Gigabit Ethernet.docx
《Gigabit Ethernet.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Gigabit Ethernet.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
GigabitEthernet
众所周知，当前GigabitEthernet（千兆以太网）已经将Ethernet世界带入新的纪元，它是下个世纪延伸以太局域网络技术的最佳解决方案。
因为在经济成本的原则下，GigabitEthernet不但能够满足消耗大量网络带宽的应用软件的需要，而且由于使用原有Ethernet的架构为基础，不必更换正在使用的网络和操作系统，因此用户无须放弃旧的Ethernet标准和使用习惯，这在技术转移的层面上极受青睐。
目前，很多主板生产商都将千兆网络传输界面正式纳入到产品标准中，使普通用户也能享受到高速的网络传输功能。
趁着这股GigabitEthernet热潮的兴起，下面笔者就为大家介绍一下市面上主流的各种GigaLAN网络控制芯片的技术特点和功能，并对各种网络芯片的传输速度进行对比测试，供各位感兴趣的朋友作一参考。
一、GigabitEthernet的由来
早在1996年6月快速以太网FastEthernet标准（8023u）获得认证之后，IEEE组织便着手定义1GbpsEthernet标准（8023z）的工作。
正如FastEthernet一样，GigabitEthernet技术在局域网络工业界大受瞩目，并旋即于1996年6月成立一个由八十多家公司组成的GEA联盟（GigabitEthernetAlliance）。
GEA的任务在于协助802.3z工作小组制定标准，并指导世人GigabitEthernet的应用，以及制定客户产品之间的互通性标准。
GigabitEthernet打着高出FastEthernet数十倍速度的旗号来拓展现有的网络带宽，但是目前到底谁真正用得上1Gbps的网络传输速度呢？
因为用户才将网络升级到FastEthernet（用于服务器或网络骨干的连接）不久。
而FDDI界面于标准认可的六年后，就在网络骨干和服务器连接领域占有七成的市场。
对GigabitEthernet而言，业界无法说服用户从FastEthernet升级纯粹只是为了更佳的性能改善。
因为如此一来，用户势必会觉得极短时间内在网络技术上做了过多投资。
但是根据当时的调查指出，GigabitEthernet交换机市场可达十亿美元的规模，它成为厂商说服用户需要这类交换机的有力说词，因为更高速的电脑和服务器一旦上市，网络带宽和速度的需求必定会突然递增。
由此可知，GigabitEthernet市场的成功与否，必须把握用户追求快速网络连接的时机，以及网络带宽和服务器效率需求获得显著改善等因素来决定。
现在，台式电脑的速度越来越快，即使是32位元的PCI（PeripheralConnectionInterface）界面，其最高的传输速度可达成1056Mbps（因为PCI界面是32bit，工作频率是33MHz，所以带宽等于33×32=1056）。
而当使用新一代的64位PCIExpress界面后，传输速度则倍增至2Gbps，故工作站和服务器的效率也在增强，而这些因素皆使得GigabitEthernet的需求日渐增加。
二、主流Gigabit网络芯片介绍
目前，市场上常见的Gigabit网络芯片主要以两种形式存在，一种是PCI界面的网卡，另一种则是整合在主板上的千兆网络芯片。
两种形式均能实现千兆网络传输的功能。
其主流产品有如下几种：
（一）Intel82547EI（图1）
图1
号称1GbEthernet性能之王的Intel82547EI网络控制芯片，独有CSA（CommunicationStreamingArchitecture）技术。
此技术能够为82547EI千兆网络芯片与Inteli865/875等主板芯片组之间提供了独立的连接通道，增加资料的传输带宽，减少内存的延迟时间，提高传输速度。
另外，它支持系统监控（SystemHealthMonitoring）和远端电源管理2.0版（AuthenticatedRemotepowerControl）,当然也符合IEEE802.3的以太网络标准,并可向下兼容10/100BASE-T网络。
（二）3ComMARVELL940-MV00（图2）
图2
