Высокоскоростные сети.
TOC \o "1-3" Введение................................................................................................................... 208D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500320032000000
АТМ.......................................................................................................................... 308D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500320033000000
Модель STM................................................................................................................................................................................................ 408D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500320034000000
Переход на ATM........................................................................................................................................................................................ 508D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500320035000000
Статистическое мультиплексирование................................................................................................................................................. 508D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500320036000000
Типы сетевых пользовательских интерфейсов ATM......................................................................................................................... 508D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500320037000000
Формат данных ATM................................................................................................................................................................................ 608D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500320038000000
Уровень протокола ATM......................................................................................................................................................................... 608D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500320039000000
Физический уровень................................................................................................................................................................................. 608D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500330030000000
Контроль прохождения данных.............................................................................................................................................................. 608D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500330031000000
100VG-AnyLAN........................................................................................................ 808D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500330032000000
Топология.................................................................................................................................................................................................... 808D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500330033000000
Оборудование............................................................................................................................................................................................. 808D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500330034000000
100VG-AnyLAN и модель OSI................................................................................................................................................................. 908D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500330035000000
Кадр передачи 100VG-AnyLAN............................................................................................................................................................ 1008D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500330036000000
Физический уровень сетей 100VG-AnyLAN...................................................................................................................................... 1108D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500330037000000
Управление передачей данных в сетях................................................................................................................................................ 1108D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500330038000000
Fast Ethernet........................................................................................................... 1208D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500330039000000
100BaseT - старшийбрат 10BaseT........................................................................................................................................................ PAGEREF _Toc445063540 \h 1208D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500340030000000
СОХРАНЕНИЕ ПРОТОКОЛА............................................................................................................................................................... 1308D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500340031000000
ТРИ ВИДА FAST ETHERNET............................................................................................................................................................... 1408D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500340032000000
БЕГУН НА КОРОТКИЕ ДИСТАНЦИИ............................................................................................................................................... 1408D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500340033000000
КАК УСТАНОВИТЬ 100BASET............................................................................................................................................................ 1508D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500340034000000
ОБМАНЧИВАЯ БЫСТРОТА................................................................................................................................................................ 1508D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500340035000000
Сети GigabitEthernet............................................................................................ 1608D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500340036000000
СтандартизацияGigabit Ethernet.......................................................................................................................................................... PAGEREF _Toc445063547 \h 1608D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500340037000000
СТАНДАРТЫ GIGABIT ETHERNET.................................................................................................................................................... PAGEREF _Toc445063548 \h 1708D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500340038000000
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАДЕРЖКА............................................................................................................................................... 1708D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500340039000000
РАСШИРЕНИЕ НЕСУЩЕЙ.................................................................................................................................................................... 1808D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500350030000000
БУФЕРНЫЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ........................................................................................................................................................ 1908D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500350031000000
МЕХАНИЗМЫ КОНТРОЛЯ ПОТОКОВ............................................................................................................................................. 1908D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500350032000000
ОСНОВНЫЕ ПРИЛОЖЕНИЯ................................................................................................................................................................ 1908D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500350033000000
Гигабитное оборудование..................................................................................................................................................................... 1908D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500350034000000
Где и как применять Gigabit Ethernet.................................................................................................................................................. 2008D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500350035000000
Gigabit Ethernet на UTP........................................................................................................................................................................... PAGEREF _Toc445063556 \h 2208D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500350036000000
Проблемы Gigabit Ethernet.................................................................................................................................................................... PAGEREF _Toc445063557 \h 2208D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500350037000000
ВЕРСТОВЫЕСТОЛБЫ........................................................................................................................................................................... PAGEREF _Toc445063558 \h 2408D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500350038000000
FDDI........................................................................................................................ 2508D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500350039000000
Fibre Channel.......................................................................................................... 2608D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500360030000000
Основы frame relay............................................................................................... 2808D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500360031000000
Проблемы стандартизации.................................................................................................................................................................... 2808D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500360032000000
Логическая характеристика протокола FR......................................................................................................................................... 2808D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500360033000000
Процедурная характеристика протокола FR..................................................................................................................................... 2808D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500360034000000
Управление доступом и защита от перегрузок................................................................................................................................ 2908D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500360035000000
Адресация в сетях FR.............................................................................................................................................................................. 3008D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500360036000000
Интерфейс локального управления..................................................................................................................................................... 3008D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500360037000000
Логическая характеристика LMI.......................................................................................................................................................... 3108D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500360038000000
Процедурная характеристика LMI....................................................................................................................................................... 3108D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500360039000000
Некоторые дополнения.......................................................................................................................................................................... 3208D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500370030000000
Коммутируемые виртуальные каналы............................................................................................................................................... 3308D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500370031000000
Ретрансляция кадров и речевой трафик............................................................................................................................................. 3308D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500370032000000
Будущее высокоскоростных сетей..................................................................... 3608D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500370033000000
КОМУ ЭТО НУЖНО?............................................................................................................................................................................. 3608D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500370034000000
НАБИРАЯ СКОРОСТЬ........................................................................................................................................................................... 3708D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500370035000000
ПРОБЛЕМЫ РАССТОЯНИЯ................................................................................................................................................................. 3808D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500370036000000
КАЧЕСТВО УСЛУГ................................................................................................................................................................................. 3908D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500370037000000
ЧЕГО НАМ ЖДАТЬ?.............................................................................................................................................................................. 4008D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500370038000000
Небольшая задержка............................................................................................................................................................................... 4008D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500370039000000
Выводы.................................................................................................................. 4208D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003400340035003000360033003500380030000000
Новые требования к производительности сетей, предъявляемые современными приложениями, такими как мультимедиа, распределенные вычисления, системы оперативной обработки транзакций, вызывают насущную необходимость расширения соответствующих стандартов. Привычный десятимегабитный Ethernet, долгое время занимающий главенствующие позиции, во всяком случае, глядя из России, активно вытесняется более современными и существенно более быстрыми технологиями передачи данных.
На рынке высокоскоростных (более 100 Мбит/с) сетей, пару лет назад представленных лишь сетями FDDI, сегодня предлагается около десятка различных технологий, как развивающих уже существующие стандарты, так и основанных на концептуально новых. Среди них следует особо выделить:
· Старый добрый оптоволоконный интерфейс FDDI, а также его расширенный вариант, FDDI II, специально адаптированный для работы с информацией мультимедиа, и CDDI, реализующий FDDI на медных кабелях. Все версии FDDI поддерживают скорость обмена 100 Мбит/с.
