Технология Ethernet продолжает свое триумфальное шествие от рабочего стола до операторских сетей.
Термин «Ethernet» впервые был введен 1976 г. Робертом Меткалфом в статье «Ethernet: технология распределенной коммутации пакетов для локальных вычислительных сетей». Однако этому предшествовали многочисленные эксперименты в исследовательском центре Xerox в Пало Альто, где была построена экспериментальная сеть со скоростью передачи 2,94 Мбит/с — прообраз Ethernet.
В начале 1980 г. Xerox, DEC и Intel представили разработку, которая спустя три года воплотилась в стандарте IEEE 802.3, в результате чего Ethernet превратилась в открытую технологию. IEEE неоднократно дорабатывал спецификации Ethernet. Переход на недорогую неэкранированную «витую пару» породил новую разновидность Ethernet — 10BaseT, а применение волоконно-оптического кабеля для удаленных коммуникаций потребовало создания спецификации 10BaseF (до 2 км). Недорогим методом повышения производительности сети стала коммутация (см. Рисунок 1). Быстрая эволюция привела к созданию спецификаций с поддержкой скорости 100 Мбит/с (Fast Ethernet) по двум (100BaseTX) и четырем (100BaseT4) медным витым парам на расстоянии до 100 м, оптическому волокну (100BaseFX) на дальних расстояниях, а вскоре появились гигабитные версии для оптики и меди.
В 1993 г. в качестве альтернативы Fast Ethernet компании AT&T и HP предприняли попытку создания 100VG-AnyLAN — расширения 100BaseT, объединяющего поддержку Ethernet и Token Ring. Двумя годами позже 100VG-AnyLAN даже получила статус стандарта IEEE 802.12. В противовес принятому в Ethernet методу случайного доступа CSMA/ CD в ней были определены метод доступа Demand Priority и новая схема квартетного кодирования (Quartet Coding) с избыточным кодом 5В/6В. Эта технология отвечала требованиям приложений с гарантированным временем реакции сети, но испытания временем она не выдержала.
Надежды на широкое внедрение в локальных сетях других технологий с более высоким качеством обслуживания по сравнению с Ethernet, таких, как ATM, не оправдались, — простота, распространенность и низкая стоимость Ethernet оказались более привлекательным фактором. К 1997 г. на ее долю приходилось более 80% локальных сетей, она поддерживалась во всех популярных на тот момент стеках протоколов — TCP/IP, IPX и DECNet.
Коммутаторы (см. Рисунок 2) используются сегодня на всех уровнях сети, обеспечивая взаимодействие компьютеров в рабочих группах, их соединение с сетью и коммуникации между отдельными сетями. Современные коммутаторы поддерживают разнообразные дополнительные функции, в том числе определение приоритетов трафика, регулирование качества обслуживания (QoS), управления сетью и безопасность.
Потребность в подключении локальной сети к распределенной корпоративной сети или к Internet и в объединении нескольких локальных сетей привела к появлению маршрутизаторов (см. Рисунок 3). В функции маршрутизаторов входило принятие решения по выбору маршрута доставки пакетов, в том числе на основании различных параметров (загруженность, стоимость маршрута и т. д.). В современных маршрутизаторах применяется сложная аппаратная и программная технология, а два десятилетия разработки позволили создать оборудование, с помощью которого можно строить сети на базе протокола IP любого масштаба. Так что маршрутизаторы по праву составляют основу глобальной сети Internet.
Насчитывающая уже более чем 30-летнюю историю технология Ethernet сегодня завоевывает новые позиции. Изначально предназначавшаяся для локальных сетей, она вытеснила из них таких конкурентов, как ARCNet и Token Ring, и сегодня ее доля приближается к 100%. Хотя оборудование Fast Ethernet все еще составляет основную инсталлированную базу (порядка 80%), все активнее идет процесс перехода к гигабитным скоростям. Поставщики активного и пассивного сетевого оборудования для локальных сетей концентрируют свое внимание на продуктах «гигабит до рабочего стола».
Благодаря повышению скорости и качества услуг, Ethernet распространяется на смежные области — сети хранения данных, распределенные корпоративные и городские сети (Metro Ethernet), глобальные сети и сети доступа, что позволяет снизить стоимость предоставления услуг передачи голоса, видео и данных. Она становится основой конвергентных сетей нового поколения и применяется для прозрачного соединения удаленных офисов (L2 VPN, Ethernet over SDH). Стандарты IEEE, где определяются методы приоритезации трафика, назначения тегов, управления пропускной способностью, быстрой реконфигурации и резервирования ресурсов сети, позволяют обеспечить гарантированную доставку пакетов для критичных ко времени приложений.
Принятие стандарта 10 Gigabit Ethernet (IEEE 802.3ae) в 2002 г. способствовало дальнейшей экспансии Ethernet в городские и глобальные сети, внедрению этой технологии «операторского уровня» в корпоративных сетях (о развитии стандартов Ethernet подробнее рассказывается в статье Ханса Лакнера «Стандарты для меди и оптики» в этом номере «Журнала сетевых решений/LAN»). Ethernet широко используется в промышленных приложениях и для передачи голосовых потоков, а на уровне глобальных сетей является эффективной технологией доставки трафика IP. Поддержка большим числом производителей ведет к удешевлению оборудования Ethernet.
ИНЫХ УЖ НЕТ, А ТЕ ДАЛЕЧЕ...
История Ethernet неразрывно связана с историей компаний — основных производителей сетевого оборудования Ethernet. С момента появления Gigabit Ethernet рынок оборудования Ethernet и состав основных игроков существенно изменились. В 1998 г. на рынке коммутаторов Ethernet господствовали четыре компании Cisco Systems (37,3%), 3Com (15,7%), Cabletron Systems (13,8%) и Bay Networks (10,4%). На долю всех остальных приходилось лишь 22,8%.
|
| Рисунок 4. В 1998 г. лишь немногие устройства могли сравниться по мощности с коммутатором Lucent P550 Cajun Switch (пропускная способность семислотового устройства превышала 45 Гбит/с) и емкости (один модуль поддерживал 20 портов 10/100 Мбит/с или до четырех портов Gigabit Ethernet). |
Тогда же Bay Networks, специализирующаяся на решениях для передачи данных, и Northern Telecom, поставщик решений для рынка телефонии и телекоммуникаций, образовали новую компанию — Nortel Networks. В 2000 г. Cabletron Systems разделилась на независимые компании — Aprisma Management Technologies, Enterasys Networks, Riverstone Networks и Global Network Technology Services, а из состава Lucent Technologies (четырьмя годами ранее отделившейся от AT&T) выделилась Avaya, к которой перешла линейка оборудования для корпоративных сетей, в частности коммутаторы Cajun (см. Рисунок 4).
