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新型高带宽低延网络——GSN（许耀昌）
摘要本文简要地介绍了一种新型的高带宽低延迟网络GSN，讨论了该网络的设计目标、关键
特性、技术和应用。
关键词GSN（吉字节系统网络） 特性 技术 应用
1设计目标
近年来，在网络中传输流媒体时，在带宽方面的改善远落后于处理器速度、内存容量及
二级存储器容量方面的改善。显然，新型的网络技术必须具有更高的带宽，以便使整个系统
在体系结构方面保持平衡。吉字节系统网络（Gigahyte System Network，简称GSN）就是这
样一种高带宽低延迟的新型网络。
在许多应用中，消息延迟时间的减小与高带责同样重要。消息延迟时间的缩短，意味着
从一台机器通过网络把消息发送到另一台机器的时间可以减少。换句话说，在传送大量消息
时，用户等待的时间可以缩短。而消息延迟时间的缩短实际上要求网络有更高的带宽。
从理论上说，网络应该能传送各种类型的信息。实际上，传送大容量的信息往往会长时
间地独占线路的带宽。例如流媒体传送、网络存储就是最常见的例子。这对小的信息包传输
会产生不利的影响。为此，当今绝大多数大容量信息的传送需要在专用的网络上进行。如果
能设计出一种网络机制允许多种类型信息共存，那当然是最好不过了。
在提供高带宽低延迟的同时，不能过多地使用其它资源，例如不能过多地使用CPU及存
储器带宽，这也是～个重要的设计目标。
再有，所设计出来的解决方案与其它技术相比，应该有良好的性能价格比，费用太高显
然是不能接受的。
最后，新的解决方案应当符合标准，在网络领域中，这意味着软、硬件都应遵循业界标
准。
2GSN的关键特征
除了高带宽低延迟的特征外，GSN还有某些特证，其中之一是它的可靠性。在GSN中可以
采用前向纠错技术来实现纠错功能，在每个32字节的微包中采用32比特的纠错码来校验。有
错误的微包可以自动重发。这就大大改善了包传送的效率。
GSN另～个重要特征是，硬件可以提供端对端的数据流的控制。当端对端的资源为包的
发送已预留好存储空间时，包才送入GSN中发送。
GSN定义了4个独立管理的虚拟通道（VC）。这些虚拟通道在逻辑上可以分别传送不同类
型的信息包。在GSN标准中规定使用VCO传送控制信息，VC1传送诸如IP这样的短信息，VC2和
VC3利用调度传输（ST）协议传送较长的信息。由于采用各自独立的VC，GSN消除了长消息使
短消息阻塞的问题，就像马路上划分了好几个车道一样互相不会干扰。
3GSN技术
吉字节系统网络是交互式网络的一种新技术，它可以800Mbit／s。或6.4Gbit/S的速率
在每个方向可靠地传输数据流。GSN链路的传输的速度，大约比ATM OC48c线路快3倍，比吉
比特以太网线路快8倍。GSN是ASNI T11.1HIPPI任务小组作为HIPPI（高性能并行接口）新一
代标准研制出来的，它也可以称作HIPPI－6400；此外它还具有HIPPI、ATM、Ethernet的最
好特性。
GSN使用调度传输（ST）协议及4个独立的虚拟通道。一般的HIPPI用户叮以发现只用一
个通道在大数据量以及交互式通信传输时会出现交通阻塞问题，在GSN中数据是以 32字节的
微包加上带外控制字传输的，使用小的封包以及虚拟通道，意味着在交互式通信时非常大的
交换机文件传输也心全封锁主机或交换机的端口。链路控制以及向前看的（ForwardLooking）
流控制由管理微包来实现。管理微包的长度和数据微包相同，它们都是32字节。
GSN对消息的最大长度作了规定。当某一数据长度超出规定时会自动地对消息进行分割，
以适合传输的需要。消息的分割与重组是由调度头来控制的。
调度传输（ST）协议可以在数据开始传递前，在信源、信宿两个端点上为此次传送进行
准备和预先安排。GSN利用ST协议可以旁路操作系统而直接完成存储器到存储器的数据传输。
换句话说，ST允许书点之间直接进行存储器存取而无需操作系统介入。采用ST协议在数据传
递前，可以在接受端预先分配好存储空间，这样就为解决网络拥塞问题提供了一种简单的处
理方法。ST中准备工作的第一步就是要建立一个虚连接，然后通过一个握手过程来分配数据
传送所需要的存储空间。这个存储空间使用完后可以释放。
GSN中正确的链路状态是在链路层通过CRC（循环冗余码）检验和来检验的。数据的完整
性是用第二个CRC检验和在整个数据路径上实现的。
GSN可使用两类通用的传输介质：铜缆或并行光缆。铜缆由20根同轴线组成，每个方向
信号的带宽可达500MHz，最大传输距离为40m。并行光缆每个方向可使用10条多模光纤，带
宽可达1GHz，传输距离为300m。并行光缆可在1999年未投入使用。单模光缆连接的距离可达
21km。
目前正在开发32X32连接的交换机。交换机可以看成是一种平移的桥接器。在一个GSN节
点内可连接8条HIPPI－800传输线。GSN也使用标准的MAC（媒体访问控制）地址格式，该格
式允许GSN使用802.2标准的其他介质桥接。
调度传输（ST）协议允许存储器与存储器之间透明地传输数据。该技术与GSN和其他网
络诸如Fibre Channel、ATM及吉比特以太网的结合无关。ST在其他一些标准协议（如IP）之
上。
GSN，也就是HIPPI－6400，在物理层和协议层已作了明确规定。GSN当前已处于ANSI国
际化标准的最后确定阶段。GSN的物理层协议是在HIPPI互连标准基础上发展起来的。它的正
式项目代号为1213－D。
SGI已为Origin2000、Onyx2、Origin200的GIGA通道提供GSN适配器。这是一种单端口的
网络接口板，符合ANSI HIP－PI－6400－PH规范。它可以在GSN用铜缆在每个方向以800Mbit
／s速率传输数据。此速率比Fiber Channel快8倍，每小时在每个方向阿以传送2.5TB的数据。
在GSN方面SGI一直处于领先地位。
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