· 100Base X Ethernet, представляющую собой высокоскоростной Ethernet с множественным доступом к среди и обнаружением коллизий. Данная технология - экстенсивное развитие стандарта IEEE802.3.
· 100Base VG AnyLAN, новую технологию построения локальных сетей, поддерживающую форматы данных Ethernet и Token Ring со скоростью передачи 100 Мбит/сек по стандартным витым парам и оптоволокну.
· Gigabit Ethernet. ПродолжениеразвитиясетейEthernet и Fast Ethernet.
· ATM, технологию передачи данных, работающую как на существующем кабельном оборудовании, так и на специальных оптических линиях связи. Поддерживает скорости обмена от 25 до 622 Мбит/сек с перспективой увеличения до 2.488 Гбит/сек.
· Fibre Channel, оптоволоконную технологию с коммутацией физических соединений, предназначенную для приложений, требующих сверхвысоких скоростей. Ориентиры - кластерные вычисления, организация взаимодействия между суперкомпьютерами и высокоскоростными массивами накопителей, поддержка соединений типа рабочая станция - суперкомпьютер. Декларированы скорости обмена от 133 Мбит до гигабита в секунду (и даже более).
Заманчивы, но далеко не ясны очертания технологии FFOL (FDDI Follow on LAN), инициативы ANSI, призванной в будущем заменить FDDI с новым уровнем производительности 2.4 Гбайт/сек.
АТМ - ребенок телефонных компаний. Технология эта разрабатывалась далеко не в расчете на компьютерные сети передачи данных. ATM радикально отличается от обычных сетевыхтехнологий. Основная единица передачи в этом стандарте - это ячейка, в отличие от привычного пакета. Ячейка содержит в себе 48 байт данных и 5 байт заголовка. Частично это необходимо, чтобы обеспечить очень маленькое время задержки при передачи мультимедийных данных. (Фактически, размер ячейки явился компромиссом между американским телефонными компаниями, которые предпочитают размер ячейки 64 байта, и европейскими, у которых он равен 32 байтам).
Устройства АТМ устанавливают связь между собой и передают данные по виртуальным каналам связи, которые могут быть временными или постоянными. Постоянный канал связи - это путь, по которому передается информация. Он всегда остается открытым вне зависимости от трафика. Временные каналы создаются по требованию и, как только передача данных заканчивается, закрываются.
С самого начала АТМ проектировался как система коммутации с помощью виртуальныхканалов связи, которые обеспечивают заранее специфицированный уровень качества сервиса (Quality of Service - QoS ) и поддерживают постоянную или переменную скорость передачи данных. Модель QoS позволяет приложениям запросить гарантированную скорость передачи между приемником и источником, не обращая внимания на то, сколь сложен путь между ними. Каждый АТМ - коммутатор, связываясь с другим, выбирает такой путь, который гарантирует требуемую приложением скорость.
Если система не может удовлетворить запрос, то она сообщает об этом приложению. Правда, существующие протоколы передачи данных и приложения не имеют никакого понятия о QoS, так что это еще одно отличное свойство, которое никто не использует.
Благодаря наличию таких полезных свойств АТМ никого не удивляет всеобщее желание продолжать совершенствование этот стандарт. Но пока существующие реализации оборудования довольно ограничены первоначальным подходом, который ориентировался на другие, некомпьютерные, задачи.
Например, АТМ не имеет встроенной системы широковещательного оповещения (это характерно для АТМ, есть идея, но нет стандарта). И хотя широковещательные сообщения - извечная головная боль для любого администратора, в некоторых случаях они простонеобходимы. Клиент, который ищет сервер, должен иметь возможность разослать сообщение "Где сервер?", что бы затем, получив ответ, направлять свои запросы уже непосредственно по нужному адресу.
Форум АТМ специально разработал спецификации для эмуляции сети - LAN emulation (LANE). LANE превращает "точка-точка"-ориентированную АТМ сеть в обычную, где клиенты и серверы видят ее как нормальную широковещательную сеть, использующую протокол IP (а скоро и IPX). LANE состоит из четырех различных протоколов: протокола конфигурации сервера (LAN emulation configuration service - LECS), протокола сервера (LAN emulation server - LES), протокола общего вещания и неизвестного сервера (Broadcast and Unknown Server - BUS) и протокола клиента (LAN emulation client - LEC).
Для того чтобы использовать не АТМ протоколы, необходимо использовать LEC. LEC работает как конвертор, эмулируя обычную топологию сети, которую подразумевает IP. Поскольку LANE только моделирует Ethernet, то он может устранить некоторые старые технологические ошибки. Каждый ELAN может использовать различные размеры пакетов. ELAN, который обслуживает станции, подключенные с помощью обычного Ethernet, использует пакеты размером 1516 байт, в то время как ELAN обеспечивающий связь между серверами может посылать пакеты по 9180 байт. Всем этим управляет LEC.
LEC перехватывает широковещательные сообщения и посылает их BUS. Когда BUS получает такое сообщение, то посылает его копию каждому зарегистрировавшемуся LEC. Одновременно, перед тем как разослать копии, он преобразует пакет обратно в Ethernet-форму, указывая вместо своего адреса широковещательный.
Размер ячейки в 48 байт плюс пятибайтовый заголовок является причиной того, что только 90,5% пропускной полосы тратится на передачу полезной информации. Таким образом, реальная скорость передачи данных - всего лишь 140 Мбит/с. И это без учета накладных расходов на установку связи и прочие служебные взаимодействия между различными уровнями протоколов - BUS и LECS.
Да, АТМ - сложная технология и пока его использование ограничивает LANE. Все это сильно сдерживает широкое распространению данного стандарта. Правда, существует обоснованная надежда, что он действительно будет применяться, когда появятся приложения, которые смогут воспользоваться преимуществами АТМ непосредственно.
PRIVATEСтек протоколов пользовательского интерфейса в TCP/IP |
Непосредственный интерфейс ATM |
Данные |
Приложение, канализирующее данные |
TCP |
Интерфейс приложения ОС |
IP |
Управление виртуальными соединениями ATM |
Прикладной уровень ATM |
|
Уровень передачи данных |
Драйвер интерфейса ATM |
Физический уровень (SONET) |
ATM |
Передающие среды. Для 100Base-T Ethernet используются кабели, содержащие четыре неэкранированные витые пары. Одна пара служит для передачи данных, одна - для разрешения конфликтов; две оставшиеся пары не используются. Очевидно, что передача данных по всем четырем парам даст выигрыш вчетверо. Замена стандартного "манчестерского" кода более эффективным - 5B6B NRZ - дает выигрыш еще почти вдвое (за счет передачи двух битов данных за один такт). Таким образом, при лишь незначительно повышении несущей частоты (около 20%), производительность линии связи повышается в десять раз. При работе с экранированными кабелями, характерными для сетей Token Ring, используются две витые пары, но при вдвое большей частоте (благодаря тому, что кабель экранирован). При передаче по такому кабелю каждая пара используется в качестве фиксированного однонаправленного канала. По одной паре передаются входные данные, по другой выходные. Стандартное удаление узлов, на котором гарантируются параметры передачи - 100 метров для пар третьей и четвертой категории и 200 метров для пятой.