Стратегия основанной Робертом Меткалфом компании 3Com была достаточно непоследовательной. В конце 80-х гг. она даже разработала в партнерстве с Microsoft сетевую ОС 3+ Open, о которой сегодня мало кто помнит. В начале 90-х 3Com была заметно крупнее Cisco (в 1993 г. ее оборот составлял 723 млн долларов против 649 у Cisco), однако затем сосредоточилась на производстве плат сетевых адаптеров (NIC). Тем временем Cisco стремительно наращивала продажи на волне бума Internet, успешно продавая высокопроизводительные коммутаторы и маршрутизаторы. К 1996 г. оборот Cisco вдвое превзошел 3Com и превысил 4 млрд долларов, а в 2001 г. Cisco стала в девять раз крупнее. В прошлом году разрыв стал уже 20-кратным. От 3Com потребовались серьезные усилия для закрепления на рынке корпоративного сетевого оборудования. Если в 1995 г. сетевые платы составляли более половины ее бизнеса, то в прошлом году на их долю приходилось 16%.
По сравнению с другими лидерами рынка того времени Cisco Systems развивалась без серьезных потрясений, а ее история может служить иллюстрацией развития сетевых технологий (см. врезку «Основные вехи Ethernet»). Компанию основали в 1984 г. сотрудники Стенфордского университета Лен Бозак и Сэнди Лернер, назвав свое детище в честь города Сан-Франциско. Вскоре с помощью других специалистов они создали первый в мире многопротокольный маршрутизатор. Такое устройство потребовалось для реализации полноценного межсетевого соединения — необходимость в нем выявили эксперименты по сетевому взаимодействию зданий университетского городка через мосты и маршрутизаторы.
|
| Рисунок 5. Выпущенный в 1986 г. первый модульный многопротокольный маршрутизатор Cisco Advanced Gateway Server (AGS) позволил соединить устройства с различными интерфейсами с помощью протокола IP. Устройство содержало оперативную память емкостью 1 Мбайт, могло обрабатывать 200 пакетов/с, поддерживало соединения Ethernet, последовательные линии и ARPANET. Шасси имело несколько шин и девять слотов. Революционное на тот момент устройство оказало значительное влияние на развитие отрасли. |
Вслед за своим первым коммерческим продуктом, выпущенной в 1985 г. подсистемой MEIS, в 1986 г. Cisco удалось добиться серьезного успеха благодаря маршрутизатору Advanced Gateway Server (AGS) для Internet, функционирующему под управлением ОС, названной впоследствии Cisco IOS (см. Рисунок 5). Через год, получив первое финансирование, Cisco создает многопортовый коммуникационный интерфейс (Multiport Communication Interface, MCI) с четырьмя портами Ethernet и двумя последовательными портами, работающими со скоростями до T-1. Этот модуль функционировал как мост (второй уровень) и маршрутизатор (третий уровень модели OSI). В том же году в Cisco разрабатывают Interior Gateway Routing Protocol (IGRP) — протокол для создания крупных объединенных сетей. Имея к 1989 г. всего три продукта и 111 сотрудников, компания достигла оборота в 27 млн долларов и в следующем году вышла на NASDAQ. Через пару лет ее рыночная капитализация превысила 1 млрд долларов. В 1993 г. она запускает основные продуктовые линейки, а в следующем году зарабатывает 1 млрд долларов за год и становится крупным поставщиком многопротокольных сетевых устройств.
По данным Synergy Research, к концу 2002 г. Cisco лидировала во всех категориях управляемых коммутаторов с долей 70% и занимала ведущие позиции на мировом рынке маршрутизаторов IP, оборот которого через год превысил 7 млрд долларов. В регионе EMEA по числу портов компания опережает HP, 3Com и Nortel (см. Рисунок 6).
ОСНОВНОЙ ЭЛЕМЕНТ
Коммутаторы Ethernet — основной элемент корпоративных локальных сетей и информационной инфраструктуры современного бизнеса. Аналитики In-Stat/MDR ожидают, что в ближайшие годы по-прежнему будет расти спрос на коммутаторы третьего уровня и коммутаторы Gigabit Ethernet, развертываемые на границе сети, а сами локальные сети станут более высокоскоростными и интеллектуальными в связи с расширением функциональности пограничного оборудования.
Наряду с улучшением мировой экономической ситуации рыночному развитию будет способствовать увеличение количества и видов подключаемых к корпоративным сетям клиентских устройств, передача конвергентного трафика (голос, видео, данные), интеграция проводных и беспроводных сетей, необходимость удаленного подключения сотрудников, партнеров, офисов, обновление парка оборудования после трехлетнего сокращения бюджетов на ИТ, а также потребность в новых продуктах со встроенными функциями безопасности. По прогнозам In-Stat/MDR, к 2008 г. годовой объем мирового рынка корпоративных коммутаторов превысит 500 млн портов — это втрое больше, чем в 2002 г.
Данное оборудование представлено широким спектром устройств. Коммутаторы с интерфейсами 100 Мбит/c, 1 и 10 Гбит/c выпускаются в модульной и фиксированной конфигурации. Модульные шасси обладают большей гибкостью и позволяют наращивать пропускную способность и/или функциональность устройства. Коммутаторы третьего уровня выполняют распределенные функции коммутации и маршрутизации на аппаратном уровне (для каждого порта) на скорости среды передачи. Модульные и фиксированные коммутаторы Ethernet уровней с четвертого по седьмой с балансировкой нагрузки реализуют коммутацию второго уровня со скоростью среды передачи, распределение трафика по портам и функции третьего уровня. Производители коммутаторов переходят от гонки за гигабитами и «пакетами в секунду» к внедрению функций, обеспечивающих предоставление дополнительных сетевых услуг.
