輕鬆駕馭10Gb網路 Zyxel XS 1930 12HP智慧網管型交換器

◆◆ 前言 ◆◆


 
在最新的電子情報493期中，第一個章節介紹的就是10Gbps網路，本文藉由Zyxel XS1930-12HP智慧網管型交換器與Zyxel XGN100C 10Gbps網路介面卡來實際演練10Gbps網路的佈署。
 
正確建置和維護10Gbps網路仍是企業網路與家用影音網路的重大課題，想要跑到10Gbps的速度要在每個環節都具備10Gbps的能力，硬體部分包含所有網路節點，Client/Server兩端的網路接口速度與處理器速度、Cat 6/6.a的線材，如果是NAS的話還要考量磁碟I/O能力，硬體部分包含OS與網路程式的效能，以上缺一不可。本文有關10Gbps 網路環境的基本介紹，以及配置測試，傳輸率測試，本文都可以幫助使用者作為建構10Gbps的網路環境及共享儲存平台的參考。
 
 
◆◆ 硬體開箱 ◆◆



▲ Zyxel XS1930-12HP 智慧網管型交換器外箱正面外觀。


▲ 打開Zyxel XS1930-12HP 智慧網管型交換器外箱後的包裝方式。


▲ 打開Zyxel XS1930-12HP 智慧網管型交換器內容物一覽，有交換器本體一台、說明書、電源線材、90度固定角鋼與腳墊。
 

▲ 上圖為Zyxel XS1930-12HP智慧網管型交換器前面板。
 

▲ 第一到八埠為RJ-45 PoE埠，可以透過網路線替遠端設備供電，特別適合運用在IPCam、WiFi AP、交換器上的遠端供電。
 

▲ Zyxel首創五色LED燈，靠黃綠藍紫靛色燈號來顯示1000M/1Gbps/2.5Gbps/5Gbps/10Gbps的網路速度，讓審視網路速度時更迅速且直覺。左下還有 RESET可以回復出廠預設值，RESTORE按鈕可以一鍵回復客製化設定
 

▲ 側面的風口內有兩個風扇加強散熱。
 

▲ 另一側則設計成蜂巢狀散熱孔。本機使用高品質用料，採用最先進的硬體技術，企業等級的性能提供家用環境、中小企業與SOHO族一個穩定高效的網路基礎建設。
 

▲ Zyxel XS1930-12HP智慧網管型交換器支援IEEE802.3bz標準，利用Multi-Gigabit技術，採用一般規格的網路線就能提升原有的有線網路架構達5倍的頻寬[AF2] ，節省替換線材的費用。第一到八埠為RJ-45 PoE埠，九與十為一般RJ-45埠，速度皆可在100M/1Gbps/2.5Gbps/5Gbps/10Gbps自動切換。最後十一與十二兩埠為SFP+埠可以安裝電介面與光介面的mini-Gbic，支援1Gbps/10Gbps兩種速度。為了在主機端能夠以10Gbps的速度連接交換器，也特別帶了兩塊10Gbps NIC。
 

▲ 第一塊NIC為Zyxel電介面10Gbps網路卡，型號XGN100C。


▲ 第二塊NIC為Zyxel SFP+介面網路卡，型號XGN100F。


▲ Zyxel電介面10Gbps網路卡XGN100C正面有黑色散熱片，印刷電路板前後都為藍色。除了長擋板也支援短擋板以便安裝於較小型的機箱。
 

▲ Zyxel電介面10Gbps網路卡XGN100C背面外觀，採PCI-E 3.0介面設計。
 

10Gbps 網路卡都需要 PCIe x4 介面插槽，並且給予合適數量通道才能發揮性能，Zyxel XGN100C 10Gbps網路卡也屬於PCIe x4 介面插槽，其他雙10Gbps Port的網路卡甚至用上PCIe x8介面插槽。
 

▲ ZyxelXGN100C屬於單一電介面的網路卡，在不到NTD $3000的親民售價下，讓10Gbps環境也能進入尋常百姓家。
 

▲ Zyxel XGN100F 10Gbps SFP+單埠有線網路卡。
 

▲ 以上硬體皆不附上Cat 6或CAT6A、mini-Gbit與雙工光纖線，光纖網路卡的光纖介面是焊在PCB上無法移除的，如果想在遠距傳輸上提供高速網路，也可以使用光纖介面，以上皆須由使用者視需要自行增購。
 