Хабы. Главным действующим лицом при построении сети 100VG-AnyLAN является хаб (или концентратор). Все устройства сети, независимо от их назначения, присоединяются к хабам. Выделяют два типа соединений: для связи "вверх" и "вниз". Под связью "вверх" подразумевается соединение с хабом более высокого уровня. "Вниз" - это соединение с оконечными узлами и хабами более низкого уровня (по одному порту на каждое устройство или хаб).
Верхний подуровень - логического контроля соединений - обеспечивает режимы передачи данных как с установлением, так и без установления соединения.
Нижний подуровень - контроля доступа к среде - при передаче обеспечивает окончательное формирование кадра передачи в соответствии с протоколом, реализованным в данном сегменте (IEEE 802.3 или 802.5). Если же речь идет о получении пакета, подуровень выясняет соответствие адреса, осуществляет проверку контрольной суммы и определяет ошибки передачи.
Система тестирования соединений. При тестировании соединений станция и ее хаб обмениваются специальными тестовыми пакетами. Одновременно все остальные хабы получают уведомление о том, что где-то в сети происходит тестирование. Кроме верификации соединений можно получить информацию о типах устройств, подключенных к сети (хабах, мостах, шлюзах и конечных узлах), режимах их функционирования и адресах.
Подготовка кадра передачи. Прежде, чем передать данные на физический уровень, необходимо дополнить его служебными заголовком и окончанием, включающими в себя заполнения поля данных (если это необходимо), адреса абонентов и контрольные последовательности.
Стандарт 100BaseT4 отличается более мягкими требованиями к используемому кабелю. Причиной тому то обстоятельство, что в 100BaseT4 используются все четыре пары восьмижильного кабеля: одна для передачи, другаядля приема, а оставшиеся две работают как на передачу, так и на прием. Таким образом, в 100BaseT4 и прием, и передача данных могут осуществляться по трем парам. Раскладывая 100 Мбит/с на три пары, 100BaseT4 уменьшает частоту сигнала, поэтому для его передачи довольно и менее высококачественного кабеля. Для реализации сетей 100BaseT4 подойдут кабели UTP Категорий 3 и 5, равно как и UTP Категории 5 и STP Типа 1.
Спецификация Gigabit Ethernet изначально предусматривала три среды передачи: одномодовый и многомодовый оптический кабель с длинноволновыми лазерами 1000BaseLX для длинных магистралей для зданий и комплексов зданий, многомодовый оптический кабель с коротковолновыми лазерами 1000BaseSX для недорогих коротких магистралей, симметричный экранированный короткий 150-омный медный кабель 1000BaseCX для межсоединения оборудования в аппаратных и серверных.
Однако в настоящее время четырехпарная 100-омная проводка Категории 5 является наиболее распространенной кабельной системой во всем мире. Учитывая это, бюро по стандартам IEEE удовлетворило в марте 1997 г. запрос на создание отдельного комитета по разработке стандарта физического уровня 1000BaseT для четырехпарных кабелей с неэкранированными витыми парами Категории 5 длиной 100 м (т. е. для сетей с диаметром 200 м, как и в 100BaseT). Эта группа получила наименование 803.2ab. Данный стандарт будет опираться на иную схему кодирования, нежели Fibre Channel, и, вероятнее всего, появится на год позже, чем остальные три стандарта.
PRIVATEТАБЛИЦА 1 - СТАНДАРТЫ И ПРИЛОЖЕНИЯ |
|||
Интерфейс физического уровня |
Тип кабеля |
Максимальная протяженность (в скобках диаметр волокна) |
Типичные приложения |
1000BaseSX |
Многомодовый кабель с коротковолновым лазером (850 нм) |
220 м (62,5 мкм); 500 м (50 мкм) |
Короткие магистрали |
1000BaseLX |
Многомодовый и одномодовый кабель с длинноволновым лазером (1300 нм) |
Многомодовый: 550 м (62,5 мкм);550 м (50 мкм) Одномодовый: 5 км (9 мкм) |
Короткие магистрали Территориальные магистрали |
1000BaseCX |
Короткий медный кабель (STP/коаксиал) |
25 м |
Межсоединение оборудования в монтажном шкафу |
1000BaseT |
4-парный неэкранированный Категории 5 |
100 м |
Горизонтальные трассы |
Очевидно, что первоначально Gigabit Ethernet будет использоваться для увеличения пропускной способности каналов между коммутаторами и соединений между коммутаторами и серверами, о чем свидетельствует и тот факт, что среди первых продуктов для Gigabit Ethernet оказались именно гигабитные модули для коммутаторов и сетевые платы для серверов.
Среди других потенциальных применений - модернизация локальной магистрали Fast Ethernet и территориальной магистрали FDDI. В последнем случае, например, все, что нужно сделать, - это установить новые интерфейсные модули в маршрутизаторы, коммутаторы или концентраторы (в зависимости от того, как организована сеть FDDI), а саму проводку менять не нужно. Наконец, высокопроизводительные рабочие станции можно будет подключать к концентраторам (если таковые появятся), буферным распределителям и коммутаторам.
Стандарт Gigabit Ethernet (GE) появился в подходящее время. Поскольку коммутирующие устройства для сетей Ethernet с пропускной способностью 10 и 100 Мбит/с уже получили достаточно широкое распространение, стандарт Ethernet на 1 Гбит/с можно считать следующим, вполне своевременным шагом. Однако Gigabit Ethernet не является простым расширением хорошо знакомого стандарта Ethernet.Хотя GE-устройства должны легко встраиваться в существующие сети и быть простыми в использовании и управлении, они также должны выдерживать большие нагрузки, а следовательно, иметь повышенную надежность.
Таким образом, повышение скорости работы шины является основным фактором готовности к переходу на гигабитные скорости. Однако при такой скорости ЦП системы может легко израсходовать все 100% ресурсов на организацию передачи данных между приложениями и сетью, а на выполнение самих приложений или других задач операционной системы вычислительной мощности не останется.Стандарт Gigabit Ethernet требует использования адаптеров третьего поколения со встроенными RISC-процессорами, выполняющими интеллектуальные функции выгрузки, присущие конкретному хосту.
