Коммутаторы ATM

Пять ATM-пиратов нападают на мирные гавани Ethernet

Вы задумывались об использовании ATM в качестве сетевой магистрали и озабочены тем, уживется ли он с вашей сетью Ethernet? Производители коммутаторов ATM понимают ваше беспокойство.

Пять поставщиков комутаторов ATM, представививших на тестирование свои продукты, Agile Networks, Bay Networks, Fore Systems, 3Com и Xylan, выпускают инструментальные средства для управления коммутаторами и конфигурирования виртуальных локальных сетей. Они также предлагают все те преимущества, которые позволяют ATM превзойти 100-мегабитный Ethernet. Но между продуктами, по нашему мнению, существует достаточно различий, которые нужно учитывать при выборе коммутатора, чтобы он наилучшим образом отвечал вашим требованиям.

Производительность

Магистральный канал ATM на 155 Мбит/с безусловно предлагает существенно большую полосу пропускания для взаимодействия рабочих групп Ethernet, чем это делает FDDI на 100 Мбит/с или Fast Ethernet.

Мы проводили тестирование в сети, где скорость передачи трафика в сети клиент-сервер по каналу ATM между восемью рабочими станциями, подключенным к двум коммутаторам Ethernet-ATM, была доведена до 40 Мбит/с. Это наивысший предел возможностей нашего сервера Windows NT посылать и получать трафик по каналу ATM, который обусловлен несколькими взаимосвязанными факторами, в том числе скоростью доступа к диску, адаптером ATM, адаптером диска, характера запущенных приложений клиент-сервер и конкретной конфигурации процессора NT, использованной нами. Изменение конфигурации могло привести к другим результатам.

Поскольку тип клиент-серверных взаимодействий в сети был все время одним и тем же, трафик оставался примерно одинаковым для тестированных коммутаторов. Однако, в других аспектах производительности были отмечены некоторые незначительные отличия.

Возьмем, к примеру, часть двунаправленного потока трафика Ethernet, который может проходить через коммутатор. Для трафика, передаваемого между двумя Ethernet-портами коммутатора, наивысшая пропускная способностью для небольших пакетов достигала 9,4 Мбит/с (ее показали Centillion 100 компании Bay и ES-3810 компании Fore), следующий результат был у PizzaSwitch компании Xylan (9,3 Мбит/с). Agile поддерживала скорость 8,1 Мбит/с, а 3Com выдержала испытания со скоростью 7,7 Мбит/с.

Эта пропускная способность тесно связана с величиной задержки, характерной для коммутаторов. Задержка прохождения небольших пакетов, передаваемых между Ethernet портами одного и того же коммутатора (по результатам измерений, полученных при помощи ST Bench, приложения, которое запускается на анализаторе DA-30c компании Wandel&Goltermann), была наименьшей для коммутатора Fore и составила 64 мкс. Следующим были коммутаторы Bay - 74 мкс, Xylan - 85 мкс, Agile - 119 мкс и 3Com - 148 мкс.

Неудивительно, что примерно тот же самый диапазон величины задержки был показан этими коммутаторам при передаче небольших пакетов по магистрали ATM между портами Ethernet различных коммутаторов. В этом случае, однако, задержка была в пределах от 108 мкс для Fore до 238 для Agile.

Особого внимания заслуживают еще два аспекта производительности. Часть двунаправленного трафика Ethernet, которая могла передаваться от одного Ethernet порта к другому всегда была несколько выше внутри одного и того же коммутатора, чем когда трафик пересылался между коммутаторами по каналу ATM. Различие было не очень значительным, всего примерно от 100 до 300 Кбит/с, но не явилось неожиданным, поскольку в сценарии Ethernet-ATM-Ethernet неизбежна дополнительная обработка.

Серверы на ATM

Что быстрее: загрузка данных клиентской рабочей станцией, присоединенной к Ethernet, с сервера, который также находится в сети Ethernet, или с сервера, который присоединен через значительно более скоростной канал ATM? Оказывается, канал Ethernet является узким местом.

Наши тесты показали, что для разных коммутаторов отличие во времени, которое требуется клиенту для загрузки файла размером 8 Мбайт с сервера, подключенному к другому порту Ethernet по сравнению с сервером, связаным через канал ATM на 155 Мбит/с, было примерно одинаковым. Время загрузки файла для коммутаторов компаний Xylan и Agile было меньше в случае с сервером, присоединенным к ATM. А для коммутаторов Fore и 3Com - с сервером, присоединенным через Ethernet. (Коммутатор компании Bay не поддерживает конфигурацию с сервером, присоединенным через ATM.)