◆◆ ZYXEL ONE NETWORK◆◆

ZON的全名是Zyxel ONE Network Utility，在不知道Zyxel交換器管理IP的情況下，可以投過ZON來尋找，以便快速佈置新設備到公司網路，之後更可以管理以下功能：
• IP設定
• Renew IP
• 快速重啟裝置
• 回復出廠預設值
• 開/關定位燈號
• 轉向管理網頁
• 更新韌體
• 修改管理者密碼
• 開啟ZAC管理AP工具
• 重找網路內的設備
• 備份ZON程式設定
連上Zyxel的官網來找到ZON的下載網頁：
//www.zyxel.com/form/zon_utility_download.shtml
輸入個人資料後便會將URL寄到您信箱裡，或者直接到這個URL下載：
https://www.zyxel.com/zyxel-file/ZON_Utility.zip
下載與使用過程一切免費。
 

▲ 下載安裝完成後，一啟動就會搜尋網段內的Zyxel設備，過不久就會顯示出 Zyxel XS1930-12HP智慧網管型交換器。按上方所要的工具按鈕就可以進行管理，記得要按下Apply & Save(套用與存檔)，這樣重新啟動後才不會回復到之前儲存的設定值。
 

▲ 至於ZAC的下載方式也與ZON相同，在此只提供URL，不再做贅述。
https://www.zyxel.com/form/ZyXEL_AP_Configurator_Download.shtml
https://www.zyxel.com/zyxel-file/Zyxel_AP_Configurator.zip
 
 
◆◆ 設定精靈 ◆◆

▲Zyxel XS1930-12HP智慧網管型交換器支援Standalone設定模式與Nebula智慧雲管理模式，而且還可以自由切換，皆提供圖形化管理介面，並可以做到即時管理、零接觸部署、網路分析功能、歷史分析，而且兩種模式都是免費的。
 

▲ Nebula智慧雲管理模式採用最新的NebulaFlex技術。
 

▲ Zyxel XS1930-12HP智慧網管型交換器搭載了許多網管所需的功能，包含VLAN、QoS、LAG(鏈路聚合)，並且都能夠透過網頁介面來設定。
 

▲ 開機時的設定流程就有導引來協助設定LAG，只有點選並按Next便可以將複雜的LAG設定化繁為簡。
 

▲ 最後檢視IP、SNMP與Link Aggregation是否設定正確，按下Finish便完成的基礎設定。
 

▲ ZZyxel XS1930-12HP智慧網管型交換器也能防止廣播風暴，只要簡單選擇套用的網路埠即可。
 

▲ VLAN也可以簡單經由三個步驟便能完成設定Trunk Tagged port與最高達五組的VLAN member port。
 

▲ 只要針對網路埠設定High/Medium/Low三個級別，便能完成QoS埠的指定，讓高優先等級的網路連結優先被處理。
 
 
◆◆ WEB進階管理 ◆◆

▲ 雖然設定精靈中可以完成最初步的簡易管理，但是要進行更詳細的進階設定，還是要登入管理介面。
 

▲ 掃描上方二維條碼可以安裝Nebula Mobile去註冊交換器以及開始體驗雲端管理的魅力，Nebula Mobile在iOS與Android平台都可以運行。
 

▲ 在Basic setting有設定精靈所沒有的設定項目，如NTP、DNS等等。
 

▲ 在Advanced Application有管理型交換器獨特的設定項目，如VLAN、頻寬控制、廣播封包控制、鏈路聚合、流量側錄等等，本機特色PoE也是由此來設定。
 

▲ 在最後一個選單Management中就是管理設定檔、記錄檔、韌體更新的維護與表格的查閱等等。
 
 
◆◆ 連線實測 ◆◆

▲ Zyxel XS1930-12HP智慧網管型交換器同時支援100M、1Gbps、2.5Gbps、5Gbps與10Gbps的網路速度，文中將實際演練10Gbps網路的佈署與實作。
 

▲ Zyxel XGN100C10GbpsNIC在Windows 10抓到的名稱是Aquantia AQtion 10Gbpsit Network Adapter，也同時確定在windows 10下可以抓到自動協商出10Gbps的速度。如果使用者有興趣在Windows中進一步調整10Gbps的連線速度，則可以參考Microsoft的網站說明頁面。
 