Такие сетевые адаптеры могут вызывать единственное прерывание ЦП для многих пакетов данных. Тем самым радикально изменяется отношение числа пакетов к числу прерываний и решаются проблемы масштабируемости, присущие более старым конструкциям. Это позволяет повысить не только пропускную
Другими словами, часть продуктов будет просто объединять несколько портов Fast Ethernet в единыйинтерфейс Gigabit Ethernet и, следовательно, потребует пропускной способности всего в несколько сотенМбит/c. К ним, в основном, будут относиться модернизированные продукты Fast Ehternet, и их разумнее всего разворачивать на периферии гигабитного ядра. Другие коммутирующие продукты будут предназначены для поддержки гигабитной пропускной способности нескольких портов.
Поэтому для модернизации сети до уровня Gigabit Ethernet, несложной с точки зрения использования имеющихся систем Ethernet, требуется тщательный учет различных аспектов.
Вы наверняка наслышаны о следующем поколении Ethernet, технологии Gigabit Ethernet, обещающей сверхвысокую производительность для корпоративных сетей. Возможно, вы также в курсе, что сети Gigabit Ethernet появятся очень скоро, и все будут использовать только их, что поможет решить большинство ваших основных проблем с сетями.
По всей видимости, многие производители хотят, чтобы картина была именно такой. Но на самом деле технология Gigabit Ethernet не появится в ближайшее время. Информация об уже существующих готовых продуктах воспринимается весьма скептически. Да и круг проблем, которые технологии предстоит решить, весьма ограничен, по крайней мере в этом десятилетии.
Некоторые производители в своих рекламных проспектах и пресс-релизах уверяют, что пользоваться этой технологией будет легче легкого, так как она представляет собой тот же Ethernet, хотя и значительно более мощный. Однако, работая в условиях напряженной загрузки сетей будущего, Gigabit Ethernet должен значительно превосходить по своим функциональным возможностям традиционный Ethernet. Простого количественного роста недостаточно. Gigabit Ethernet, например, придется работать с чувствительным к задержкам информационным потоком, да и вообще с такими типами трафика, которые сейчас трудно себе представить.
Когда же на самом деле мы получим технологию Gigabit Ethernet? Первые, я подчеркиваю, первые стандарты могут появиться не раньше 1998 года. Но сейчас мы даже не знаем, какие правила передачи данных тогда будут действовать. Мы не знаем также, какие ограничения на расстояния будут актуальны к тому времени. К тому же в последний раз, когда я интересовалась этим вопросом, общепринятые стандарты на кабельную проводку для локальных сетей не предусматривали передачи данных со скоростью большей, чем 100 Мбит/с.
Даже если первые технологические стандарты появятся к 1998 году, пройдет еще много времени, прежде чем будет выработан полный комплект стандартов. Уже более 80 придирчивых компаний состоит на данный момент в сообществе Gigabit Ethernet Alliance. Можете себе представить, как быстро им удастся прийти к какому-либо решению.
Предсказания быстрого распространения технологий совершенно голословны. В одном заявлении, взятом на вооружение энтузиастами всего нового, говорится, что 80% сетевых администраторов планирует перейти на Gigabit Ethernet. Звучит впечатляюще, но надо заметить, что опрос проводился среди 40 крупнейших компаний (остальные опрашиваемые представляли сетевых интеграторов). Опыт мне подсказывает, что лидирующие компании поддержат любое начинание. Это вовсе не означает, что технология действительно лучше, чем другие. Это не означает также, что компания собирается заниматься данной технологией.
Какие же проблемы может решить Gigabit Ethernet? Вероятно, если возникнет необходимость объединить несколько коммутаторов Fast Ethernet, эта технология будет как нельзя кстати. Однако сложные проблемы, с которыми многим организациям предстоит встретиться в ближайшие пять лет, выходят далеко за рамки обеспечения более широких каналов при объединении коммутаторов Fast Ethernet. В таких новых областях, как корпоративные сети, а также видео- и голосовые локальные сети, необходимо наличие системы, умеющей обращаться с множеством типов и непредсказуемыми моделями трафика.
Уже сегодня существует технология ATM (Asynchronous Transfer Mode - режим асинхронной передачи данных), способная решить подобные проблемы. Зачем же ждать, пока устаревающий Ethernet будет пересмотрен, переработан и переименован?
Я подозреваю, что производители, которые не могут похвастаться выпуском работающей продукции для ATM, пытаются попридержать рынок. Трудно поверить, что сетевые администраторы приостановят запланированные изменения и будут терпеливо дожидаться появления технологии Gigabit Ethernet.
Gigabit Ethernet не станет жизнеспособной системой еще как минимум в течение полутора лет, и, кроме того, многие проблемы этой технологии пока не решены.
Конечно, Gigabit Ethernet сыграет важную роль в объединении коммутаторов Fast Ethernet, но он никогда не сможет привлечь внимание тех сетевых администраторов, которые хотят найти решение основных проблем управления магистральной сети корпорации.
Некоторые изъяны инфраструктуры могут оказать пагубное влияние на производительность. Перегрузкиспособны вызвать значительные проблемы, так как некоторые серверы, сетевые платы, шины и другие сетевыекомпоненты могут не справляться с гигабитными скоростями, что приведет к досадным заторам в сети.
Недостаточная емкость памяти и кэша может также иметь негативный эффект. Например, системы, у которыхемкость кэша меньше 1 Мбайт, особенно подвержены перегрузкам.
Другой фактор - блокирующая или неблокирующая архитектура. Очевидно, неблокирующая архитектура имеетпреимущества в области производительности, так как она позволяет избежать потери пакетов. Кроме того,неблокирующая архитектура предпочтительнее при больших объемах трафика.
Близкий вопрос - полнодуплексная или полудуплексная система. Большинство коммутаторов Gigabit Ethernetработают в полнодуплексном режиме, и, хотя у двунаправленного канала есть свои преимущества,полнодуплексная передача способна переполнить сеть. Главное, чтобы коммутаторы имели достаточновнутренней емкости для обслуживания трафика.
Управление потоками имеет решающее значение для предотвращения хаоса в сети. С помощью протокола802.3х принимающие устройства могут "попросить" передающую станцию приостановить передачу, пока буферкоммутатора не освободится для приема следующих данных. Эта схема пригодна для полнодуплексныхканалов Ethernet, Fast Ethernet и Gigabit Ethernet. Но некоторые все же полагают, что этот подход недостаточноэффективен, так как в результате перегрузка перемещается из одной части сети в другую.