Чтобы сохранить инвестиции заказчиков, производители предусматривают возможность установки в новые шасси прежних интерфейсных модулей. В 1995 г. компания Cabletron, один из лидеров рынка того времени, выпустила коммутатор MMAC Plus (позднее получивший название Smart Switch 9000), где была реализована идея полностью распределенной обработки пакетов. По сути это было пассивное шасси, не нуждавшееся в модуле управления. Компания разработала для него три поколения модулей, наращивая его производительность и функциональность. Заложенные в MMAC Plus идеи получили свое развитие в появившемся в 1997 г. продукте Smart Switch 6000 (впоследствии Matrix E6), причем это шасси, унаследованное Enterasys, оказалось долгожителем: последние модули для него были сняты с производства в прошлом году.
До сих пор выпускается и представленный в 1998 г. маршрутизатор Smart Switch Router (впоследствии XP) — первое в отрасли аппаратное решение (Hardware Based Router), производительности которого оказалось достаточно для обработки пакетов со скоростью среды передачи данных вне зависимости от поддерживаемых функций (таких, как списки контроля доступа ACL). Для него было создано четыре поколения модулей управления и три поколения линейных модулей.
Год спустя Enterasys внедрила технологию Multilayer Frame Classification, получившую свое дальнейшее развитие в технологии Enterasys Secure Networks, и удачно вписалась в растущий сегодня спрос на сетевую безопасность. С ее помощью коммутаторы могли классифицировать пакеты в соответствие VLAN, присваивать им приоритеты, организовывать ACL по атрибутике L2-L4, осуществлять аутентификацию пользователей при подключении к сети с последующей авторизацией (позднее аналогичные задачи стали решать с помощью стандарта 802.1x). С момента выпуска компанией в 2000 г. шасси с Matrix E7 до новейших мультитерабитных маршрутизаторов ядра Matrix X Series она развивает идеи, заложенные еще в MMAC Plus и Matrix E-6, такие, как распределенная обработка, отсутствие модулей управления, пассивные шины. Эти шасси позволяют использовать модули Matrix различных выпусков.
Антон Минаков, технический консультант Nortel по корпоративным сетям, выделяет в стратегии развития компанией линейки продуктов коммутаторов/маршрутизаторов Ethernet такие направления, как безопасность (контроль доступа, аутентификация IEEE 802.1x, политики пользователей, SSH, SNMPv3, SSL и HTTPS), резервирование и отказоустойчивость (в случае модульных решений — стека и шасси), распределенный многоканальный транкинг (Distributed MLT), гибкость при наращивании емкости портов, высокая плотность портов и производительность, РоЕ, а также интегрированные услуги, включая их простое развертывание и поддержку QoS. Упомянутые подходы нашли отражение в недавно появившейся серии устройств Nortel Ethernet Routing Switch 5500. От статической маршрутизации на третьем уровне здесь планируется перейти к динамическим протоколам маршрутизации. Наиболее вероятным направлением эволюции коммутаторов ядра корпоративной сети он считает функции по обеспечению безопасности, способные предотвратить возможную угрозу как от вирусов, так и от атак несмотря на большие поддерживаемые скорости.
С прошлого года 3Com, наращивая мощность решений, выпускает терабитные коммутаторы для ядра корпоративной сети. Так, одной из последних новинок компании стал 3Com Switch 8800 с пропускной способностью 1,4 Тбит/c. Каждый его модуль представляет собой независимый коммутатор второго/третьего уровня. 3Com Switch 8800 в состоянии обслуживать сети из более чем 10 тыс. узлов. В планах 3Сom на 2006 г. — выпуск модулей для коммутатора 8800 с поддержкой IPv6 и MPLS (многопротокольной коммутации по меткам). Наряду с «тяжелыми» коммутаторами 3Com намерена развивать линейки маршрутизаторов различных уровней, системы обеспечения безопасности сетей. В прошлом году она выпустила модули с пропускной способностью 10 Гбит/с для коммутаторов серии 7700.
На рынке оборудования Ethernet сегодня представлено огромное число производителей с продуктами самого разного класса. В бизнесе некоторых компаний, в частности Allied Telesyn, исторически специализирующейся на сетевых решениях и системах сопряжения Ethernet, эта технология занимает не менее важное место, чем у 3Com. Расширив свою сферу деятельности, Allied Telesyn реализует широкий спектр технологий доступа, агрегирования, магистрального и базового транспорта. Развивая с 2003 г. стратегию IP all the Way, компания предлагает сквозное решение IP/ Ethernet для предоставления услуг Triple Play (голос, видео и данные).
В прошлом году Allied Telesyn объявила о начале продаж многоуровневого (L3/L7) коммутатора AT-8948, поддерживающего коммутацию IPv4 и IPv6 третьего уровня на скорости среды передачи. Он предназначен для построения производительных сетей доступа в комбинированных приложениях передачи видео, данных и речи. Почти одновременно компания выпустила модуль 10GbE для своего многоуровневого модульного коммутатора SwitchBlade. Аппаратная поддержка протокола IPv6 позволяет преодолеть нехватку IP-адресов, а 10-гигабитные скорости дают возможность агрегировать связи в крупных или загруженных сетях. Представленный недавно коммутатор AT-9900 осуществляет маршрутизацию IPv4 третьего уровня на скорости среды передачи, предлагает усовершенствованные функции QoS для трафика мультимедиа и высокопроизводительную маршрутизацию IPv6 Multicast.
ЦЕНА И СКОРОСТЬ
В последнее время мировой рынок коммутаторов Ethernet растет по числу портов на 15—16% ежегодно, при этом совокупный оборот производителей падает на 10—12%, что говорит о быстром снижении стоимости в расчете на порт. По поставкам модульных коммутаторов Gigabit Ethernet лидерами остаются компании Cisco, HP ProCurve Networking, Nortel, Enterasys, Foundry и Extreme. Хотя Cisco Systems опережает конкурентов с большим отрывом, HP ProCurve Networking удалось в последнем квартале прошлого года увеличить свою долю на рынке управляемых коммутаторов Ethernet в EMEA до 17%.
По данным Dell?Oro Group, в последнем квартале 2004 г. мировые поставки модульных гигабитных портов впервые превзошли объем поставок портов Fast Ethernet, а продажи портов 10GbE выросли на 70%. Специалисты HP ProCurve Networking считают, что в ближайшие три года ежегодное снижение стоимости портов Ethernet составит 15—25% (без учета 10-гигабитных портов). В качестве наиболее вероятного рассматривается сценарий, когда снижение стоимости портов 10/100 Мбит/с замедлится, а цены на медные гигабитные порты продолжат свое падение.
