Коммутаторы Gigabit Ethernet для волоконно-оптических линий

В число наиболее перспективных технологий, которые могут быть использованы для этой цели, входит Gigabit Ethernet, обеспечивающая десятикратное увеличение скорости передачи по сравнению с Fast Ethernet.

Коммутаторы Gigabit Ethernet сегодня предлагают более 20 фирм причем некоторые из них выпускают такие устройства, а другие приобретают их у производителей и затем продают на правах OEM. Согласно оценкам исследовательской компании Dell?Oro Group, опубликованным в прошлом году, этот сегмент рынка сетевого оборудования находится в преддверии взрывообразного роста: если в 1999 г. мировые продажи коммутаторов Gigabit Ethernet достигли, в общей сложности, 1,8 млн портов, то уже в 2002 г. значение данного показателя возрастет до 18 млн портов.

Коммутация в гигабитных сетях Ethernet привлекает сетевых администраторов не только возможностью значительного расширения полосы пропускания, но и тем, что стоимость 1 Мбит/с пропускной способности оказывается почти на порядок ниже, чем для сетей Fast Ethernet. Между тем по мере роста числа поставщиков правильно выбрать подходящий продукт становится все сложнее. Мы протестировали восемь гигабитных коммутаторов, функционирующих на втором и третьем уровнях модели OSI. Эти устройства оценивались по следующим критериям:

• производительность;
• администрирование и настройка конфигурации;
• функциональные возможности;
• простота инсталляции и эксплуатации, а также качество документации.

Победителями испытаний стала «сладкая парочка» ProCurve 9304 компании Hewlett-Packard и BigIron 4000 от Foundry Networks (табл. 1). По сути дела, это одно и то же устройство: его выпускает фирма Foundry, а HP покупает на правах OEM и затем предлагает клиентам под новым названием, со своей документацией и собственными условиями технической поддержки. Сотрудники Hewlett-Packard предприняли некие минимальные усилия для доводки продукта, поэтому ProCurve произвел на нас более благоприятное впечатление в плане легкости установки, простоты эксплуатации и качества документации. Однако разрыв был столь невелик, что мы решили отдать пальму первенства сразу двум продуктам.

Участники

При подготовке обзора мы ограничились гигабитными коммутаторами для сетей на основе волоконно-оптических линий, поэтому к тестированию были привлечены только те компании, которые предлагают устройства данной категории. Приглашения были направлены в 20 фирм, однако от одиннадцати мы вообще не получили никакого ответа, а Cisco и Extreme официально отказались предоставить свои изделия для испытаний. В результате помимо упомянутых выше коммутаторов Foundry Networks и Hewlett-Packard в нашем распоряжении оказались устройства AT-9006SX/SC компании Allied Telesyn, NetStructure 480T и NetStructure 470F корпорации Intel, OptiSwitch-800F производства Nbase-Xyplex и TigerSwitch 1000 от SMC Networks. Желание поучаствовать в тестировании выразила и фирма Network Peripherals, однако ее коммутатор к нам так и не поступил. Наконец, корпорация Hewlett-Packard предоставила нам еще одного представителя семейства ProCurve — модель 6308.

Производительность

При оценке производительности каждого из устройств мы рассматривали те факторы, которые в первую очередь интересуют администратора, установившего в своей сети гигабитные коммутаторы, — это доля потерянных пакетов, задержки передачи и наличие средств контроля за перегрузками. Для целей тестирования мы намеренно создали очень жесткие условия; в реальной сетевой среде они возникают крайне редко, поэтому не исключено, что производительность устройств в «нелабораторной» сети окажется несколько выше зафиксированной нами. Можно ожидать, что со временем на первый план выйдет способность коммутаторов функционировать при критических нагрузках, но на сегодняшний день этот критерий не является основным.

В каждом устройстве использовалось шесть портов. Другими словами, нас интересовала не столько суммарная пропускная способность коммутатора или производительность его системной магистрали, сколько быстродействие отдельных портов. Во почему мы не создавали «стрессовых» нагрузок для коммутирующей матрицы в целом. Если принять на веру те астрономические значения пропускной способности коммутирующих матриц, которые декларируют сами производители, придется признать, что на практике эти матрицы никогда не станут «узким местом» при транспортировке трафика.