Gigabit Ethernet имеет относительно примитивные функции QoS, в частности, по сравнению с аналогичнымифункциями ATM. Несмотря на то что схемы, подобные RSVP и RTP, рассматриваются некоторымиспециалистами как эффективные механизмы для обеспечения качества услуг в Gigabit Ethernet, они, скореевсего, не в состоянии гарантировать достаточную производительность для таких приложений, как видео имультимедиа, в особенности с их усложнением в будущем.
Черновой стандарт IEEE 802.1q описывает теги для трафика в виртуальных локальных сетях (Virtual LAN,VLAN), а 802.1p - идентификаторы приоритета, с помощью которых коммутаторы могут передавать запросыконечных станций о получении приоритета для их трафика вдоль пути передачи данных.
Что касается производителей, их мнения относительно того, когда качество услуг будет все же реализовано, какправило, расходятся. "Мы станем поддерживать RSVP, когда стандарт будет окончательно готов", - говоритРэнди Каук, системный инженер в Foundry Networks. Однако другие производители уже включают поддержкуRSVP в свои продукты.
Ограничение на расстояние может стать весьма существенным фактором. Спецификация 802.3предусматривает ограничение на расстояние между станциями, а это приводит к проблемам прииспользовании таких высокоскоростных технологий, как Gigabit Ethernet. Для решения этой проблемы рабочаягруппа 802.3z предложила несколько видоизменить схему CSMA/CD в Gigabit Ethernet, чтобы протяженностьсегмента при гигабитных скоростях можно было увеличить до 200 м.
Эта схема предусматривает увеличение минимального размера пакета с 64 до 512 байт. Пакеты размером менее512 байт дополняются до нужного размера, благодаря чему передающая станция может обнаружить коллизиюдо завершения передачи.
По утверждению Боба Гона, менеджера программы по Gigabit Ethernet в 3Com, "у некоторых были сомненияотносительно того, что некоторые типы оптического кабеля смогут поддерживать передачу на расстояния,определенные для Gigabit Ethernet". Эти опасения касались в первую очередь многомодового оптическогокабеля, а причиной беспокойства была такая потенциальная проблема, как различие в задержке (DifferentialMode Delay).
Рабочая группа Gigabit Ethernet 802.3z предложила изменить спецификацию Gigabit Ethernet с целью смягчитьпроблему дифференцированной задержки. Эта редакция позволит организовывать соединения Gigabit Ethernetпротяженностью до 260, 440 или 550 м, в зависимости от диаметра оптического волокна и типа используемоголазера. Рисунок 3 иллюстрирует два различных сценария модернизации оптической сети.
Несмотря на опасения в связи с ограничениями на протяженность многомодового оптического кабеля модернизация оптическоймагистрали до гигабитных скоростей не вызывает особых проблем. В случае магистрали здания (А) пользователи достаточно добавитькоммутатор Gigabit Ethernet, а в случае территориальной магистрали (Б) модернизация осуществляется с помощью Gigabit Ethernet илибуферного дистрибьютора.
К счастью, Gigabit Ethernet использует тот же формат кадра (от 64 до 1500 байт), что и стандартные Ethernet иFast Ethernet.
Называемые гига-кадрами (jumbo-frames), они уже реализованы в системах Alteon Networks. По словамдиректора по рыночным связям Дэвида Каллиша, реализовать этот подход компанию подтолкнуло, вчастности, то обстоятельство, что многие пользователи помещают серверы в кольцо FDDI. При правильнойреализации гига-кадры позволяют сократить число обрабатываемых сетевой платой кадров.
Локальные сети, несмотря на несомненные достоинства, несут в себе и ограничения, являющиеся обратной стороной их гибкости и дешевизны. Прежде всего, они связаны с тем, что сеть по своему определению - разделяемый ресурс, обязанный всем своим пользователям обеспечить адекватный сервис. Естественно, возникают проблемы, связанные с коллективным доступом к разделяемому ресурсу, вызывающие определенное, пусть даже фиксированное, время ожидания обслуживания, а иногда и отказ в обслуживании. Управление приоритетами полностью эту проблему не решает. Кроме того, необходимость маршрутизации, а также фиксированная длина атомов данных приводят к потерям производительности и избыточности. Да и передача больших массивов данных связана с потерями из-за фрагментации и высокой вероятности ошибок. Кроме того, традиционные локальные сети только-только добрались до рубежа в 100 Мбит/сек, когда как для передачи полноформатного сигнала телевидения высокой четкости (1024х768, 32 бита, 30 кадров/сек) необходима производительность 755 Мбит/сек.
В идеале, для задач, критичных к скорости и надежности, можно построить сеть, состоящую из двух узлов, работающих в дуплексном режиме, по сравнительно простому протоколу с минимальной избыточностью, и на оптическом кабеле, обеспечивающем приемлемую полосу пропускания. Недостаток такой сети налицо: она объединяет всего двух участников обмена, да и стоит изрядно. Тем не менее, есть немало приложений, когда можно заплатить такую цену. Например, если речь идет о взаимодействии внутри кластера высокопроизводительных рабочих станций или об обмене между кластером и интеллектуальным массивом накопителей. Такая технология получила название канала, а использование оптоволокна предопределило название Fibre Channel (FC).
Для создания стандарта Fibre Channel по инициативе компаний IBM, Sun и HP создана Fibre Channel Association.
FC - это технология, обеспечивающая высокоскоростной, двунаправленный асинхронный обмен между двумя точками. Для построения разветвленной сети используются коммутаторы соединений. Последовательный обмен позволяет при относительно малых затратах обеспечить значительную протяженность соединения. В отличие от других канальных архитектур, FC поддерживает сетевой обмен в формате IP. Так как нет необходимости в разделении передающей среды между несколькими абонентами, для каждого соединения используется вся производительности канала.
Декларированные скорости обмена для линий связи лежать в диапазоне 100 Мбит/сек - 1Гбит/сек. Длина каждой такой линии - до 10 км. Двунаправленность канала, в случае сбалансированной загрузки, обеспечивает удвоенную производительность.
Кроме взаимодействия точка-точка FC поддерживает коммуникационные протоколы FDDI и IP. Поддерживается и обмен с устройствами SCSI, что весьма существенно при работе с массовой памятью. Таким образом, подключенному к FC-линку узлу доступны не только абоненты FC, но и взаимодействие с локальными и глобальными сетями.
FC-технология предоставляет три класса обслуживания. В отличие от традиционных сетей, любой класс обслуживания доступен всего на двух узлах. Кроме того, каждый класс обслуживания может быть интегрирован с сервисами других протоколов.