Ожидается, что в текущем году оборот мирового рынка сетевого оборудования с поддержкой скорости 10 Гбит/c достигнет 570 млн долларов, а к 2009 г. — 3,3 млрд долларов. В 2002 г. оборудование 10GbE стоило 40—100 тыс. долларов за порт, а позволить себе такие расходы могли лишь операторы магистральных сетей связи. К концу 2004 г. порт стоил существенно дешевле, например 15 800 долларов для двухпортового модуля J4874A для ProCurve 9300m. Прежде нишевая технология 10GigE превращается в решение для массового рынка.
Как отмечает Вадим Плесский, менеджер по развитию бизнеса HP ProCurve Networking в России, снижение стоимости 10-гигабитных интерфейсов может вызвать активный интерес к технологиям 10GbE. В HP ProCurve Networking считают, что в дальнейшем цены на 10-гигабитные интерфейсы стабилизируются на уровне, предложенном для модели HP 3400cl (трансиверы X2) — около 820 долларов, а цены для интерфейсов на магистральные коммутаторы (трансиверы XENPACK) в этом году практически не изменятся — падение цен случится не ранее 2006 г. Стоимость гигабитных портов коммутаторов уровня доступа в ближайшей перспективе может упасть до 95—130 долларов. Недорогие неуправляемые гигабитные восьмипортовые коммутаторы для малых офисов, домашних сетей и рабочих групп (например, ZyXEL OMNI LAN Switch G8) продаются сегодня по 130—150 долларов (за все устройство).
|
| Рисунок 7. На выставке CeBIT 2005 продемонстрирован маршрутизатор Cisco Carrier Routing System (CRS-1) с самой высокой в мире производительностью в 92 Тбит/с. В его разработку инвестировано полмиллиарда долларов. Маршрутизатор оснащен новой версией Cisco IOS под названием IOS XR на базе микроядра, что отвечает требованиям модульности компонентов и способствует изоляции отказов и самовосстановлению, а также повышению уровня доступности системы. CRS-1 позволяет создавать «логические маршрутизаторы», ассоциируя с ними линейные платы и процессоры для предоставления различных услуг клиентам. |
Уверенными темпами растет рынок высокопроизводительных маршрутизаторов. В прошлом году продажи маршрутизаторов с интерфейсами 10GbE выросли на 66%. Операторы вновь вкладывают деньги в инфраструктуру в связи с быстрым ростом пользователей широкополосных услуг. Производители увеличивают пропускную способность маршрутизаторов и переходят на высокоскоростные интерфейсы. Cisco принадлежит 55% этого рынка, однако сопоставимая доля (почти 40%) — у Juniper Networks. В мае 2004 г. Cisco анонсировала новую платформу CRS-1 (см. Рисунок 7) — маршрутизатор операторского класса с масштабированием до 92 Тбит/с (1152 интерфейсов на 40 Гбит/с), первой в отрасли программируемой микросхемой ASIC на 40 Гбит/с и новой ОС с микроядром IOS-XR, а Juniper выпустила в декабре маршрутизатор TX Matrix.
Недавно Lucent Technologies, Bell Labs и FCI удалось достигнуть скорости передачи данных по электрическим проводникам 25 Гбит/с. Теоретически это позволяет создавать коммутаторы с внутренней пропускной способностью 100 Гбит/с. В числе перспективных направлений — оптическая коммутация и маршрутизация. В конце 1999 г. Lucent впервые продемонстрировала прототип полностью оптического устройства, где оптические потоки коммутировались с помощью микрозеркал (технология MicroStar), а вскоре анонсировала оптический маршрутизатор WaveStar LambdaRouter c производительностью 10 Тбит/с. Сегодня в Bell Labs продолжается совершенствование этого оборудования. Ожидается, что интегрированные фотонные устройства позволят внедрить новые методы формирования сигнала, коммутации и обработки данных.
НОВЫЕ РОЛИ
Производительность современных моделей коммутаторов ядра сети варьируется от 400 Гбит/с до 1,5 Тбит/с, и традиционный путь развития предполагает дальнейшее наращивание их мощности. Кроме того, поставщики сетевого оборудования корпоративного класса переходят к расширению его функциональности. Это сопровождается все большей специализацией устройств ядра сети и ее периферии. У корпоративных заказчиков появляются новые требования в таких областях, как информационная безопасность, надежность и конвергенция — передача в сети разнородного трафика (голоса, видео и данных).
В HP ProCurve Networking считают, что в коммутаторах имеет смысл реализовать те технологии, внедрение которых не замедляет передачу трафика (такие, как препятствующая распространению вирусов в сети технология HP Virus Throttling). Между тем интеграция функций межсетевого экрана или фильтрации по сигнатурам ведет к падению производительности, поэтому подобную функциональность лучше использовать на периметре сети, возложив на пограничные устройства функции принятия решений (включая аутентификацию, приоритезацию трафика и проч.), а в ядре применять мощные коммутаторы. В такой модели коммутаторы ядра сети осуществляют коммутацию между интеллектуальными устройствами на ее границе, используя уже имеющуюся информацию, что позволяет добиться лучшей масштабируемости и снижения затрат.
В 3Com полагают, что интеллект должен присутствовать как в коммутаторах уровня доступа, так и в ядре сети, а среди тенденций развития коммутаторов уровня доступа с учетом потребностей бизнеса отмечают повышение эффективности обработки трафика, поддержку QoS, классификацию и маркировку/перемаркировку трафика, приоритетную обработку трафика критичных приложений, контроль трафика в сети благодаря поддержке маршрутизации, использование расширенных списков доступа для фильтрации, а также поддержку механизмов обеспечения высокой доступности (отказоустойчивые конфигурации и резервирование компонентов, стеки с «горячей» заменой, отказоустойчивые сети на основе протоколов Rapid Spanning Tree и LACP). Важным направлением является расширение безопасности и управляемости, поддержка коммутаторами возможностей аутентификации, авторизации и отслеживания действий пользователей проводных и беспроводных сетей, безопасное управление (SSH and SNMPv3) в территориально распределенных инсталляциях.
Многие современные коммутаторы поддерживают аутентификацию IEEE 802.1x (Port Based Network Access Control, контроль доступа к сети на уровне порта) и передачу мультимедийного трафика (приоритезацию трафика и IGMP). Наделение их дополнительными функциями может способствовать увеличению оборота данного рынка, компенсируя снижение стоимости портов Ethernet.