Анализируя способность коммутаторов передавать трафик без потерь, мы отправляли им пакеты длиной 64, 512 и 1518 байт. В первом тесте на потерю пакетов (можно считать, что мы измеряли «истинную» пропускную способность портов) изучалась дуплексная передача фреймов между двумя портами (табл. 2). Мы исследовали функции коммутации пакетов, относящихся ко второму и третьему (если это было возможно) уровням модели OSI. Выяснилось, что коммутаторы третьего уровня от Foundry, Hewlett-Packard и Intel работают безупречно даже при стопроцентной нагрузке на порт. Зато остальным устройствам данное испытание оказалось не по зубам. Продукты Nbase-Xyplex, SMC и Allied Telesyn теряли 64-байтные пакеты, а у коммутатора фирмы Allied Telesyn возникали проблемы даже при обработке длинных (512- и 1518-байтных) пакетов.

Второй тест состоял в передаче трафика при полносвязной топологии (см. табл. 2). И на этот раз коммутаторы третьего уровня действовали успешнее устройств, оперирующих на втором уровне модели OSI, поэтому и оценки у них оказались выше. Однако когда ProCurve корпорации HP и BigIron 4000 фирмы Foundry стали терять отдельные пакеты, нам пришлось воспользоваться рекомендацией разработчиков, увеличив длину очередей пакетов (соответствующая инструкция была выдана интерпретатору командной строки — CLI). Представители обеих компаний заверили нас, что ныне указанные изменения в CLI производятся самим изготовителем перед отправкой коммутаторов заказчику.

Работа при полносвязной топологии, когда каждый порт направляет трафик на все остальные порты, причем все передачи осуществляются одновременно, является крайне тяжелым испытанием для коммутаторов. Зато оно позволяет уверенно отделить действительно зрелые продукты от тех, что еще пребывают на стадии возмужания. Изделие NetStructure 480T корпорации Intel, оба представителя семейства ProCurve и коммутатор от Foundry с честью вышли из переделки: они безошибочно транспортировали Ethernet/IP-пакеты различной длины со скоростью, соответствовавшей пропускной способности физической среды передачи. Что же до коммутаторов второго уровня, они не совладали с предельной нагрузкой и потеряли ту или иную долю поступивших пакетов.

Последний из тестов на потерю пакетов заключался в одновременной передаче трафика с двух портов на один. И на сей раз безукоризненную работу продемонстрировали изделия Foundry Networks, Hewlett-Packard (модель ProCurve 9304) и Intel (оба представителя семейства NetStructure). Остальные коммутаторы теряли 64-байтные пакеты.

Вторая серия тестов на производительность была нацелена на измерение задержки, вносимой коммутатором при передаче пакетов. Фактически, такая задержка равна времени, которое затрачивает пакет на прохождение со входного порта коммутатора на выходной. В этом испытании различия между изделиями разных фирм также оказались весьма существенными (табл. 3). При передаче пакетов длиной 64, 512 и 1518 байт устройство NetStructure 480T продемонстрировало времена задержки 5,7; 7,8 и 15,4 мс соответственно, причем для пакетов второго и третьего уровней зарегистрированные значения мало различались.

Коммутатор BigIron 4000 показал прекрасный результат (5,5 мс) при обработке 64-байтных пакетов, зато задержка для 512- и 1518-байтных пакетов оказалась гораздо выше (13,1 и 28,9 мс). И на этот раз величины задержки мало различались для пакетов второго и третьего уровней. Результаты проверки моделей ProCurve 9304 и BigIron 4000 были практически идентичными. Впрочем, стоило ли ожидать иного, памятуя о тесных родственных связях данных устройств?

Коммутатор NetStructure 470F оказался несколько медленнее своего собрата 480T. Определенные проблемы обнаружились при передаче с его участием коротких пакетов (длиной 64 байта). Аналогичную картину мы наблюдали и в семействе ProCurve: модель 6308 слегка уступила в производительности устройству 9304.

Коммутаторы AT-9006SX/SC, TigerSwitch 1000 и OptiSwitch-800F продемонстрировали уникальную кривую зависимости задержки передачи от уровня нагрузки. Как только нагрузка доходила до 90% максимально возможной величины, задержка резко возрастала, причем этот эффект проявлялся особенно отчетливо при транспортировке длинных пакетов. Для моделей ProCurve 6308 и NetStructure 470F значительное увеличение задержки регистрировалось при передаче 64-байтных пакетов, но лишь после того, как уровень нагрузки вплотную приближался к 100%. Справедливости ради надо отметить, что увеличение задержки с ростом нагрузки имеет место и при работе коммутаторов третьего уровня.