Класс 1 - это физическое соединение или система с коммутацией соединений.
Класс 2 - коммутация пакетов без установления соединений, когда обеспечивается гарантированная передача с подтверждением о приеме.
Класс 3 - широконаправленное вещание без установления соединений и подтверждения получения.
Поддерживается также смешанный режим, Intermix. В этом режиме вся полоса канала выделяется под прямое соединение, но допускается его разделение передачами без установления соединений, когда некоторая часть полосы свободна. Смешанный режим обеспечивает доступа даже к тем узлам, которые обладают большой активностью, требующей максимальной пропускной способности.
Для построения FC-сетей, в основном, применяются три топологии.
Первая, применяемая наиболее широко, основана на коммутации физических каналов и требует как минимум одного переключателя. Вторая - это простое соединение точка-точка. Третья, называемая "Управляемая петля" (Arbitrated Loop), не требует наличия переключателей и использует медленные кабели, поэтому обладает ограничениями по полосе пропускания и возможному удалению узлов.
Все соединения являются физическими и каждое из них имеет фиксированные концы, определяемые в момент инициализации соответствующих узлов. В качестве узла может выступать интерфейс внешней сети, например ATM или FDDI.
В явном виде протокол спецификацией FC не определяется. Считается, что операционной системе уже известны адреса всех устройств, подключенных к FC, а вопрос взаимодействия возможен непосредственно на обслуживающие узлы программы.
|
8 |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
Назначение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|||||||
|
|
||||||||
|
|
||||||||
|
|
||||||||
|
|
||||||||
|
|
||||||||
|
|
|
|||||||
|
|
|
|||||||
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 4. Базовый формат кадра LMI.
PRIVATEТип сообщения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 5. Кодирование поля "Тип сообщения" кадра LMI для смешанных сообщений.
С принятием стандарта Gigabit Ethernet скорости передачи свыше 1 Гбит/с стали рассматриваться вкачестве следующего ориентира. Что же эти новые технологии могут собой представлять и где онимогут применяться?
В последние два года при упоминании в прессе или на компьютерных выставках слова Ethernet к нему частодобавляли Gigabit. В Ethernet нет ничего нового, однако достижение этой повсеместно применяемойтехнологией гигабитных скоростей ожидалось рынком с нетерпением, так что производители спешилиопередить друг друга в предложении продуктов.
В конце июня 1998 г. Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) ратифицировал стандартGigabit Ethernet 802.3z. Данный шаг был скорее формальностью, поскольку уже более года многие производятмодули для каскадирования и коммутаторы в соответствии с данным стандартом. Между тем вместо того,чтобы почивать на лаврах после нескольких лет упорной работы над разработкой высокоскоростногостандарта, сетевая отрасль, похоже, не желает останавливаться на достигнутом и исследует возможностидостижения скоростей свыше 1 Гбит/с.
Эти "мультигигабитные" технологии Ethernet находятся пока на начальном этапе своей разработки, поэтому ещерано составлять планы, как лучше распорядиться дополнительной пропускной способностью. Иными словами,время звонить местному дистрибьютору и спрашивать у него продукты быстрее Gigabit Ethernet пока не пришло.Однако мы думаем, что читателю будет небезынтересно познакомиться с состоянием дел в разработке болеебыстрых технологий 802.3 и стоящих на их пути препятствий. Появление подобных технологий открыло быновые возможности для территориальных и глобальных сетей.
Учитывая, что стандарт IEEE 802.3z на Gigabit Ethernet был принят совсем не давно и что во многихкорпоративных сетях только-только начинают осваиваться гигабитные технологии, возникаетпессимистичный, но очевидный вопрос: кому нужна технология Ethernet со скоростями, превышающими 1Гбит/с? Очевидно, мультигигабитные скорости необходимы не каждому и не во всякой сетевой среде, однако,согласно отраслевым экспертам, данные технологии найдут свое применение.
Дейв Робертс, директор по маркетингу маршрутизирующих коммутаторов Accelar из компании Bay Networks,считает, что сети Ethernet, функционирующие с мультигигабитными скоростями, постепенно займут местоEthernet на 1 Гбит/с. "С увеличением скорости переход будет происходить естественным образом во многоманалогично тому, как это имело место с 100BaseT и Gigabit Ethernet, — развивает он свою мысль. — Сначалановая технология применяется в основном на линиях между коммутаторами и в соединениях с серверами, т. е.там, где совокупные объемы передаваемых данных велики. По мере снижения стоимости она начинаетреализовываться и в качестве интерфейса с клиентами". Робертс добавил, что технология Ethernet на 1 Гбит/сраспространится на другие области сети помимо линий между коммутаторами, а мультигигабитная технологияможет занять место Gigabit Ethernet на магистрали.
Следующий этап развития Ethernet наступит, когда пользователям потребуются в магистральной сети скоростипередачи данных, превышающие гигабитные. Кроме того, эта технология может применяться сетевымикомпаниями в их конкурентной борьбе с поставщиками телекоммуникационных услуг. Этого мненияпридерживается Лю Аронсон из лаборатории HP Labs компании Hewlett-Packard (вместе с другимиисследователями он работает над проектом повышения объема передаваемых данных по существующимволоконно-оптическим кабелям).
Таким образом, магистральные сети станут первым местом применения мультигигабитных технологий, когдапропускная способность в 1 Гбит/с окажется для них недостаточной.
Применение последней из технологий Ethernet ограничивается в основном территориальными сетямикомплекса зданий, но не стоит удивляться, если будущие версии проникнут за их пределы.
Еще несколько лет назад самой распространенной скоростью передачи данных в сетях Ethernet была 10 Мбит/с.В то время казалось, что для большинства приложений этого вполне достаточно. Между тем магистральныесети постепенно становились "узким местом", а каналы между коммутаторами перестали справляться спотоком данных. В результате сообщество производителей и IEEE стали искать возможности расширить 802.3Ethernet за пределы 10 Мбит/с.
Задача состояла в том, чтобы найти способ отображать кадры Ethernet на физический уровень,функционирующий со скоростью более 10 Мбит/с. Стандарты Fast Ethernet удалось принять и внедритьотносительно безболезненно, поскольку рабочая группа IEEE решила заимствовать технологию из сетей FDDI,поддерживающих скорости в 100 Мбит/с.