С ростом беспроводных сетей у коммутаторов появляется еще одна обязанность: в крупных корпоративных сетях с большим количеством беспроводных точек доступа коммутаторы, агрегирующие трафик беспроводных клиентов, выгоднее наделять дополнительными возможностями аутентификации и авторизации, применяя недорогие «неинтеллектуальные» точки доступа. Как отмечает Лев Бокштейн, технический директор представительства Enterasys Networks в России и СНГ, распространение беспроводных сетей, во-первых, усугубило проблемы обеспечения безопасности и стимулировало развитие соответствующих областей, а, во-вторых, привело к созданию специализированных коммутаторов, работающих как контроллеры группы точек доступа. Это позволяет использовать более дешевые точки доступа и уменьшать количество производимых вручную операций, правда, централизация управления ставит вопрос о надежности решения.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Классическая технология Ethernet не задумывалась как технология транспортных сетей. Ей были свойственны такие недостатки, как разделяемая среда с эффективным использованием 60—70% пропускной способности из-за коллизий, негарантированное качество, отсутствие механизмов приоритезации. Однако, став стандартом де-факто в локальных сетях, Ethernet все активнее захватывает смежные области.
В настоящее время коммутаторы (если это не самые дешевые устройства) поддерживают приоритезацию (IEEE 802.1p), виртуальные сети (VLAN, 802.1q), Spanning Tree (IEEE 802.1d). На сетевом уровне добавились возможности MPLS. В последние годы идет неуклонный процесс проникновения Ethernet в операторские сети. Считается, что, когда объемы трафика IP в глобальной сети приближаются к 80%, использование Ethernet становится обоснованным и технически, и экономически.
Аналитики In-Stat/MDR предсказывают быстрый рост продаж такого оборудования, как маршрутизаторы видео (Gigabit Ethernet Video Router), необходимые, прежде всего, для предоставления услуг цифрового телевидения. К 2009 г. данный рынок может вырасти с 63 до 930 млн долларов. Эти маршрутизаторы поддерживают развитые методы сжатия видео и позволяют развертывать конвергентные сети IP для реализации услуг, выходящих за рамки Triple Play, включая HDTV, вставку местной рекламы и программ, «игры по запросу».
По мнению Кирилла Терлекчиева, главы представительства компании MRV Communications в России, наиболее актуальной и интересной темой в области операторских решений Ethernet являются технологии MPLS и VPLS. Услуги виртуальных частных локальных сетей (Virtual Private LAN Services, VPLS) или VPN второго уровня позволяют объединять распределенные локальные сети с прозрачной передачей пакетов Ethernet по операторской сети. С помощью технологии VPLS операторы могут предлагать заказчикам широкий спектр прибыльных услуг при небольших начальных затратах и хорошо масштабируется.
Как отмечает Максим Медведев, директор по продукции представительства ZyXEL, в России происходит переход от магистральных сетей ATM к IP, что влечет замену ATM DSLAM на IP DSLAM, а с внедрением новых услуг, таких, как передача голоса и видео по IP, этот процесс становится по сути неизбежным. Тенденцией также является увеличение плотности портов и отказоустойчивости оборудования доступа. Триумфальное шествие Ethernet от рабочего стола до операторских сетей будет продолжаться. Много когда-то передовых идей кануло в Лету, а Ethernet был и остается, поэтому компания, стремящаяся обеспечить себе будущее на сетевом рынке, должна серьезно заниматься этой технологией, считает он.
В последние годы на Ethernet возлагаются не свойственные ей ранее задачи. Доступность и относительная дешевизна оборудования Ethernet делают ее привлекательным решением по сравнению с многочисленными стандартами промышленных сетей. Она превращается в основу следующего поколения сетей промышленной автоматики и сетей управления зданиями, интегрированных с информационными сетями.
Над снижением стоимости и энергопотребления устройств Ethernet продолжает работать Intel, используя для этого последние разработки в архитектуре устройств и достижения в области производства. Устройства Ethernet, производимые по методике процесса 90 нм, имеют в два раза меньшие размеры и потребляют в три раза меньше мощности, чем аналогичные устройства, изготовленные по технологии 130 нм. Совершенствование микросхем коммутаторов GbE позволило достичь более детерминированной пропускной способности на скорости среды передачи, свести к минимуму задержки, добиться высокой скорости коммутации второго уровня, маршрутизации третьего уровня, классификации и фильтрации уровней со второго по седьмой.
Как считает Александр Гольцов, технический директор компании «Энвижн Груп», технология Ethernet будет использоваться еще очень долго, хотя бы в силу огромной базы инсталлированного оборудования. Кроме того, она не требует кардинальной модернизации при добавлении новых возможностей, поэтому предприятия могут задействовать разные компоненты и постепенно обновлять свои сети, чтобы они отвечали требованиям новых приложений.
По мнению Льва Бокштейна, бурное развитие Ethernet было обусловлено тем, что варианты Ethernet, начиная со 100BaseX, базировались на физическом уровне уже существующих и хорошо проработанных технологий. Так, в Fast Ethernet использованы некоторые элементы FDDI, в Gigabit Ethernet — Fibre Channel, в 10GbE — OC-192 (хотя последнее справедливо лишь отчасти, поэтому стандарт разрабатывался более трех лет). Готовых решений больше нет, однако прогресс на этом не остановится. Следующим шагом в развитии Ethernet могут стать решения со скоростью обмена данными до 40 Гбит/с, однако некоторые эксперты считают, что следует ожидать перехода к 2009 г. сразу к 100 Гбит/с.
В представлении самого Роберта Меткалфа, потенциал Ethernet позволяет развивать эту технологию во всех направлениях (up, down, over и across). Это означает увеличение скорости Ethernet, его распространения на еще не охваченные сетями компьютеры и микропроцессорные устройства, внедрение в беспроводных сетях Wi-Fi и WiMax, использование Ethernet в качестве связующего звена между локальными и глобальными сетями. «Операторский Ethernet» приведет, по его мнению, к постепенному вымиранию T-1 и SONET/SDH как устаревающих технологий. Заказчики смогут получить намного более дешевую пропускную способность и значительно более высокие скорости.
Сергей Орлов — обозреватель «Журнала сетевых решений/ LAN». С ним можно связаться по адресу: sorlov@lanmag.ru.