Третья серия тестов на производительность была посвящена способности коммутаторов справляться с аномальными ситуациями. Анализировались функции обработки ошибок и блокировки передачи на другом конце линии (Head-of-Line Blocking, HOLB). Создав предельную нагрузку на одном из выходных портов, мы задались таким вопросом: изменится ли пропускная способность остальных выходных портов? По сути дела, в этом тесте оценивалась эффективность операций с буферным пространством входных и выходных портов коммутаторов. В итоге нам не удалось инициировать процедуру HOLB ни на одном из устройств.

Проверяя возможности обработки ошибок, мы подавали на входной порт коммутатора кадры с неверными значениями циклического избыточного кода (CRC). Реакция была незамедлительной: все коммутаторы сразу же отбрасывали ошибочные пакеты на входном порте (одновременно регистрируя факт их поступления), что никак не отражалось на обработке остального трафика.

Трудности администрирования

Покончив с производительностью, мы решили выяснить, какие проблемы могут возникнуть у администратора при управлении тестируемыми устройствами и настройке их конфигурации, причем простота конфигурирования интересовала нас в первую очередь.

Модели BigIron 4000 и ProCurve 9304 снова оказались лидерами, прежде всего — благодаря конфигурационной гибкости, хорошей масштабируемости и наличию ряда полезных опций. Эти устройства поставляются заказчикам с двумя гигабитными картами, в сумме насчитывающими 16 портов 1000Base-SX. Кроме того, предусмотрено четыре слота расширения, в которые могут быть установлены различные модули. Хотя в стандартном варианте комплектации указанные коммутаторы имеют по одному заменяемому источнику питания, производители предусмотрели посадочное место для дополнительного источника.

Что касается управления, пользователю предлагается достаточно интуитивный интерфейс командной строки, позволяющий вызвать экранную справку на любом этапе работы. Электронная справочная система сэкономит администратору уйму времени, избавив его от утомительных поисков требуемой информации в толстых печатных руководствах. Несмотря на то что Web-интерфейс, предназначенный для управления этими устройствами, нельзя отнести к лучшим в своем классе, он достаточно интуитивен и прост в применении. Добавьте сюда присущие им возможности фильтрации пакетов второго, третьего и четвертого уровней (на отдельных портах или по всему коммутатору) и автоматического отключения при перегреве, а также наличие настраиваемых наборов правил для доступа к средствам управления, и вы поймете, что такие коммутаторы сделают счастливым любого сетевого администратора. Впрочем, изделия Foundry и Hewlett-Packard только выиграли бы от появления экранных подсказок на уровне Web-интерфейса и от упрощения синтаксиса некоторых вызовов в командной строке.

По возможностям управления коммутатор ProCurve 6308 мало отличается от ProCurve 9304 и BigIron 4000, а вот настройка их конфигурации осуществляется по-разному. ProCurve 6304 — модель с фиксированным числом портов 1000Base-SX (их восемь). К тому же она поставляется с двумя источниками питания.

В области администрирования хорошие результаты продемонстрировали две модели Intel. Интерфейс управляющей консоли основан на системе меню и хорошо структурирован. Web-интерфейс управляющего приложения для NetStructure 470F вообще оказался лучшим среди всех рассматривавшихся. Его отличают удачная организация, дружелюбность к пользователю и наличие прекрасной системы экранной помощи, в которой мы не нашли ни одного изъяна. Пользователю доступны функции фильтрации одно- и многоадресного трафика, а также средства защиты, не позволяющие узнавать MAC-адреса отдельных портов. Кроме того, обеспечивается подавление всплесков широковещательного трафика, причем эту процедуру можно настроить по-разному для различных портов.

Коммутатор третьего уровня NetStructure 480T поставляется с 12 портами Base-T, способными самостоятельно настраиваться на скорость передачи сети (10, 100 или 1000 Мбит/с), и четырьмя портами 1000Base-SX, предназначенными для преобразования потоков между кабельной и волоконно-оптической средами передачи. В стандартную конфигурацию входит один источник питания, однако при желании пользователь может установить дополнительный источник. Модель 470F, рассчитанная на коммутацию второго уровня, имеет фиксированную конфигурацию: восемь гигабитных портов и один источник питания. При этом шесть портов рассчитаны на подключение к кабельным гигабитным линиям, а два играют роль преобразователей интерфейсов.