"Если взглянуть на стандарты 100BaseFX и 100BaseTX, то они, по сути, представляют собой модификациюфизического уровня FDDI, — говорит Дейв Робертс из компании Bay Networks. — Соответствующиемикросхемы уже были реализованы, а это огромное преимущество". Кроме того, производители ипользователи знали, как данная технология должна работать, что позволяло значительно ускорить процессразработки и стандартизации. "Образно говоря, мы знали, как добраться из пункта A в пункт B", — добавилРобертс.
Аналогично, когда начались дискуссии о том, как передавать кадры Ethernet со скоростью 1 Гбит/с,разработчики стандартов обратились к апробированной технологии, наиболее для этого подходящей. Врезультате они позаимствовали характеристики физического уровня Fibre Channel — после определеннойдоработки эта технология была способна передавать трафик Ethernet с невообразимой ранее скоростью. "Хотясети Fast Ethernet работали с более низкими скоростями, разговоры с производителями показали, чтоимеющиеся компоненты Fast Ethernet будет достаточно легко использовать для реализации гигабитныхскоростей, — говорит Робертс. — Встретившиеся препятствия были вполне преодолимы".
Поскольку такая практика заимствования позволяет не разрабатывать новую технологию целиком, реализациякак стандарта 802.3u (Fast Ethernet), так и 802.3z (Gigabit Ethernet) заняла менее трех лет. Подобные сжатые срокибыли практически немыслимы, когда речь шла о таких важных спецификациях, как Ethernet. Здравый смыслподсказывает, что определение стандартов Ethernet для скоростей свыше 1 Гбит/с потребует несколько большевремени. Тому есть несколько причин.
Прежде всего, это отсутствие согласия по поводу того, что Ethernet будет представлять собой на следующемэволюционном шаге своего развития. Многие призывают к скачку сразу до 10 Гбит/с, в то время как другиепредпочитают более осторожный подход, предлагая в качестве отправной точки 2 Гбит/с с постепеннымувеличением скорости до 4, 8, а возможно, и 10 Гбит/с. "Сегодня 10 Гбит/с воспринимается в качествеследующего шага, но это слишком большой прыжок, — считает Робертс. — Совершить его будет очень и оченьнепросто".
Еще одной причиной того, почему мультигигабитная технология Ethernet может оказаться не столь легкодостижимой целью, как Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, является отсутствие физического уровня, которым быразработчики стандарта могли воспользоваться для передачи кадров Ethernet с еще более высокой скоростью.
"Ввиду отсутствия очевидного кандидата на роль физического уровня в 10 Гбит/с, который мы могли быиспользовать (или который кто-то уже разработал), предстоящий путь потребует определенных усилий", —говорит Робертс.
Вероятным претендентом на роль такого транспорта может стать SONET, механизм, который технология ATMиспользует для достижения высоких скоростей передачи данных. Отображаемые в транспортный сервисSONET ячейки ATM могут передаваться со скоростями 155 Мбит/с (соответствующей SONET OC-3) или 622Мбит/с (соответствующей OC-12).
Достоинством SONET является возможность масштабирования. Уровень OC-48 около 2,4 Гбит/с ужеопределен, а в принципе SONET может наращиваться до OC-192 (около 10 Гбит/с) и выше. Похоже, SONETимеет смысл использовать для мультигигабитных сетей Ethernet, однако разработчики должны определить, какотображать более высокие уровни Ethernet на физический уровень. Для SONET характерны такие недостатки,как высокие накладные расходы, но тем не менее возможность получить готовый транспорт для скоростейсвыше 1 Гбит/с остается очень привлекательной и с точки зрения стоимости. Если SONET, в конечном счете,найдет место в будущих стандартах, то это откроет естественный способ расширения технологии Ethernet вобласть глобальных сетей.
Одним из лежащих на поверхности решений является применение одномодового волоконно-оптическогокабеля, что устраняет проблему DMD. Между тем, по мнению Брайана Лемоффа, технического специалиста HPLabs, использование одного лазера для передачи данных с высокой скоростью на большие расстояния поодному оптическому волокну все равно не решит проблемы ограничений на максимально допустимоерасстояние. К тому же в большинстве существующих инсталляций применяется многомодовыйволоконно-оптический кабель, и пользователи вряд ли захотят заменять свою дорогостоящую кабельнуюинфраструктуру. "Единственным реальным решением задачи многократного увеличения пропускнойспособности волоконно-оптического кабеля остается технология мультиплексирования с разделением подлинам волн (Wavelength Division Multiplexing, WDM)", — считает он. WDM предусматривает передачу световыхимпульсов по одному и тому же оптическому волокну одновременно несколькими лазерами. (Подробнее оWDM рассказывается в статье Э. Кларк "WDM: новые горизонты оптоволокна" в апрельском номере LAN запрошлый год.) Исследователи из лаборатории HP Labs работают над проектом применения четырех недорогихлазеров для передачи на четырех длинах волн, в результате чего ограничения на расстояния останутсяпрежними, а совокупная пропускная способность увеличится.
На весенней выставке и конференции Networld+Interop 1998 г., проходившей в Лас-Вегасе, специалисты HPпродемонстрировали возможность увеличения скорости передачи данных по каждому из четырех каналовкабеля до 2,5 гигабод при совокупной скорости передачи 10 гигабод на расстояние до 275 м. (Скоростьизмерялась в гигабодах, а не в гигабитах, поскольку демонстрация проводилась на физическом уровне безкодирования Ethernet.)
Чтобы сделать мультигигабитные технологии реальностью, коллектив Лемоффа рассматривает несколькоконфигураций WDM. Одна из них состоит из четырех каналов, на 1,25 гигабод каждый (всего 5 гигабод), прирасстоянии 275 м. С учетом кодирования Ethernet это позволяет получить скорость передачи до 4 Гбит/с (из-за20% накладных расходов).
Другой сценарий дает возможность удвоить скорость при сокращении расстояния вдвое, т. е. достичь скорости10 гигабод на участке длиной 150 м. При изменении схемы кодирования достигаемая скорость может оказатьсяблизка к 10 Гбит/с. В противном случае (при сохранении схемы кодирования) она составит 8 Гбит/с (из-занакладных расходов).
Последним вариантом, который исследователи из HP Labs и считают наиболее перспективным, являетсяприменение лазерной технологии с длиной излучаемой волны 1300 нанометров в целях увеличениярасстояния до 600–700 м. Если скорость передачи данных по каждому каналу удвоить до 2,5 гигабод, топокрываемое расстояние для многомодового волоконно-оптического кабеля уменьшится примерно до 300 м.Данная технология совместима также с одномодовыми волоконно-оптическими кабелями, протяженностькоторых может достигать 10 км.