Вы должны иметь в виду, что с точки зрения времени отклика при взаимодейтсвиях клиент-сервер скорость загрузки данных будет неизменно ограничена в случае присоединения клиента через Ethernet. Но конфигурацию с сервером присоединенным через ATM стоит рассматривать в силу того, что сервер в этом случае имеет полную полосу пропускания 155 Мбит/с. Это выше, чем максимальная полоса пропускания в 100 Мбит/с, которую имеет сервер, присоединенный по Fast Ethernet или FDDI.

Управление и администрирование

Все коммутаторы которые мы тестировали, за исключением Centillion 100 компании Bay, предоставляют возможность управления двумя способами: через локальную консоль терминала, присоединенную к последовательному интерфейсу коммутатора, и по сети по протоколу SNMP с помощью приложений управления с графическим интерфейсом.

Коммутатором Bay можно управлять только с ПК, работающего с Windows-версией приложения SpeedView той же компании, подключенному к последовательному порту устройства. Это можно отнести к недостаткам коммутатора по некоторым причинам. Во-первых, последовательный порт предоставляет ограниченную полосу пропускания, во-вторых, пользователь в каждый момент времени может управлять только одним коммутатором. Приложения других производителей могут осуществлять операции управления с несколькими коммутаторами одновременно.

Приложение Bay также должно быть интегрировано с Optivity, относящимся к классу приложений масштаба предприятия, созданного той же компанией, хотя представители компании сообщили, что это ограничение скоро будет преодолено. Кроме того, приложение SpeedView может опосредованно управлять коммутаторами Centillion 100 по сетям Token Ring, но в то же время не через Ethernet. Из тестируемых коммутаторов только устройство компании Bay предлагает дополнительную поддержку локальных сетей Token Ring. Token Ring поддерживается этим коммутатором наряду с Ethernet для соединения локальных сетей с ATM.

Мы считаем, что приложения управления 3Com и Fore прекрасно подходят для смешанной среды Ethernet-ATM. Пакеты обоих производителей, Transcend Enterprise Manager компании 3Com и ForeView компании Fore действительно являются приложениями класса предприятия. Они хорошо продуманы и масштабируются для управления большими сетями.

К примеру, оба пакета автоматически обнаруживают все коммутаторы "своего" производителя внутри сети и затем одновременно управляют ими. Оба поддерживают важную функцию управления в сетях ATM, названную трассировкой виртуального канала, которая позволяет отслеживать логические каналы между взаимодействующими конечными узлами через сложную магистраль ATM.

Уровни виртуальных локальных сетей

Другой важный аспект управления и администрирования этих коммутаторов - обработка виртуальных локальных сетей. В этой сложной области мы оценивали устройства,исходя из предлагаемых ими функций, а также эффективности и удобства использования интерфейсов для создания и администрирования виртуальных локальных сетей.

С точки зрения функциональности, мы считаем, что наиболее богатыми возможностями организации виртуальных локальных сетей обладает коммутатор компании Agile. Только Xylan предоставляет достаточно близкое по качеству решение.

ATMizer 125 компании Agile позволяет организовывать виртуальные локальные сети на основе практически любого сочетания критериев физического уровня (группировка портов), канального уровня (специальные MAC-адреса) и сетевого уровня (такие протоколы как IP или IPX).

В самом деле, в некоторых случаях коммутатор может считать логические связи между узлами более важными, чем связи сетевого уровня. К примеру, коммутатор автоматически строит связи между пользователями на основе взаимодействий клиент-сервер в сетях Novell и широковещательных объявлений об услугах. Это произвело на нас впечатление.

Возможности организации виртуальных локальных сетей, предлагаемые Xylan, также превосходили физический, канальный и сетевой уровень, хотя мы не наблюдали ту же степень восприятия протоколов более высокого уровня, которую видели у коммутатора компании Agile. Но в отличие от Agile, коммутатор компании Xylan также поддерживает полную маршрутизацию IP и IPX, и даже позволяет настраивать маршрутизацию между виртуальными локальными сетями. Bay, Fore и 3Com обеспечивают пользователям возможность создавать виртуальные локальные сети на основе группировки портов на физическом уровне, но не более.

