí),使用效率至少有40,傳輸MPEG1多媒體數(shù)據(jù),至少能傳輸266路(1000M04400M15M266路)。二、升級(jí)更容易千兆以太網(wǎng)一經(jīng)問世就稱以傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ),從以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)升級(jí)方便、快捷,最大限度保護(hù)用戶現(xiàn)有投資。由于千兆位以太網(wǎng)采用了許多與傳統(tǒng)以太網(wǎng)相同的數(shù)據(jù)格式和傳輸協(xié)議,因而在從傳統(tǒng)的以太網(wǎng)或是快速以太網(wǎng)升級(jí)的具體操作中只需增加插件或模塊,在新的網(wǎng)絡(luò)主干之間建立千兆位鏈路,或是增加千兆位以太網(wǎng)交換機(jī),而將原先的網(wǎng)絡(luò)主干結(jié)構(gòu)移向下級(jí)應(yīng)用即可。它保護(hù)了用戶在設(shè)備和技術(shù)方面的投資,也為園區(qū)局域網(wǎng)升級(jí)提供了較為合理的解決方案。在對(duì)傳統(tǒng)以太網(wǎng)進(jìn)行ATM升級(jí)解決方案中,均采用ATM交換機(jī)形成主干,這樣做難以保護(hù)用戶已有的投資和技術(shù)。ATM局域網(wǎng)升級(jí)的投資要比以太網(wǎng)升級(jí)的投資高得多。此外,不同于以太網(wǎng)產(chǎn)品的是,不同的廠商生產(chǎn)的ATM網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品之間的互操作性目前還沒有很好地解決,這樣,用戶在升級(jí)時(shí),為了保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性和高效率,對(duì)ATM產(chǎn)品的選擇余地就非常有限了,這在一定程度上也限制了ATM技術(shù)在桌面系統(tǒng)的應(yīng)用。三、增加帶寬的費(fèi)用更低當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)男畔㈩愋秃土髁坎粩嘣鲩L(zhǎng),現(xiàn)有的信息高速公路嚴(yán)重阻塞時(shí),千兆以太網(wǎng)和ATM采用兩種不同的思路來(lái)解決這個(gè)問題。千兆以太網(wǎng)是大幅度拓寬帶寬,從根本上解決帶寬不足的問題,管理上無(wú)需作大改動(dòng),也就是說(shuō)進(jìn)行“硬件擴(kuò)建”,“軟件”基本不動(dòng);ATM是在現(xiàn)有帶寬基本不變的前提下,利用QOS機(jī)制,加強(qiáng)管理,也就是說(shuō)在“硬件”基本不變的情況下,進(jìn)行“軟件管理”。從這兩種思路不難看出,千兆以太網(wǎng)比ATM來(lái)得更革命、更徹底,而且由于千兆以太網(wǎng)“硬件擴(kuò)建”的費(fèi)用比ATM“軟件管理”的費(fèi)用更低,花更少的投資將得到更多的帶寬四、維護(hù)和管理更方便園區(qū)主干網(wǎng)采用ATM技術(shù),但由于ATM產(chǎn)品的價(jià)格比較高(相對(duì)于以太網(wǎng)產(chǎn)品),這就限制了ATM技術(shù)在桌面臺(tái)式機(jī)的應(yīng)用。如果采用ATM產(chǎn)品貫穿到桌面,網(wǎng)絡(luò)部分的造價(jià)將是千兆網(wǎng)的35倍。目前到桌面臺(tái)式機(jī)大多選用以太網(wǎng),存在著ATM網(wǎng)和以太網(wǎng)連接的問題。ATM局域網(wǎng)仿真,使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的效率大打折扣,而主干網(wǎng)選用千兆以太網(wǎng)的效率可以發(fā)揮到最高。而且由于園區(qū)主干網(wǎng)選用ATM網(wǎng),以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)為支干,整個(gè)園區(qū)網(wǎng)是多種網(wǎng)絡(luò)并存,給網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和管理帶來(lái)一定的復(fù)雜性,費(fèi)用較高(包括購(gòu)買和維護(hù)的費(fèi)用);而園區(qū)主干網(wǎng)選用千兆以太網(wǎng),以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)為支干,技術(shù)的兼容性使整個(gè)園區(qū)網(wǎng)維護(hù)和管理很方便,費(fèi)用較低(包括購(gòu)買和維護(hù)的費(fèi)用)。千兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE8023的通過,各主要網(wǎng)絡(luò)廠商不斷推出一系列的產(chǎn)品,千兆以太網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性、兼容性、協(xié)調(diào)性,千兆以太網(wǎng)豐富的帶寬資源和技術(shù)的長(zhǎng)處,這些決定了千兆以太網(wǎng)在園區(qū)主干網(wǎng)應(yīng)用中必將取得主導(dǎo)地位。結(jié)論我們認(rèn)為在廣西區(qū)中行的新大樓局域網(wǎng)建設(shè)中,以快速以太網(wǎng)為骨干,保留向千兆以太網(wǎng)發(fā)展的潛力是正確的選擇。14現(xiàn)代IP網(wǎng)中的多媒體應(yīng)用極其技術(shù)要求TCP/IP協(xié)議最初是為提供非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)而設(shè)計(jì)的。IP協(xié)議負(fù)責(zé)主機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸,不進(jìn)行檢錯(cuò)和糾錯(cuò),因此,經(jīng)常發(fā)生數(shù)據(jù)丟失或失序現(xiàn)象。為保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸,人們將TCP協(xié)議用于IP數(shù)據(jù)的傳輸,提高接收端的檢錯(cuò)、糾錯(cuò)能力。當(dāng)檢測(cè)到數(shù)據(jù)包丟失或錯(cuò)誤時(shí),要求發(fā)送端重新發(fā)送,但這樣不可避免地引起傳輸時(shí)延和占用網(wǎng)絡(luò)帶寬。因此傳統(tǒng)的IP網(wǎng)傳送實(shí)時(shí)音頻、視頻能力較差。為了使IP網(wǎng)絡(luò)不僅能傳送非實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)信息,而且還能傳送實(shí)時(shí)的多媒體數(shù)據(jù)信息,國(guó)際上的標(biāo)準(zhǔn)化組織,如ITU、IETF等已開始起草并完成了一些用于IP實(shí)時(shí)通信的標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)能夠確保IP網(wǎng)上業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量(QOS)要求,如實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議/實(shí)時(shí)控制協(xié)議RTP/RTCP(REALTIMEPROTOCOL/REALTIMECONTROLPROTOCOL)、資源預(yù)留協(xié)議RSVP(RESOURCERESERVATIONPROTOCOL)、多點(diǎn)廣播路徑建立協(xié)議PIM、INTERNET組管理協(xié)議IGMP、GARP多點(diǎn)發(fā)送注冊(cè)協(xié)議等。RTP/RTCP是為支持實(shí)時(shí)多媒體通信而設(shè)計(jì)的傳輸層協(xié)議,由IETF作為RFC1889發(fā)布。RTP位于用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDPUSERDATAGRAMPROTOCOL之上,負(fù)責(zé)多媒體數(shù)據(jù)的傳送。RTP/UDP沒有TCP那么可靠,并且無(wú)法進(jìn)行資源預(yù)留以及保證實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量,需要RTCP實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸和服務(wù)質(zhì)量。但是,由于UDP的傳輸時(shí)延低于TCP,能與音頻和視頻流很好地匹配,因此,在實(shí)際使用中,RTP/RTCP/UDP用于音頻/視頻媒體,而TCP用于數(shù)據(jù)和控制信令的傳輸。RTP在多媒體數(shù)據(jù)(UDP數(shù)據(jù)包)的頭部加上時(shí)標(biāo)和序號(hào)后發(fā)出,若接收端配以適當(dāng)?shù)木彺?,那么接收端就可以根?jù)時(shí)標(biāo)和序號(hào)信息“再生復(fù)原”數(shù)據(jù)包、記錄失序包并同步視
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