 ▲ 由於在使用過程中並沒有產生太大流量，故使用VC#.net編譯的一個小小UDP封包傳送測試程式，從近LAN端狂送出UDP封包，有TCP/IP基本知識的使用者都知道UDP是不會管server端daemon存不存在的，結果UDP封包傳送測試程式在windows 10的環境之下，只能跑到1.1Gbps~1.2Gbps的速度。
 

▲ 若以administrator身分執行UDP封包傳送測試程式則可以跑到1.7Gbps，windows 10的這點設計倒是有點奇怪，預估四個連線便會把CPU的算力吃滿。網路上搜尋到禁用Windows防火牆、關閉各家防毒軟體、更改MTU大小與使用gpedit.msc去取消QoS的20% 限制網路頻寬限制，實測過後都是不影響Windows 10的網路速度的，在此就不貼上測試畫面，QoS限制網路頻寬限制在預設更是沒有開啟的。
 

▲ 一個便當吃不飽，為甚麼不吃兩個呢？一個測試連線跑不飽10Gbps，為甚麼不多跑幾個呢？測試過程在開啟四個UDP封包傳送測試程式時可以達到5.6Gbps，由圖中可以看出漸增的速度梯度，由於CPU的使用率已經達到滿載，若欲看到更高的傳輸速度，必須使用更快的處理器或者採用其他較為複雜的測試方法。
  
◆◆ 心得與感想 ◆◆

台灣5G行動網路宣稱可以在1秒下載一部電影，開台讓各供應鏈賺的盆滿缽滿，投資人也樂得笑呵。但是使用10Gbps的智慧網管型交換器就能辦到1秒下載一部電影。 
Zyxel XS1930-12HP智慧網管型交換器每一個Multi-Gig埠都支援100M/1Gbps/2.5Gbps/5Gbps/10Gbps五段速度，可以順應各種網路環境。不僅僅是企業級網路，現在10Gbps的交換器與網路卡的價格也非常的親民，已經可以進入尋常百姓家。內建10Gbps的家用NAS也問世了相當久的時間，這一兩年發展起的WiFi 6，比起前幾代更有速度上的飛進，需2.5Gbps以上的有線網路介面才有辦法收納無線頻寬，這時候若有XS1930-12HP簡直神助攻！直接給你2.5Gbps的網路埠，不用擔心被降速，才能體現WiFi 6效能。 
即使在Gigabit Ethernet環境下，利用管理型交換器的Link Aggregation功能，仍可替伺服器提升頻寬與可用度，也可以善用WiFi 6以後提供的超大頻寬，不過以Link Aggregation實作的前提是無線路由器也要支援 Link Aggregation，雖然大部分的Linux Kernel 都支援Link Aggregation，不過挑選一台管理介面原生支援的無線路由器還是比較方便。 
Zyxel XS1930-12HP智慧網管型交換器支援IEEE 802.3bt的PoE++標準，透過PoE埠可以為高階的WiFi 6無線網路基地台提供電力(最高60W的電量)，讓電力線的佈建更為簡潔與單純。 
10Gbps這次測試Zyxel的設備，由於受限於硬體性能與實行方式的關係，最高只能測到5.6 Gbps，但以XS1930的性能來說，若改採更高效能的電腦或是10Gbps 專用NAS，要達成接近10Gbps的網速，相信應該不是難事。
Zyxel XS1930-12HP智慧網管型交換器與Zyxel XGN100C/XGN100F(SFP+) 10Gbps網路介面卡可以提供10Gbps的網路環境，10Gbps的理論速度比原有的Gigabit快10倍，得以輕鬆駕馭處理大頻寬與多工的傳輸需求，例如：8K的影音串流、大型檔案的傳輸與低延遲的遊戲。不再高不可攀的售價讓家用、SOHO或是中小企業都得以應用自如。加上各種網路應用越來越多元，頻寬需求只會更多不會少，早日投資Multi-gigabit交換器，為網路升級做好準備。

[Kira 的宅人生] - 讀聖賢書，所為何事？：仁至義盡，以求無愧。
Kira 2020.11.9