Коммутатор Xylan был лидером в отношении возможностей организации виртуальных локальных сетей, их управления и администрирования. В том, что касается эффективности интерфейсов управления для конфигурирования виртуальных сетей и у Xylan, и у 3Com исключительно богатые функции, особенно для структурирования и администрирования. В отношении удобства работы, по нашему мнению VLAN-интерфейсы, обеспечиваемые Bay и Xylan, являются наиболее интуитивными и хорошо организованными.

Управление ATM

Один канал ATM на 155 Мбит/с между рабочими группами Ethernet обеспечивает двунаправленную полосу пропускания более чем 300 Мбит/с. Для того, чтобы увидеть, насколько хорошо это работает на практике, мы соединяли по два коммутатора каждого производителя через ATM, так что клиенты, присоединенные к портам Ethernet одного коммутатора могли связываться через магистраль ATM с серверами, присоединенными к портам Ethernet другого коммутатора. Сеть ATM, в сущности, выполняла роль канала глобальной сети, соединяющего две удаленные локальные сети Ethernet.

Там, где это было возможно, мы старались на двух коммутаторах установить между портами ATM одно физическое соединение точка - точка. Мы также решили использовать где возможно параметры и установки по умолчанию, которые производители используют в своих коммутаторах для таких соединений.

Четыре производителя поддерживали это прямое соединение ATM: Agile, Bay, 3Com и Xylan. Только ES-3810 компании Fore не могли осуществлять прямую связь через ATM. Для любого или всех соединений через ATM, ES-3810 требовал внешнего автономного коммутатора ATM.

Мы были приятно удивлены, обнаружив, что коммутаторы Agile, 3Com и Xylan требуют минимальной ручной настройки при установлении соединения Ethernet-Ethernet через канал ATM. При работе с устройствами Xylan и 3Com, вам не нужно ничего знать об интерфейсах ATM, чтобы организовать эту конфигурацию. Для установки такого соединения при работе с устройством Agile надо иметь минимальное представление об ATM.

При соединении коммутаторов Bay наличие автономного коммутатора ATM не требуется, но вам необходимо хорошо представлять себе, что такое ATM, поскольку некоторую конфигурацию приходиться выполнять вручную. Примерно такой же опыт работы с ATM понадобится для того, чтобы сконфигурировать автономный коммутатор ATM, которого требует Fore.

Но если в вашей сети работает больше двух распределенных рабочих групп Ethernet, вы должны серьезно рассмотреть возможность использования промежуточного коммутатора ATM для любой конфигурации.

Это обусловлено тем, что с ростом числа рабочих групп Ethernet число соединений ATM типа "точка-точка", необходимых для полной связи всех рабочих групп растет в геометрической прогрессии. При использовании автономного коммутатора ATM между каждой рабочей группой и коммутатором необходим только один канал ATM.

Если у вас есть несколько рабочих групп, взаимодействующих через ATM, можно избежать или по крайней мере отложить необходимость покупки промежуточного коммутатора ATM, если выбранные вами коммутаторы Ethernet-ATM поддерживают работу по нескольким ATM-каналов. Именно в этой области Agile и Bay, и в меньшей степени Xylan, имели преимущества. ATMizer 125 компании Agile оснащен дополнительным встроенным коммутатором ATM на 6 портов.

Цена коммутатора ATMizer 125 в 38500 долл. отражает это важное отличие. Она значительно выше стоимости коммутаторов Ethernet - ATM компаний Fore, 3Com и Xylan, которые находятся в пределах от 9000 до 14000 долл.

Для сравнения функциональных возможностей вам необходимо добавить стоимость автономного коммутатора ATM - около 20000 долл. за минимальную четырехпортовую конфигурацую - к цене коммутаторов ATM этих производителей.

Имея встроенный шестипортовый коммутатор ATM, ATMizer 125 может работать с пятью каналами ATM (один порт используется для связи с портами коммутируемого Ethernet).

Centillion 100 компании Bay может поддерживать до 10 интерфейсов ATM.

Хотя цена в 22000 долл. модели, предоставленной компанией Bay для тестирования, с двумя каналами ATM на 155 Мбит/с заметно ниже цены продукта Agile, но и возможности ATM-коммутации в Centillon 100 более ограничены.