3ComMARVELL940-MV00网络控制芯片支持10BASE-T/100BAST-TX/1000BASE-T网络，兼容ACPI高级电源管理、具备TCP/UDP/IP封包错误检测，内置128KB缓存。
它的特别之处在于比其他网卡支持更多的操作系统，包括全线MicrosoftWindows操作系统、WindowsXP64Bit、NovellNetware5.x/6.0、Linux2.2、/2.4/-64（RedHat、Caldera、Turbolinux、SUSE），所以说有相当高的兼容性。
三）BroadcomBCM5705WKFB（图3）
BroadcomBCM5705WKFB网络控制芯片，符合IEE802.3和PCI2.2标准，含内置缓存，支持WakeOnLan（网络唤醒）功能。
同时，它还支持TCP/lP、UDP错误检测，这项功能主要用来防止网络传送资料时受到外界干扰而使资料遗失或错误。
因此，如果使用1Gbps网络的话，笔者建议最好购买Category6（以下简称CAT6）网络连接线，虽然使用CAT5E网线连接网络没有问题，但因为CAT5E网线的标准只支持到100Mbps网络传输速度，真正支持1Gbps的只有CAT6。
如果使用CAT5E网线的话，抗干扰的能力将比CAT6差，传输资料时一受到干扰就会产生错误，而网卡上的控制芯片一检测到错误就会把整个数据封包重新传送，从而影响传输速度。
值得一提的是，由于BCM5705WKFB网络控制芯片采用0.13微米的CMOS制造工艺，所以芯片的面积和体积都相当小，耗电量也相对较少，发出的热量也比其他芯片组低，这一切都归功于先进的制造工艺。
（四）ALTIMAAC1002KPB（图4）
ALTIMA其实是Broadcom的子公司，AC1002是单芯片的10/100/1000BASE-TPCIGigabit以太网络控制器，主要供应需要高性能的工作站和个人电脑。
这块单芯片上整合了多项功能，三种速度符合IEEE802.3媒体存取控制层（MAC）的规格、支持32位元PCIv2.2总线、整合10/100/1000物理层（physicalLayer）以及内置48KB缓存。
而且不管是同系列的AC1011或AC1012网络芯片，都采用1.8vCOMS制造工艺制造，耗电非常低。
（五）RealTekRTL8169S-32/RTL8169（图5）
图5
RealTekRTL8169S-32/RTL8169网络控制芯片名字当中的“s”，代表“Single”，即一块芯片运作的意思，而“32”则代表这是PCI32bit的版本。
除32bit版本外，其实还有64bit版本，本文使用的是32bit版本来做测试。
另外，它符合IEEE802.3和PCI2.2标准，支持网络唤醒和节电模式，它还有一个独特之处，就是能自动预览下一页，其工作原理是把资料暂存到缓存器中。
如果暂存的资料需要读取的话，就从缓存内直接读取，不必重新下载，以加快浏览速度。
（六）RealTekRTL8110s-32（图6）
图6
RTL8110s-32网络控制芯片是RealTek公司设计的另一块能支持1GbEthernet的芯片组。
它和RTL8169S一样分32bit和64bit版本。
本文测试的是32bit版本。
RTL8110S-32和RTL8169S的功能差不多，同样支持自动预览下一页，符合IEEE802.3及PCI2.2标准、网络唤醒功能等。
二、千兆网卡性能对比测试
了解过各大厂商推出的主流千兆网络控制芯片后，相信大家最感兴趣的还是这些网络芯片的实际传输速度和性能表现。
为此，笔者对这些千兆网络芯片作了一番简单的对比测试。
由于个人条件有限，结果仅供大家参考。
（一）测试方法
本次测试使用两部Intel平台的个人电脑，并且连接一个支持1Gbps网络的8口千兆网络开关集线器（型号为PCIFXG08TXS）。
接着将两部电脑的TCP/IP设置成同一个网络，以便让Windows能正确识别出两部电脑。
其中一部采用Intel865GBF主板（主板上整合intel82547EI网络芯片）的电脑是固定不变的，而另一部则不停地更换网卡来进行测试。
至于另外几种内置在主板上的网络控制芯片，则以更换主板的方式来进行测试。
测试软件方面，笔者采用SiSoftwareSandra2004内的“Netework/LANBandwidthBenchmark”（网络带宽测试）项目来测试不同网络芯片的Latency（延迟率）和传输速度。
而各款网络芯片在传送资料时的处理器资源占用率，则借助AnalogXNestatLive软件进行测试。
最后，为了解各网卡在实际应用中的表现，第三个测试项目是将三组不同容量和类型的文件，通过网络从一部电脑直接传送到网络的另一端，并立即计算所需的时间。
