📚 第三章 数据链路
📄 一句话概括

100VG-AnyLAN 的技术比快速以太网好,结果却完败。 它输的不是指标,是「必须整网换掉」——这是本章反复出现的那条规律。

📝 本节和前面几节的关系

3.3 讲过以太网怎么从共享总线走到交换,这一节讲一个「差点把它拦下来」的对手。 3.6.4 令牌环的教训在这里换个样子又出现一次:赢的往往不是更好的那个。

一、卖点一:四对慢线

它的第一个卖点不是「更快」,是「不用重新布线」:

方案 用几对线 每对 Mbps 合计 Mbps
100VG-AnyLAN 4 25 100
100BASE-TX 2 50 100
1000BASE-T 4 250 1000

第一行用四对慢速线,第二行用两对快速线:前者对线材要求低,3 类线就能跑;后者必须 5 类线。 1995 年的现实是「楼里早就铺好了 3 类线」—— 那是给电话准备的,跑 10M 以太网勉强够,跑 100M 就得上 5 类。 所以「不用重新布线」在那几年是个实打实的钱:一栋楼重新布线,比换几台设备贵得多。 顺带说一句第三行:1000BASE-T 用的也是四对并行,每对 250 Mbps。 所以 100VG 这条「多对并行」的思路其实赢了——只是赢在了别人家的产品里,名字没人记得。

二、卖点二:需求优先

第二个卖点是介质访问方式,这才是它技术上的长处:

方案 介质访问方式 结果
以太网 先到先得加碰撞退避 谁抢到算谁的
100VG 向 Hub 申请、按优先级排队 能给语音留通道

第二行那个「排队」在技术上是明确更优的:它物理上不会碰撞,所以重负载下效率不塌; 它还能按优先级发许可,给实时业务留出确定的带宽。 具体做法不难理解: 终端想发数据,先向 Hub 发一个请求;Hub 轮询各个端口,按优先级决定先放谁。 因为没有两个站同时发的可能,CSMA/CD 那一整套「碰撞、退避、再试」全都不需要了。 这套思路今天到处都是:交换机的 QoS 队列、802.11 的点协调功能、TSN 的时间片调度, 本质都是「别抢,排队」。所以 100VG 的想法一点都不落伍,落伍的是它的产品。

三、它为什么完败

把两者的迁移成本摆在一起,答案就很清楚了:

要换什么 100VG-AnyLAN 100BASE-TX
网卡 要换 要换
交换机/Hub 全部要换 可以先留旧的
布线 3 类线就行 要 5 类线

第一行两家都要换,所以不构成差别; 关键在第二行:快速以太网可以「先换两块网卡、用一台交换机连起来」,其余部分照旧跑 10M。 100VG 不行,它的 Hub 和终端必须整体升级—— 因为「需求优先」这套机制要求 Hub 参与调度,旧 Hub 根本听不懂。 于是采购的人面对两个方案: 一个是「今年先花十万,明年再花十万」;另一个是「今年一次花三十万,还得停机」。 技术参数再好,也顶不住这句话。 这条规律在本章已经出现过好几次了: 令牌环输给以太网、FDDI 输给快速以太网、802.11a 输给 802.11b/g、1394 输给 USB—— 每一次都是「更好的那个要求你一次换完」。 所以看一个链路层技术能不能活,先看它的迁移路径,再看它的速率。

四、动手 Demo:100VG-AnyLAN 的「需求优先」输在哪

把它和快速以太网的「线材账」与「迁移账」分别算一遍。 注意两笔账的结论正好相反:线材上它赢,迁移上它输。

plans = [('100VG-AnyLAN', 4, 25, '3 类线'),
         ('100BASE-TX', 2, 50, '5 类线'),
         ('1000BASE-T', 4, 250, '5e 类线')]
for name, pairs, per, cable in plans:
    print('%-14s %d 对 x %3d = %4d Mbps  (%s)'
          % (name, pairs, per, pairs * per, cable))

for name, access, cost in (('以太网', '先到先得 + 碰撞退避', '可分批换'),
                           ('100VG', '向 Hub 申请、按优先级排队', '必须整网换')):
    print('%-6s %-26s %s' % (name, access, cost))

