Computerworld Россия продолжает публикацию статей, посвященных отмечающемуся в 1998 году 25-летию технологии Ethernet.

Через два с половиной года кропотливой работы специального комитета IEEE, в который вошел ряд светил сетевой отрасли, в сентябре был ратифицирован 802.3z - стандарт на Gigabit Ethernet.

Сетевые администраторы сети, измученные постоянными «заторами» при передаче данных, теперь получили в свое распоряжение новый класс простых, рассчитанных на высокую производительность маршрутизаторов, коммутаторов и серверов, которые можно использовать в магистралях локальных сетей.

Теперь после незначительной модернизации существующих каналов Fast Ethernet на 100 Мбит/с станет возможна передача трафика со скоростью 1 Гбит/с. Одновременно можно ускорить на порядок и каналы с настольными системами, заменив обычные 10-мегабитные соединения на коммутируемый полнодуплексный Fast Ethernet.

Пусть Ethernet развивается

Представьте себе (если отважитесь), что максимальный размер пакета Ethernet равен... 15 байт. То есть при скорости 10 млн. бит в секунду эта сеть фактически в состоянии передавать по 120 бит. Кошмар!

Увы, реальность ничем не лучше. Ведь именно так выглядят пакеты Ethernet (максимальный размер - 1500 байт) на гигабитных скоростях Gigabit Ethernet. Говорят, небольшой размер пакеты - это не страшно. Как бы не так!

Производители оборудования Gigabit Ethernet признают, что главная проблема кроется именно в столь незначительном размере пакетов. Допустим, по сети передаются исключительно пакеты максимального размера (хотя такой сценарий просто фантастичен). В таком случае для заполнения канала каждую секунду их будет требоваться 80 тыс. Даже многопроцессорный сервер, попытавшись обработать такую уйму прерываний, будет вынужден признать себя побежденным.

Подавляющее большинство производителей Ethernet-коммутаторов и сетевых плат подтверждают, что реальная проблема вызвана непомерной нагрузкой, которая ложится на процессор сервера в связи с обработкой пакетов. Большинство производителей полагают, что решить ее смогут новые сетевые платы, встроенные процессоры которых способны взять на себя часть вычислительной нагрузки сервера.

В действительности это не решение, а попытка все свалить с больной головы на здоровую. Теперь вместо сервера, тратившего свою процессорную мощность на обработку малюсеньких пакетов, этим будет заниматься процессор, перенесенный на сетевую плату.

И процессор, и буферная память стоят денег, причем независимо от того, где они установлены - на сервере или на сетевой плате. Непонятно, почему производители уверены, что перенос нагрузки с одного места на другое - это прекрасный выход. К тому же сетевые платы, берущие на себя часть обязанностей сервера, вряд ли окажутся дешевыми.

Почему производители упорно отказываются от пакетов большего размера? Из-за масштабных изменений, которые потребуется внести в стандарт Ethernet для использования пакетов большого размера. Производители утверждают, что сразу же возникнут серьезнейшие проблемы с обеспечением обратной совместимости, и все установленное оборудование Ethernet сразу же безнадежно устареет.

Прошу прощения. Не эти ли аргументы выдвигались и против Fast Ethernet? Разве стандартные 10-мегабитные сетевые платы совместимы с Fast Ethernet? Конечно, несовместимы - они «не понимают», что такое Fast Ethernet. Дело в том, что Fast и Gigabit Ethernet - это последовательное расширение, выходящее за рамки оригинального стандарта Ethernet. Почему же аналогичным образом нельзя решить вопрос с пакетами большого размера?

Сетевые соединения на 10/100/1000 Мбит/с либо конфигурируются вручную, либо, как это чаше происходит, автоматически настраиваются на доступную пропускную способность сети. Порты определяют уровень поддержки и взаимодействуют на наиболее приемлемом уровне, который по силам обоим. Разве нельзя поступить так же с пакетами?

В Token Ring аналогичный подход используется достаточно эффективно. В начале сеанса связи каждый промежуточный сервер, принимающий участие в передаче данных, указывает в пакете синхронизации максимальный размер пакета, который он в состоянии поддерживать, и конечные станции автоматически конфигурируют параметры своего сеанса передачи так, чтобы не превысить заданного значения.

Производителям оборудования Ethernet пора уже придать стандарту Ethernet вид, более приличествующий эпохе гигабитных скоростей.

- Кевин Толли, Network World, США

   
Добиться более высокой производительности можно с минимальными дополнительными инвестициями, проведя короткий курс обучения персонала и незначительно изменив конфигурацию уже установленного оборудования и приложений. Размер и формат пакетов Gigabit Ethernet те же, что и в других вариациях Ethernet. Кроме того, этот стандарт рассчитан на те же приложения, инструментальные средства управления, процедуры конфигурации и настройки, а также способы поиска и устранения неисправностей, которые сейчас используют администраторы сетей Ethernet.