另外，为了得到比较准确的测试效果，笔者特意买到一根Catgory6（CAT6）的网络线（图7）。
正如之前所说，CAT6比CAT5更能对抗干扰，笔者建议CAT6网线最好买成品线，虽然现在已经有无接头的散装CAT6网线在市场上销售，但最好不要自己DIY一条。
因为以1Gbps的网络速度来说，如果买回来的网线稍为有些不合标准又或是自己的手工不够好，很可能会使网络传输速度受到影响，这是不能和CAT5网线的时代同日而语的。
图7
（二）测试平台
处理器：
IntelPentium43GHz
主板：
Intel865GBF（内置intel82547EI网络芯片）
内存：
三星256MBDDR400×2
硬盘：
MaxtorDiamondplus980GB
（三）测试结果
主板或网卡名称
英特尔D865GBF
华硕P4P800
磐英4PCA3+
昂达865PE
LevelOneGNC01401
BuffaloPCI32GT
NetXper
GNTB-APCIGN1200TC
使用网络芯片
Intel82547EI
3COM940
BCM5705
RTL8110S
RTL8169
AC1002KPB
BCM5705
RTL8169S
SISoftware.Sandra.2004测试结果
Averagel.Latency（μs）
319
329
319
319
323
323
290
306
Min.Latency（μs）
290
322
280
282
295
288
200
277
Max.Latency（μs）
400
410
332
330
332
331
375
313
Speed（KB/s）
59766
48821
53912
48762
48596
48516
53226
49330
AnalogxNetstat
Live测试结果
Incoming.Average（KB/s）
324.3
329.5
330.2
332.4
332.3
333.3
329.5
332.5
Incoming.Max（KB/s）
946.6
861.9
844.9
1900
843.7
658.9
883.9
849.4
Outgoing.Average（KB/s）
18.1
18.1
18.1
17.6
18.1
18.1
17.4
18.1
Outgoing.Max.（KB/s）
53.8
47.4
46.9
46.1
46
35.9
49.6
46.3
Threads.Average
145
278
284
274
195
292
281
238
Threads.Max
282
297
287
297
287
294
290
283
Cpu.Average（%）
9
7
7
8
10
7
7
9
文件传输测试结果
项目一（秒）
22
29
28
22
22
45
30
26
项目二（秒）
132
145
105
115
120
130
119
115
项目三（秒）
81
101
87
85
82
135
87
90
项目一：
大容量文件测试，内容是传送一个1GB的zip压缩文件。
项目二：
小容量文件测试，内容是传送一个内含大量小型文件的1GB文件来。
项目三：
混合文件测试，内容是传送一个内含大量文件的3GB文件夹。
（四）结果分析
测试结果显示，Intel82574EI及三块RealTel网络芯片在传输大容量文件时都有不错的速度表现，但RealTel网卡的处理器资源占用率比较高。
传输小文件时，速度较快的是Broadcom芯片，而RealTel网络芯片则紧追其后。
在SlSoftwareSandra项目测试中，Intel82547网络芯片的表现明显胜人一筹，只可惜处理器资源占用率表现平平。
总括而言，BroadcomBCM5705WKFB网络芯片的传输速度令人满意，而且处理器占用率也不算太高，可说是在性能和处理器资源占用率之间取得了不错的平衡。
而REALTek的网络芯片虽然在实际文件传输测试中也有很好的成绩，但处理器占用率一直维持在8%以上，这是其最大的缺点。
四、结束语
如果大家使用服务器的话，笔者建议采用一些处理器占用率比较低的网络控制芯片，这样能减轻处理器的负担，好让它去处理其他工作。
但如果你是一般的家庭用户，则应该选择一些延迟时间少，传输速度高的网络芯片。
还有一点需要注意的是用户布线的方法，如果环境允许的话，尽量不要把CAT6网线接近其他电线，因为这样很容易会产生外来干扰（CrossTalk）,从而影响资料传输的稳定性。
升级会员 