实跑输出:

--------------------------------------------------------------------
100VG-AnyLAN 的「需求优先」输在哪
--------------------------------------------------------------------
**100VG-AnyLAN 是九十年代中期的另一个百兆方案,和快速以太网正面竞争。**
**它的技术其实更先进,但结果是完败。**先看它的两个卖点值多少钱。

**卖点一:用 4 对 3 类线,每对跑 25 Mbps**——
  标准             用几对线     每对 Mbps     合计 Mbps
  ------------------------------------------------------
  100VG-AnyLAN     4            25            100
  100BASE-TX       2            50            100
  1000BASE-T       4            250           1000

**第一行用四对慢速线,第二行用两对快速线**:
**前者对线材要求低(3 类线就能跑),后者必须 5 类线。**
**在 1995 年,很多楼里铺的就是 3 类线**——**所以「不用重新布线」在当时是个真需求。**
**卖点二:需求优先(demand priority)**——
  方案           介质访问方式                          结果
  --------------------------------------------------------------------------
  **以太网**     **先到先得 + 碰撞退避**               **谁抢到算谁的**
  **100VG**      **向 Hub 申请,Hub 按优先级排队**     **可以给语音留通道**

**第二行那个「按优先级排队」在技术上是更好的**:**它不会碰撞,还能保证实时业务的带宽。**
**可它要求「所有设备都换」**——
**Hub、网卡、驱动全得换,而快速以太网只要换网卡、交换机可以逐步上。**
**所以它输的原因和 802.11a、FDDI、WiMAX 完全一样**:**技术更好、但要整网替换**。
**市场永远选「能一点点换过去」的那条路。**
**这条规律在本章反复出现,值得单独记一笔**:
**决定一个链路层技术生死的,往往不是它的指标,是它的「迁移成本」。**

两个卖点要分开评价:「四对并行」这个思路后来被 1000BASE-T 继承,说明它是对的; 「需求优先」这个机制后来被 QoS 与 TSN 继承,也说明它是对的。 两个都对,产品却死了——这就是商业和技术不是一回事。 它还有一个小毛病:延迟。 因为要排队等 Hub 发许可,最坏情况下一个站要等所有高优先级的站发完。 以太网的碰撞退避虽然「不公平」,但平均延迟低。 在对延迟敏感又对公平不敏感的场合,谁抢到算谁的反而更好用。 最后记住这条判断法:一个新技术要替代旧技术,必须能「一步一步换」; 凡是要求「某个时刻全网同时切换」的方案,除非旧方案已经彻底不能用,否则都很难活。

30 秒实验

  1. 算一下:如果 100VG 改成每对 50 Mbps、只用 2 对,它和 100BASE-TX 还有区别吗?
  2. 想一下:换成交换机之后,「需求优先」为什么变得容易实现了?
  3. 看一眼你家的网线外皮,上面印的是 Cat3、Cat5 还是 Cat5e?

常见误区

  1. 以为「技术好就一定能赢」。 赢的通常是「能平滑演进」的那个,速率只是入场券。
  2. 以为「100VG 彻底消失了」。 它的四对并行在 1000BASE-T 里活着, 它的排队思想在 QoS 里活着。
  3. 以为「需求优先就是 QoS」。 它是链路层的排队机制,QoS 是跨层的一整套策略,两者层次不同。
自测三问(点开对答案) 1. 100VG 的两个卖点是什么? —— **用四对 3 类线跑 100M(不用重新布线)**; **介质访问用「需求优先」,不碰撞、能留带宽给实时业务。** 2. 它为什么能做到不碰撞? —— **发送前要先向 Hub 申请,Hub 按优先级逐个发许可**,所以任何时候只有一个站在发。 3. 它到底输在哪? —— **要求 Hub 和终端整体升级**,而快速以太网可以只换网卡、交换机逐步上。 **迁移成本压倒了技术优势。**

下一节看一个专为存储设计的链路层:光纤通道。

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