Как живешь, Ethernet?
Сколько технологий и течений 1970-х гг. сохраняют ведущие позиции в настоящее время и отличаются достаточной приспособляемостью, чтобы с триумфом войти в XXI век? Если вы подумали о Betamax, магнитных браслетах и туфлях на платформе, то ошиблись. Прежде всего следует назвать персональные компьютеры, VHS и Ethernet. Несмотря на более чем 20-летнюю историю и жесткую конкуренцию со стороны других технологий, сеть Ethernet все еще полна сил.
Технология Ethernet была разработана в 1970-е гг. и достигла лидирующего положения на рынке локальных сетей к середине 1980-х. Когда сети Token Ring начали демонстрировать превосходство перед Ethernet в вопросах надежности, управляемости и (по крайней мере, потенциальной) производительности, Ethernet-сообщество вдохнуло в нее новую жизнь. После того как в 1990 г. был принят стандарт 10BaseT, возник рынок сетевых карт, конкуренция на котором отличалась особой бескомпромиссностью. Появилось также множество все более дешевых и все более интеллектуальных концентраторов. Это позволило Ethernet прочно обосноваться и занять лидирующее положение в среде локальных сетей. В 1990-е гг. 10BaseT отвоевал у Token Ring значительную долю рынка; более половины поставляемых в настоящее время сетевых карт ориентированы именно на 10BaseT.
Сетевые карты, концентраторы и кабели для 10BaseT выделялись прежде всего ценой. После стандартизации 10BaseT появилось несколько новых технологий Ethernet. Среди самых выдающихся новинок можно назвать коммутацию Ethernet и Fast Ethernet, хотя и стековые концентраторы играли все большую роль. Вдобавок два предлагаемых расширения Ethernet призваны улучшить способность доставки наиболее критичной к задержкам информации: видео- и мультимедийных данных.
«Журнал сетевых решений/LAN», №1, 1995, стр. 26
Ethernet — испытание на живучесть
Ethernet, возникшая как сетевая технология с разделением среды передачи, а именно коаксиального кабеля, эволюционировала вместе с изменениями запросов пользователей. Соответствуя самым последним требованиям к кабельной проводке, стандарт Ethernet распространяется теперь на такие среды передачи данных, как оптическое волокно и неэкранированная витая пара. Побудительными мотивами перехода к этим средам стало быстрое и всепроникающее распространение локальных сетей в коммерческих, правительственных и другого рода организациях, а также потребность в эффективном и экономичном управлении и обслуживании данных сетей.
Коммутация в Ethernet была разработана с целью расширения доступной для серверов и рабочих станций пропускной способности. Появление недорогих коммутаторов для локальных сетей предопределило переход к разреженным и частным (выделенным) сетям с помощью микросегментации. По данным International Data Corp. (IDC), рынок коммутаторов за последний год вырос на 390% — от 413 тыс. портов в 1994-м до более чем 2 млн портов в 1995-м. Без относительно недорогих коммутаторов для локальных сетей с малым временем ожидания подобный скачок был бы невозможен.
Самая последняя новинка среди стандартов Ethernet — Fast Ethernet 100BaseT — не оказала пока существенного влияния на рынок продуктов для локальных сетей. Продукты для сетей на 100 Мбит/с, по мере того как все больше поставщиков вступают в игру, становятся все доступнее по цене. Fast Ethernet обеспечивает элегантный и плавный путь миграции от разделяемого и коммутируемого 10BaseT к разделяемому и коммутируемому 100BaseT.
«Журнал сетевых решений/LAN», 1996, №4, стр. 61
Стековые концентраторы: царь горы
В «античные» времена сетевых технологий (скажем, около 1992 г.) стековые концентраторы были недорогими устройствами с возможностями, применение которым можно было найти только в организациях с элементарными требованиями к объединенным сетям. Предприятиям же, нуждавшимся в дополнительной функциональности, например в управлении или избыточности, не оставалось иного выбора, как вкладывать средства в дорогостоящие модульные концентраторы со множеством функций. Сегодня, однако, граница по цене и производительности, традиционно отделявшая стековые концентраторы от модульных, более расплывчата: последнее поколение стековых концентраторов обладает богатыми функциональными возможностями при невысокой цене.
Все большее число пользователей считают стековые концентраторы жизнеспособным решением — возможно, даже более жизнеспособным, чем модульная альтернатива. Энтузиазм верных сторонников стековых концентраторов крепнет день ото дня. Однако основана их верность на достоинствах или на личных предпочтениях — вопрос спорный. « Волна интереса со стороны потребителей захлестнула и поставщиков, многие из которых торопятся выпустить стековые концентраторы. В результате цена продолжает падать (концентраторы младшего класса стоят от 50 долларов за порт), в то время как интеграция функций, ранее доступных только в модульных концентраторах старшего класса (например, поддержка удаленного мониторинга RMON, отказоустойчивость, высокоскоростные порты), продолжается.
«Журнал сетевых решений/LAN», №2, 1997, стр. 85
Gigabit Ethernet набирает скорость
Это модно. Это круто. А при скорости 1000 Мбит/с — это определенно далеко не тот Ethernet, что прежде. Современная версия наших безотказных помощников — Ethernet на 10 и 100 Мбит/с — способна обеспечить «турбопроизводительность» без тех сложностей, что характерны для таких технологий, как ATM. Но насколько реальны шансы Gigabit Ethernet стать моделью этого года?
Отраслевые исследования предсказывают безоблачное будущее технологии Gigabit Ethernet. «По мнению многих, Gigabit Ethernet представляет следующую волну технологии, — утверждает Дэвид Пасмор, президент Decisys. — А с началом внедрения она займет место на магистрали в территориальной сети». Рост числа пользователей Fast Ethernet приведет к необходимости организации трактов Gigabit Ethernet между коммутаторами Fast Ethernet, а также подключения настольных коммутаторов к магистрали.
В связи с этими успехами Gigabit Ethernet многие стали задаваться вопросом, как это скажется на ATM. По словам Дэвида Родевальда, директора по корпоративным связям в Xylan, ATM не будет испытывать заметного давления со стороны Gigabit Ethernet. «Телекоммуникационные компании создают инфраструктуру ATM в своих глобальных сетях, — говорит он. — Для организации бесшовного интерфейса с глобальной сетью конечный пользователь должен будет иметь ATM». Таким образом, Родевальд полагает, что две технологии будут сосуществовать.