Для взаимодействия с другими коммутаторами Ethernet - ATM компании Bay, Centillion 100 не требует использования внешнего коммутатора ATM. Вы можете развернуть большие сети, объединяя несколько Centillion 100 через их порты ATM.

Однако встроенный коммутатор ATM, который обеспечивает эту возможность, не является устройством общего назначения, как коммутатор Agile. Протоколы, используемые им для соединения локальных сетей через ATM являются внутренними разработками компании Bay.

PizzaSwitch компании Xylan, который конфигурируется на заводе в соответствии со спецификациями потребителя, в модели, которую мы тестировали, поддерживает два канала ATM. Xylan предлагает также высокоуровневые, более модульные, более модернизируемые и значительно более дорогие устройства семейства OmniSwitch для сетей, требующих больше портов и различные их комбинации (в том числе с поддержкой Token Ring, которой нет в PizzaSwitch). Модель OmniSwitch с теми же 12 портами Ethernet и 2 портами ATM стоит примерно вдвое дороже против 13500 долл. - цены PizzaSwitch, который мы тестировали.

Клиенты Ethernet для серверов ATM

Мы также проверили коммутаторы в конфигурации, где клиенты, присоединенные к портам Ethernet, обращаются к серверу, непосредственно присоединенному к сети ATM.

Для тестирования этой конфигурации мы предложили каждому производителю самому выбрать адаптеры ATM на 155 Мбит/с, рассчитанные на многомодовые оптические кабели и поддерживающие шину PCI. Или, если они предпочитали, мы использовали плату сетевого интерфейса по нашему выбору (у нас имелись адаптеры Adaptec и Fore ATM). Agile предоставила адаптер Interphase; 3Com и Fore предложили свои собственные адаптеры ATM для шины PCI, а Xylan согласилась на использование адаптера Fore.

Мы выяснили, что существующая версия программного обеспечения коммутатора Centillion 100 компании Bay не поддерживает конфигурацию клиент Ethernet - сервер ATM. Представители Bay сообщили, что возможность работы с этой топологией будут предоставлены в будущих версиях ПО.

Из остальных производителей все, за исключением Agile (которая, как было отмечено раньше, имела свой собственный встроенный коммутатор ATM) для поддержки этой конфигурации требовали автономного коммутатора. Поэтому мы предложили производителям выбрать внешний коммутатор ATM для этой цели. Если они соглашались, мы использовали свой коммутатор Fore ASX-200. 3Com для тестировании своего коммутатора Ethernet - ATM предоставила один из своих коммутаторов ATM, CellPlex. Для тестирования обоих коммутаторов Ethernet - ATM компаний Fore и Xylan применялся коммутатор ATM Fore.

При помощи ATMizer компании Agile, мы присоединили сервер к порту ATM и в течение 15 минут передавали клиент-серверный трафик TCP/IP. Если ваш трафик соответствует протоколу TCP/IP, установка и настройка коммутатора Agile безусловно является простейшей и самой дружественной к пользователю из всех тестируемых продуктов. К сожалению, настройка коммутатора для других протоколов, таких как IPX компании Novell, требует большего труда и тщательного внимания к деталям.

LinkSwitch 2700 компании 3Com является, с нашей точки зрения, следующим по простоте установки и конфигурированию для соединения клиент Ethernet - сервер ATM. Мы использовали поставляемый 3Com адаптер ATM (3C971-Fs) и коммутатор ATM CellPlex 7000. По прошествие 45 минут мы были готовы к работе; большую часть усилий потребовала настройка коммутатора ATM.

Настройка устройства компании Fore для работы с конфигурацией клиент Ethernet - сервер ATM была несколько запутанной, главным образом в том, что касалось конфигурирования коммутатора ATM ASX-200BX. Fore также представила свои собственные адаптеры.

Оборудование Xylan, настройка котрого для конфигураций Ethernet - ATM - Ethernet была самой простой, для подготовке к работе в среде клиент Ethernet - сервер ATM потребовала значительных усилий, главным образом потому, что Xylan не выпускает коммутаторы ATM с компонентами, необходимыми для выполнения стандартизованной эмуляции локальной сети Ethernet через ATM. Поэтому мы использовали те же самые адаптеры Fore и коммутатор ATM, что и для конфигурирования продуктов Fore.