Gigabit Ethernet предусматривает полнодуплексный контроль доступа к среде и многопользовательский доступ с выявлением коллизий на уровне доступа к среде.

Спецификация Gigabit Ethernet определяет поддержку многомодовых волоконно-оптических кабелей на расстоянии до 260 м при использовании волокна с диаметром 62,5 мкм и на расстоянии 550 м при использовании волокна диаметром 50 мкм. Спецификация также предусматривает организацию соединений и большей длины при использовании более дорогих компонентов, в частности длиной до 440 м из волокна диаметром 62,5 мкм, а также длиной до 3 км при использовании одномодового волокна. Кроме того, в состав 802.3z включена спецификация на технологию приема/передачи, получившую название 1000BASE-CX, которая поддерживает экранированный медный кабель длиной до 25 м.

Спецификация Gigabit Ethernet вобрала в себя изрядную часть технологических наработок из стандарта ANSI Fibre Channel.

Помимо возросшей полосы пропускания, стандарт на Gigabit Ethernet поддерживает новое поколение продуктов, которые могут маршрутизировать трафик между различными сегментами сетей на гигабитных скоростях - то есть в 100 раз быстрее, чем традиционные программные маршрутизаторы.

Фактически все современные технологии межсетевого взаимодействия полностью совместимы с Gigabit Ethernet ровно в той же степени, в которой они пригодны для традиционных Ethernet и Fast Ethernet.

Совместимость и полоса пропускания, безусловно, важные характеристики, но в конечном итоге на распространение технологии решающее влияние оказывают возможности, которые открываются перед пользователями. Благодаря Gigabit Ethernet сетевые администраторы могут теперь выполнять на серверах и настольных компьютерах намного более сложные приложения, требующие большей полосы пропускания. К таким приложениям относятся научные, инженерные и медицинские системы. С расширением полосы пропускания открываются перспективы для работы с мультимедиа-трафиком в Web, видео- и аудиоконференциями, появляются возможности для передачи видео и аудио по IP-сетям и дистанционного обучения.

Однако ни присущие Gigabit Ethernet достоинства, ни ратификация стандарта не облегчают сетевым администраторам выбор из многочисленных продуктов Gigabit Ethernet. При приобретении коммутаторов, модулей каскадирования, сетевых плат, маршрутизаторов, интерфейсов, систем буферизованного распространения необходимо проанализировать гарантии интероперабельности. Нужно выяснить, принимал ли тот или иной производитель участие в тестировании на совместимость, проводимом Консорциумом Gigabit Ethernet в университете Нью-Хэмпшира, и получил ли он сертификат о совместимости своих систем с продуктами других производителей.

Кроме того, следует выяснить, действительно ли выбранный продукт рассчитан на работу со скоростью 1 Гбит/с. Некоторые производители устанавливают интерфейсы Gigabit Ethernet на маршрутизаторы и коммутаторы, на самом деле предназначенные для работы с узлами Ethernet на 10/100 Мбит/с. Эти продукты легко узнать, поскольку их агрегативная пропускная способность составляет 2 или 3 Гбит/с.

Чтобы обеспечить надежную сетевую инфраструктуру, следует искать стандартное отраслевое устройство с агрегативной пропускной способностью при коммутации и маршрутизации в несколько десятков гигабит в секунду и десятков миллионов пакетов в секунду.

Убедитесь, что предлагаемые вам продукты были анонсированы не раньше 1997 года, когда впервые появился предварительный стандарт на Gigabit Ethernet.

Администраторы сети также должны знать об ограничениях Gigabit Ethernet, в частности о том, что любой канал длиннее 550 м требует использования одномодового кабеля, для чего, возможно, придется модернизировать кабельную инфраструктуру. Эти ограничения вызваны не оптическим потенциалом Gigabit Ethernet, а полосой пропускания, присущей оптическому волокну.

Несмотря на то что специалисты анализируют возможность подключения Gigabit Ethernet к настольным системам через неэкранированную витую пару Категории 5, экспертам необходимо уделять внимание магистральным соединениям с пропускной способностью в несколько десятков гигабит в секунду и коммутируемым инфраструктурам, способным поддерживать скорость в несколько сот гигабит в секунду, необходимую для удовлетворения спроса на полосу пропускания.

Кроме того, следует «прицениться» к оптическим технологиям, которые позволяют увеличить длину каналов Gigabit Ethernet вплоть до 100 км (сейчас она ограничена расстоянием в 5 км), возможно, за счет использования технологии мультиплексирования по длине волны Dense Wave Division Multiplexing. Эти усовершенствования предлагают интересные возможности для региональных и глобальных сетей.

Дуг Раби - вице-президент и директор по маркетингу подразделения Enterprise Infrastructure Products Group корпорации Lucent Technologies.