Эти 1300-нанометровые лазеры намного дороже тех, которые работают на более коротких длинах волн, ноколлектив разработчиков HP считает, что достижения в области резонаторных поверхностных лазеров(vertical-cavity surface emitting laser) способны снять проблему высокой стоимости. Между тем эти исследованиятолько начались, и для достижения результатов предстоит проделать долгий путь.
«Мы не стремимся конкурировать с телекоммуникационными компаниями в области дальней связи», — сказал Лемофф. Он пояснил, что HP пытается создать модуль, стоимость которого примерно эквивалентна стоимости существующих модулей Gigabit Ethernet. Этот модуль будет иметь приблизительно тот же размер и позволит применять те же самые разъемы для многомодового волоконно-оптического кабеля.
«Переход от Gigabit Ethernet к технологии на основе WDM потребует поэтапного решения нескольких важных технических проблем, — считает сотрудница лаборатории HP Labs Лайза Бакмэн. — Нам понадобятся оптические компоненты для объединения и разделения светового сигнала с разной длиной волны и лазерная технология, отличная от той, что мы сегодня имеем». Она отметила также, что ее коллектив работает над технологией физического уровня, использовать которую могли бы любые технологии более высокого уровня, например Ethernet или ATM.
Если одни производители и пользователи с пониманием и воодушевлением относятся к перспективе передачи кадров Ethernet со скоростями свыше 1 Гбит/с, то другие имеют на этот счет иное мнение. «Может быть, вместо того, чтобы тратить время и деньги на разработку технологии следующего поколения, лучше с максимальной выгодой использовать то, что мы имеем сегодня?» — спрашивают они. Дуг Руби из компании Lucent тоже задается этим вопросом. В январе 1998 г. Lucent завершила 200-миллионную сделку по приобретению фирмы Prominet, пионера в области разработки Gigabit Ethernet. Она стала частью группы по продуктам для корпоративной инфраструктуры в организации сетевых систем передачи данных компании Lucent.
Существующие протоколы обеспечения QoS критикуют за то, что они (в частности, протокол RSVP)недостаточно хорошо масштабируются для мультимегабитной Ethernet. Вместе с тем Руби считает, что масштабирование — не проблема. Проблема заключается в том, как заставить приложения сообщать сети требования к пропускной способности и задержке при передаче. «Приложения не понимают требований к пропускной способности и задержке и ничего не знают о реальных возможностях сети, — говорит Руби. —Большинство администраторов сетей, которых я знаю, с большой настороженностью относятся к тому, что приложения должны будут обращаться к сети с запросами по поводу необходимых ресурсов».
Такие протоколы, как RSVP, IEEE 802.1p и 802.1Q (еще один метод задания меток пакетов в соответствии с приоритетом), позволяют в определенных ситуациях максимально эффективно использовать имеющуюся пропускную способность, но Руби также является сторонником управления сетью в соответствии с правилами.Данная концепция, привлекающая к себе сегодня немало внимания, позволяет сделать сеть интеллектуальнее — она будет больше знать о типе передаваемого трафика и о том, куда направляются данные. Руби говорит, что за счет применения элементов управления, определения пользователей, групп приложений и сетевых объектов, контроля за использованием ими сетевых ресурсов имеющейся пропускной способности будет достаточно для большинства клиентов. «Я убежден, что для решения в кратчайшие сроки проблемы пропускной способности нам нужно вернуться назад к вопросам качества услуг, рассмотрев их с точки зрения администраторов сетей», — полагает Руби.
Когда отрасль будет иметь лучшее представление о потенциальных способах использования мультимегабитных сетей Ethernet и о препятствиях на пути к их созданию, приверженцы Ethernet (даже при появлении более быстрых и привлекательных технологий) получат еще одну новую возможность.
Такое явление, как DMD, существовало всегда, но до того, как гигабитные скорости стали возможными, оно непредставляло проблем. «Из-за DMD импульс света «смазывается» на другом конце многомодового волокна, ипринимающему трансиверу трудно различить импульс, — говорит Дейв Робертс, директор по маркетингуAccelar компании Bay Networks. — При гигабитных скоростях импульсы следуют с очень малыми интервалами,и любое «смазывание» приводит к наложению соседних импульсов». В технологии Fast Ethernet промежуток между импульсами в десять раз больше, чем в случае Gigabit Ethernet.
Главное достоинство Gigabit Ethernet состоит, по выражению Джефа Мартина, менеджера по маркетингупродуктов в Bay Networks и вице-президента по коммуникациям в Gigabit Ethernet Alliance, "во второй частиназвания". "Благодаря использованию кадров Ethernet он выглядит как Ethernet и представляет расширение того,к чему пользователи давно привыкли".
Стоимость составляет другое достоинство Gigabit Ethernet. Данные о цене за порт для различных типов систем,включая разделяемый и коммутируемый Gigabit Ethernet, приводятся обычно на основании информации Dell'OroGroup и целей IEEE. Согласно этим данным, гигабитные системы имеют весьма привлекательные цены израсчета около 920 (разделяемый) и 1400 (коммутируемый) долларов за порт по сравнению с коммутируемымFDDI (1850 долларов) и ATM на 622 Мбит/с (2800 долларов).
"Интересно взглянуть на различия в ценах на маршрутизацию и коммутацию, - говорит Пасмор из Decisys. – Высможете получить маршрутизацию по цене коммутации. ASIC - это ASIC, и производителю изготовлениепродукта, "умеющего" осуществлять маршрутизацию на третьем уровне, обойдется во столько же, что и "неумеющего" это делать. Данное обстоятельство вызовет большие перемены в отрасли".
Gigabit Ethernet масштабируема и способна обеспечить весьма эффективную структуру из конца в конец. Крометого, миграция от существующих сетей к Gigabit Ethernet относительно проста. (Но это не означает, что GigabitEthernet вписывается без проблем в любую архитектуру, о чем мы поговорим в разделе обинтероперабельности.)
Два фактора оказываются не в пользу Gigabit Ethernet. Во-первых, она опирается на схему передачи безустановления соединения, причем пакеты имеют переменную длину. Во-вторых, несмотря на то что рабочаягруппа 802.3ab работает над спецификациями физического интерфейса для UTP Категории 5 протяженностью100 м, наиболее вероятной средой передачи для такой высокоскоростной технологии будет служитьоптоволокно, а это означает более высокие цены на оборудование.
Несмотря на плавность перехода от Ethernet 10/100 к Gigabit Ethernet в общем случае интероперабельность неявляется чем-то безусловным. Производители реализуют технологию каждый по-своему, а это означает, чтонекоторые продукты не смогут должным образом взаимодействовать друг с другом.
