Почему мы до сих пор используем Ethernet?

Нет сомнений в том, что подавляющее большинство фреймов Ethernet транспортируют IP-пакеты. Я знаю, что есть и другие протоколы, которые также можно передавать по Ethernet, но они также могут быть переданы по IP.

В современных полнодуплексных сетях Ethernet сеть Ethernet фактически превратилась в межсоединение точка-точка между конечной точкой и коммутатором, который переключает пакет в зависимости от назначения MAC. Коммутаторы L3 делают то же самое, но также выполняют IP-маршрутизацию.

Поскольку мы используем Ethernet в основном только в качестве средства передачи IP, есть ли какая-то причина иметь этот дополнительный уровень издержек L2? Почему бы просто не маршрутизировать пакеты на основе IP-адреса назначения? Я полагаю, что это в некоторой степени нарушит модель OSI, поскольку L2 прекратит свое существование.

Представьте себе технологию канального уровня, которая была разработана только для передачи IP и не имела какой-либо конкретной функциональности L2 или собственного заголовка. Коммутаторы и маршрутизаторы будут продолжать существовать, как сегодня: коммутаторы будут «базовыми маршрутизаторами» (так же, как коммутаторы L3) и в основном принимают только фиксированные маршруты и маршрут по умолчанию. Переключение потока: есть ли маршрут для этого пункта назначения? Вставьте его в очередь этого интерфейса. Если нет, вставьте его в очередь интерфейса маршрута по умолчанию.

Есть ли веские аргументы в пользу того, чтобы все было так, как есть?

Поскольку мы используем Ethernet в основном только в качестве средства передачи IP, есть ли какая-то причина иметь этот дополнительный уровень издержек L2?

Назовите несколько общих протоколов или функций, которые требуют служебной информации L2, таких как Ethernet:

• Spanning-Tree (требуется 802.2 LLC)
• ISIS (требуется 802.2 LLC)
• Vlans
• ARP (что не только для Ethernet)
• Выбор между IPv4 и IPv6
• IEEE 802.11 Wifi (который разделяет многие основные функции с 802.3 Ethernet, но принципиально другой протокол)

Ethernet фактически превратился в межсоединение точка-точка между конечной точкой и коммутатором, который переключает пакет в зависимости от назначения MAC. Есть ли веские аргументы в пользу того, чтобы все было так, как есть?

Вы слишком упрощаете аргумент, чтобы предположить, что Ethernet предназначен только для адресации и точка-точка. IEEE 802.3 также охватывает физический уровень: различные формы медных и оптоволоконных сред, кодирование по проводам, восстановление после ошибок, подготовка линий и т. Д. Если вы добавили все эти функции непосредственно в IPv4, вы теперь дублировали многие функции внутри Ethernet, и что вы действительно сохранили? Это также игнорирует огромные усилия по стандартизации и разработке, чтобы встроить их непосредственно в IPv4 и IPv6. Мой мозг болит, чтобы думать, как это будет работать на практическом уровне в любом случае.

В конце концов, аргумент - экономика. На всей планете созданы серверы, коммутаторы, операционные системы и т. Д. Вокруг предположения о канальном уровне между IP и кодированием сигнала на проводе. Ethernet очень важен для нас, и он чрезвычайно дешев, потому что теперь он стал технологией де-факто для большинства компьютеров на планете. Замена Ethernet несколько схожа с заменой Конгресса США в качестве руководящего органа. Это может быть не идеально, но немыслимо сделать что-то еще в этой точке.

Это очень хороший вопрос.

Я не думаю, что мы избавимся от Ethernet, так как многопользовательские каналы все еще будут нужны бесконечно долго.

Однако большая часть базовой сети на самом деле вообще не используется для DMAC / SMAC, поэтому, безусловно, должен быть вариант «точка-точка» Ethernet с гораздо более коротким кадром. Вместо текущих 18B (DMAC + SMAC + Type + FCS) вы можете сделать с 6B (Type + FCS).
Этот вариант ethernet «точка-точка» прекрасно компенсирует издержки, необходимые для ядра (метки MPLS, метки VLAN), поэтому размер кадра клиент / край будет более точно соответствовать размеру ядра. Это также устранит необходимость в ARP и ND, уменьшит риски и упростит ядро.
Технически, нет причины, по которой вы не могли бы полностью отбросить часть L2 Ethernet, но вам понадобится ее часть L1, так как сам IP не имеет спецификации, как кодировать ее на любой провод. Таким образом, вы можете запустить локальную сеть L1 с полезной нагрузкой L2 (IP) прямо поверх нее.

Я лично убежден, что когда придет время, когда мы укажем новый заголовок Ethernet для использования EUI64 вместо EUI48, люди захотят двухточечный вариант этого протокола L2. Я не верю, что это будет «нулевой L2», поскольку, по крайней мере, желательна, по крайней мере, последовательность проверки кадра (FCS) и тип полезной нагрузки (IP? MPLS? Ethernet?).

Я отвечу на это абсурдным вопросом ... Почему мы до сих пор не используем ARCnet ? Или Token Ring?

Существует (было и будет) множество технологий второго уровня. Для «настольных» систем Ethernet выиграл. Почему мы все еще используем это ... самый простой ответ, потому что это работает; технология простая, дешевая, надежная и в изобилии. (читай: проверенная технология ) Для протокола, есть «настольные» карты PCI PCI - я не видел их годами и никогда не видел, чтобы они были в использовании.

То, что вы предлагаете, это просто новая технология второго уровня. Я желаю вам удачи, чтобы мир принял это.

[Хорошо, токен-кольцо все еще существует, но оно встречается редко.]

Есть ли веские аргументы в пользу того, чтобы все было так, как есть?

Хороший вопрос, некоторые мысли.

1. Совместимость часто важнее эффективности.
2. Большинство разработчиков сетей (за исключением некоторых приложений с очень высокой степенью безопасности) не хотят статически назначать устройства портам. Поэтому нужна какая-то система для автоматического определения местоположения устройств.
3. Полезно иметь идентификатор, который идентифицирует конкретную часть оборудования, где бы он ни был подключен.
4. По крайней мере, для IPv4 мы не хотим тратить IPv4-адрес на каждый порт коммутатора.

Вероятно, было бы возможно спроектировать протокол связи, который бы решал со 2 по 4, имея меньшие издержки инкапсуляции, чем кадрирование Ethernet, или, возможно, вообще никаких издержек инкапсуляции, но это не было бы тривиальным случаем сказать «просто используйте IP».

И тогда вам все равно придется убеждать людей в том, что 1, много боли в принятии нового стандарта за сравнительно небольшую выгоду.

Повышение скорости при сохранении формата кадрирования - путь наименьшего сопротивления. Так и случилось.

P2P Ethernet возможен. Но

• Требуется полная сеть L3 (каждая ссылка использует фиксированную IP-адресацию)
• Издержки MAC-адресов чувствительны для небольших пакетов и в туннелях L2.
• О производительности ссылки. Если скорость соединения недостаточна, не создавайте новый протокол и программное обеспечение, просто делайте те же самые простые вещи в 10 раз быстрее. Так победил Ethernet.
• О туннелях L2. В сети только L3, туннели L2 не имеют смысла.
• Объединение это хорошая вещь.