Главное достоинство Gigabit Ethernet состоит, по выражению Джефа Мартина, менеджера по маркетингу продуктов в Bay Networks, «во второй части названия». «Благодаря использованию кадров Ethernet он выглядит как Ethernet и представляет расширение того, к чему пользователи давно привыкли».
«Журнал сетевых решений/LAN», №3, 1998, стр. 64
Многоуровневая коммутация: между строк
Производители рекламируют коммутаторы и маршрутизаторы с функциями второго, третьего и четвертого уровней. Как отделить факты от вымысла? Характеристика «путаница» даже близко не отражает сегодняшнее состояние рынка сетевого оборудования. При таком обилии противоречивой информации о коммутаторах, маршрутизаторах и так называемых маршрутизирующих коммутаторах и коммутирующих маршрутизаторах — не говоря уже о жаркой дискуссии об «уровнях» — вряд ли кто-нибудь способен внятно объяснить, что все же делает большая часть оборудования. Современные многоуровневые коммутаторы выполняют как коммутацию, так и высокоскоростную маршрутизацию, причем дополнительные возможности реализуются с помощью специализированных интегральных схем ASIC, а не программного обеспечения, как у унаследованных маршрутизаторов.
Многоуровневые коммутаторы бывают нескольких типов. Некоторые производители заявляют, что их системы могут работать на втором, третьем, четвертом и даже более высоких уровнях. Однако один взгляд на модель OSI показывает, что коммутация четвертого уровня является фикцией, так как все относящиеся к коммутации функции осуществляются на уровне не выше третьего. Тем не менее способность системы анализировать информацию прикладного уровня может оказаться полезной — в частности для управления трафиком.
«Журнал сетевых решений/LAN», №5, 1999, стр. 75
Основные вехи Ethernet
1970 Норм Абрамсон создает в Гавайском университете первую пакетную радиосеть ALOHAnet.
1972 Роберт Меткалф в своей диссертации приводит первое описание EtherNet.
1974 Винт Серв и Роберт Канн публикуют работу «Протокол для взаимодействия пакетных сетей». Впервые используется термин «Internet».
1977 В США Роберт Меткалф, Дэвид Боггс, Чарльз Такер и Батлер Лэмпсон получают патент на «многоточечную систему обмена данными с механизмом обнаружения коллизий».
1978 Винт Серт, Дэнни Коэн и Стив Кроке разрабатывают план выделения функций маршрутизации TCP в отдельный Internet Protocol (IP).
1979 Роберт Меткалф создает компанию 3Com и становится консультантом Digital Equipment Corporation (DEC). Ethernet решено стандартизировать.
1980 Digital, Intel и Xerox представляют в IEEE результаты проекта DIX по созданию сетей Ethernet со скоростью 10 Мбит/с. Формирование рабочей группы IEEE 802.
1981 3Com демонстрирует трансивер Ethernet с поддержкой 10 Мбит/с.
1982 Публикация стандарта Ethernet на 10 Мбит/с. 3Com выпускает первый продукт — сетевую плату EtherLink для ПК. Intel начала поставки контроллеров Ethernet.
1983 Принятие стандарта IEEE 802.3.
1984 Лен Бозак и Сэнди Лернер учреждают компанию Cisco Systems. 3Com начинает поставки сетевого сервера 3Server и выходит на фондовый рынок.
1985 Принятие стандарта IEEE 802.3-1985 (10Base5) со скоростью 10 Мбит/с с использованием коаксиального кабеля 50 Ом. Cisco выпускает свой первый продукт MEIS Subsystem. Начинается массовое внедрение Ethernet. Для продвижения волоконно-оптического варианта Ethernet на базе подразделения Palo Alto Research Center (PARC) создана компания SynOptics Communications.
1986 Cisco начинает поставки первого в отрасли многопротокольного маршрутизатора AGS, маршрутизатора доступа FGS и создает ОС, позднее названную Cisco IOS. Пол Саверино основывает компанию Wellfleet Communications, специализирующуюся на производстве сетевых устройств (таких, как маршрутизаторы).
1987 3Com продает 500-тысячный адаптер Ethernet и выпускает сетевой адаптер EtherLink со скоростью 10 Мбит/с. В Cisco разрабатывают Interior Gateway Routing Protocol (IGRP) — первый протокол для создания больших объединенных сетей.
1988 Cisco анонсирует средства маршрутизации IP в сетях SONET/SDH и быстрый сетевой интерфейс Multiport Communications Interface (MCI) с функциями моста/маршрутизатора.
1990 Cisco выпускает новую версию маршрутизатора AGS+ и выходит на операторский рынок. Роберт Меткалф покидает 3Com.
1991 Принятие стандарта 10BaseT (802.3i) — Ethernet по неэкранированной витой паре (UTP).
1992 Переход с Ethernet по коаксиальному кабелю к UTP в соответствии со стандартами СКС (TIA-568 & ISO 1801). Для подключения пользователей в сети 10BaseT применяются концентраторы, на магистрали используется оптика (FOIRL/10BASE-FL). SynOptics приступает к поставкам концентраторов 10BaseT. 3Com выпускает первый стековый концентратор Ethernet.
1993 Создание Fast Ethernet Alliance. Cisco приступает к продажам высокопроизводительных маршрутизаторов серии 7000.
1994 Cisco представляет первый компактный полнофункциональный маршрутизатор Cisco 2500 Series для небольших удаленных офисов. Программная маршрутизация отделяется от аппаратной. Разработка технологии IP Multicast для доставки данных, голоса и видеопотоков многим пользователям. Появление технологии управления качеством обслуживания в сети (QoS). Intel поставляет заказчику первую сетевую плату 10/100. 3Сom открывает офис в России. Путем слияния компаний Synoptics и Wellfleet образована Bay Networks.
1995 Fast Ethernet стандартизирован комитетом IEEE в документе 802.3u. Рабочая группа IEEE 802.3z приступает к разработке Gigabit Ethernet. Cabletron Systems начинает поставки коммутатора MMAC Plus (позднее Smart Switch 9000) — первого устройства, где реализована идея распределенной обработки пакетов, не требующего модуля управления и использующего пассивное шасси с пассивной шиной.