Чем отличаются локальные сети и ATM

Многие пользователи считают, что локальные сети и ATM отличаются как масло и вода. Продукты, которые мы рассматривали в этом обзоре, были специальным образом спроектированы, чтобы они могли дополнять друг друга. Но все равно они больше напоминали масло и уксус и эти различия, вероятно, сохранятся в течение долгого времени.

ATM, например, является ориентированным на соединения; необходимо установить логические соединения между коммуникационными терминальными узлами до того, как они смогут обмениваться данными. По сравнению с ATM, традиционные локальные сети - Ethernet, Token Ring, FDDI и даже новейшие Fast Ethernet и 100VG-AnyLan - разделяемые средства взаимодействия; они обеспечивают один канал с фиксированной полосой пропускания, который все присоединенные узлы используют совместно.

Традиционные локальные сети были спроектированы так, чтобы любая станция могла легко передавать информацию некоторым или всем станциям в одной и той же сети. Тот же самый тип распространения в сети ATM установить очень трудно.

Структура разделяемых каналов традиционных локальных сетей делает их более удобными для трафика традиционных данных, характеризующегося кратковременными всплесками. Однако ATM замечательно работает с новыми приложениями и сервисами, которые предполагают каналы с выделенной полосой пропускания, полнодуплексный обмен между конечными точками, участвующими в коммуникации и увеличивающими время соединения или сеанса - такими как мультимедиа, приложения клиент-сервер и видеоконференции. Возможности, которые предлагает ATM для эффективной обработки любых сочетаний типов трафика через одни и те же сетевые службы и инфраструктуру, позволяют ему в перспективе расчитывать на успех.

Как мы выполняли тестирование

Для того, чтобы провести сравнительный анализ коммутаторов Ethernet-ATM в своей лаборатории мы сконфигурировали две различные сети (см. рис.)

В первой, которую мы назвали Ethernet-ATM-Ethernet, мы соединили между собой по два коммутатора каждой компании через порты ATM. Это были многомодовые оптические соединения ATM. Мы использовали прямое соединение ATM точка-точка между двумя коммутаторами для устройств всех производителей, кроме Fore, которое требует промежуточного коммутатора ATM. В этой конфигурации клиентские рабочие станции, подсоединенные через Ethernet к одному коммутатору, взаимодействовали с серверами, подключенными к портам Ethernet других коммутаторов по сети ATM.

В другой конфигурации, Ethernet-ATM, мы использовали только один коммутатор для того, чтобы позволить клиентам, подключенным к Ethernet, взаимодействовать с сервером, подключенным к ATM.

Для работы с аппаратурой Fore, 3Com и Xylan эта конфигурация требует промежуточного коммутатора ATM. ATMizer 125 компании Agile имеет встроенный коммутатор ATM на 6 портов и не требует внешнего коммутатора. Centillion 100 компании Bay не поддерживает соединение между клиентами Ethernet и присоединенными к ATM серверами, вне зависимости от того, имеется ли внешний или промежуточный коммутатор ATM.

Наши клиентские рабочие станции, ПК с процессорами Pentium/90 МГц компании ChatCom и Cubix, работали под Windows 95 и взаимодействовали или через сервер Windows NT 3.51, или NetWare 4.1 в среде Ethernet - ATM - Ethernet. В среде Ethernet - ATM, наш клиент Windows 95 присоединялся к серверу Windows NT. При тестировании конфигурации Ethernet-ATM в серверах в слоты шины PCI устанавливались адаптеры ATM.

Мы использовали анализатор Hewlett-Packard Internet Adviser для ввода многих ошибочных пакетов в порт Ethernet и выясняли, пропустит ли их коммутатор в сеть ATM и передаст их к другим рабочим группам Ethernet. Кроме того, мы использовали анализатор трафика Wandel & Goltermann DA-30c для того, чтобы измерить поток двунаправленного трафика Ethernet, который может быть передан между коммутаторами по магистрали ATM в конфигурации Ethernet - ATM - Ethernet.

Мы также применяли специальный анализатор ATM, CellBlaster компании Net2Net для того, чтобы собирать информацию и анализировать трафик и сигналы в каналах ATM. Это система на базе ПК со специальными платами ATM может пассивно отслеживать весь трафик, передаваемый через полнодуплексный канал ATM на 155 Мбит/с.