1996 Создание Gigabit Ethernet Alliance. Выпуск первого маршрутизатора Cisco 12000 Series для поставщиков услуг и заказчиков с высокими требованиями к масштабированию магистральных сетей IP. Это первый распределенный модульный маршрутизатор, допускающий более чем 100-кратное масштабирование без замены оборудования.
1997 Cisco продает первый миллион маршрутизаторов 2500, завершает разработку технологии Tag Switching, предшественницу Multiprotocol Label Switching (MPLS). Intel начинает поставки первых контроллеров 10/100 на одном кристалле. BayNetworks приобретает Rapid City — производителя маршрутизирующих коммутаторов L2/L3 — и выпускает первый такой продукт Accelar 1000.
1998 Принятие стандарта IEEE 802.3z (Gigabit Ethernet в оптических соединениях и на 25 м по витой паре). Появление шассийных коммутаторов по цене стековых, шассийная технология стала массовой. HP выпускает коммутатор ProCurve Switch 4000m. Cisco предлагает технологию Architecture for Voice, Video and Integrated Data (AVVID). BayNetworks поглощена компанией Nortel с образованием Nortel Networks. Выпуск коммутатора Baystack 450 с отказоустойчивым стеком. Alteon WebSystems разработала коммутаторы приложений. В Bell Labs подготовили к выпуску полностью оптический маршрутизатор.
1999 Принятие стандарта IEEE 802.3ab (1000BaseT, до 100 м по витой паре), а также стандарта на применение в гигабитных сетях витой пары Категории 5. На выставке Telecom-99 Lucent Technologies представила прототип полностью оптического кросс-коннектора с коммутацией оптических потоков посредством матриц микрозеркал (технология MicroStar) и создала на основе MicroStar оптический маршрутизатор WaveStar LambdaRouter производительностью 10 Тбит/с.
2000 Разработка протокола IPv6 и «коммутатора на кристалле». Начало массового внедрения коммутации со скоростью среды передачи данных. Cisco выпустила сетевой процессор Parallel eXpress Forwarding (PXF) Network Processor: скорость продвижения пакетов достигла нескольких миллионов в секунду. Применение в маршрутизаторах Cisco 1700 новой технологии аппаратного шифрования позволило создать компактные устройства с модулями шифрования, межсетевого экрана с анализом пакетов, системой обнаружения вторжений и поддержкой VPN. Nortel Networks приобрела компанию Alteon WebSystems, производителя коммутаторов приложений, и выпустила свой первый коммутатор с поддержкой QoS на уровнях со второго по четвертый — Business Policy Switch 2000.
2001 Появление стандарта MPLS. Optical Internetworking Forum (OIF) одобряет интерфейс Very Short Reach Optics (VSR-1) для соединений маршрутизаторов, коммутаторов и систем DWDM на расстояниях до 300 м. Начало поставок отказоустойчивых маршрутизаторов Cisco 12400 Series с распределенной архитектурой, поддержкой 10-гигабитных скоростей, QoS, интегрированным набором функций для ядра и границы сети. Intel выпускает первый контроллер Ethernet 10/100/1000 на одном кристалле, а Nortel — модульный L2/L3 маршрутизирующий коммутатор Passport 8600 (Nortel Ethernet Routing Switch 8600) c 10-гигабитными интерфейсами (10 Gigabit Ethernet WAN/LAN PHY).
2002 Принятие стандарта IEEE 802.3ae, пропускная способность сетей Ethernet достигает 10 Гбит/с (одно- и многомодовый волоконно-оптический кабель до 40 км). Коммутаторы третьего/четвертого уровня продаются по цене коммутаторов второго уровня. Маршрутизирующие коммутаторы стали массовым продуктом. Intel начала поставки недорогого оптического преобразователя XPAK Multimode Transiver для центров обработки данных, поддерживающего 10GbE и 10 Gigabit Fibre Channel. 3Com анонсировала технологию eXpandable Resilient Networking (XRN) для построения отказоустойчивых сетей. Nortel представила коммутатор Baystack 460-24T-PWR с поддержкой питания по витой паре и решения серии Optera Metro 1000 для городских сетей на базе Ethernet.
2003 IEEE принял стандарт Power over Ethernet (802.3af). Члены подкомитета IEEE 802.3ah EFM достигли согласия по ряду предложений к проекту стандарта «Ethernet на первой миле». Компания HP предложила гигабитные стековые коммутаторы серии 2800 и гигабитные модульные коммутаторы 4140GL/4160GL со стоимостью порта менее 100 долларов. 3Com создала совместное предприятие с Huawei Technologies, выпустила коммутаторы Switch 7700, конкурирующие с Cisco Catalyst 6506 и готовые к применению 10GigE, а также первые линейки маршрутизаторов 3Com Router 3000 и 5000. Объем поставок контроллеров Ethernet от Intel превысил 250 млн единиц. Выпущены высокопроизводительные коммутаторы приложений серии Nortel Application Switch 2000.
2004 Технология 10GbE становится массовой. HP выпустила коммутаторы ProCurve Switch 3400cl и приобрела элементы архитектуры и исходного кода ОС коммутаторов RiverStone XGS. 3Com начала поставки модулей с пропускной способностью 10 Гбит/с для коммутаторов 7700 и маршрутизаторов корпоративного класса 3Com Router 6000. Nortel Networks вернулась к названию Nortel. Компания Cisco приступила к поставкам маршрутизаторов CSR-1.
2005 Выпуск HP ProCurve Secure Router 7000 — первых маршрутизаторов HP для глобальных сетей. 3Com представляет семейство коммутаторов для крупных предприятий 3Com Switch 8800 с пропускной способностью 1,4 Тбит/c. Enterasys начинает поставки мультитерабитных маршрутизаторов ядра локальной сети Matrix X-Series.
Ресурсы Internet
Важнейшие события в истории телекоммуникаций — http://www.mnetw orks.net/network03/Evolu tionofNetworks.htm.
Обзор технологии Ethernet — http://www.jmarked. com/descrip/ ethr.htm.
Альянс EFMA (Ethernet in the First Mile Alliance) — http://www.efmalliance.org.
Информация по Рабочей группе IEEE p802.3ah EFM Task Force — http://www.ieee802.org/ 3/efm/index.html.
Metro Ethernet Forum (MEF) — http://www.metroethernetforum.org.
История Cisco Systems — http://newsroom.cisco.com/dlls /corporate_timeline.pdf.