В устройстве OptiSwitch-800F производства Nbase-Xyplex предусмотрено восемь посадочных мест, в которые могут быть установлены одно- и двухпортовые модули для волоконно-оптических сетей Gigabit Ethernet, восьмипортовые модули 10/100Base-T либо модули с двумя, четырьмя или восемью портами 100Base-FX. Коммутатор комплектуется двумя заменяемыми источниками питания с распределением нагрузки.

Интерфейс командной строки, разработанный для данной модели, произвел на нас приятное впечатление — не в последнюю очередь этому способствовало удачное объединение управляющих команд в логические группы. Для каждой из групп реализована система экранной помощи, а перемещение по интерфейсу не вызвало у нас никаких затруднений (хотя названия отдельных команд напоминают сложную шифрограмму). Разработчики предусмотрели настраиваемые функции защиты уровня MAC для отдельных портов и фильтрации пакетов по MAC-адресам. Интерфейс управления на базе Web здесь отсутствует, но производитель предлагает за дополнительную плату (500 долл.) средства графического интерфейса.

Коммутатор TigerSwitch 1000 от SMC снабжен восемью фиксированными портами 1000Base-SX и одним источником питания. При желании вы можете купить и установить резервный источник питания. Интерфейс административной консоли управляется при помощи меню и вполне приемлем, хотя ему явно не помешала бы более четкая организация. Некоторые опции, недоступные для данной модели, тем не менее присутствовали в меню. Зато Web-интерфейс хорошо структурирован, прост в работе и содержит изображение коммутатора, на котором показано состояние всех портов. Для конфигурирования отдельного порта достаточно выбрать его мышью на экране.

Модель AT-9006SX/SC производства Allied Telesyn имеет фиксированную конфигурацию: шесть портов 1000Base-SX, два разъема расширения для гигабитных преобразующих интерфейсов и один источник питания. Как и в случае большинства других коммутаторов, пользователь может приобрести для данного устройства дополнительный источник питания.

Средства управления AT-9006SX/SC сильно проигрывают другим разработкам. Меню интерфейса административной консоли работают крайне медленно, да и сама организация этого интерфейса произвела на нас скорее негативное впечатление. После изменения любой из опций экран обновлялся примерно через 8 с. Мы обнаружили также, что описание разработанного фирмой Web-интерфейса не соответствует действительности, а онлайновая справочная система доступна только через Internet. Наконец, средства контроля за взрывообразным увеличением интенсивности трафика на отдельных портах оказались неэффективными.

Функциональные возможности

Мы поинтересовались тем, какие наборы функций реализованы в каждом из коммутаторов, но протестировать успели далеко не все (наши испытания, в первую очередь, были нацелены на измерение производительности). При этом именно функции и уникальные технические характеристики отличают один коммутатор от другого и обуславливают различия в их стоимости.

Надо признать, что каждый из коммутаторов имеет свои сильные стороны, и все же первое место мы и на сей раз отдали двум модификациям одного устройства — ProCurve 9304 и BigIron 4000. Эти коммутаторы выполняли все действия, на которые, по нашему мнению, должны быть способны продукты такого класса. Их функции реализованы в виде опций управляющего интерфейса. Устройства осуществляют маршрутизацию трафика IP и IPX на аппаратном, а трафика AppleTalk — на программном уровне, поддерживают все основные протоколы маршрутизации и VRRP (Virtual Router Redundancy Protocol), способны обслуживать более 32 тыс. MAC-адресов и содержат несколько нетрадиционных средств защиты данных.

Стандартными функциями всех протестированных моделей являются поддержка управляющего протокола SNMP, алгоритма Spanning Tree, протокола управления IP-адресами и конфигурацией в сетевой среде BOOTP, отображение портов и управление потоками данных. Кроме того, эти коммутаторы позволяют организовать виртуальные локальные сети по отдельным портам и в соответствии со стандартом 802.1Q, а также поддерживают разные уровни качества сервиса (QoS) согласно спецификации 802.1p.

Инсталляция

При тестировании тех или иных продуктов мы в первую очередь исходим из интересов пользователей, так что простоту инсталляции и качество сопроводительной документации никак нельзя было обойти стороной.

Если говорить о процедуре установки, то она во всех случаях прошла без затруднений. Коммутаторы второго уровня с полным правом можно отнести к продуктам Plug-and-Play. Все что нам пришлось сделать — назначить IP-адрес устройства для целей управления. Инсталляция коммутаторов третьего уровня потребует от вас несколько большего, правда при условии, что вы желаете использовать их возможности на полную катушку.

Мы выяснили, что коммутатор NetStructure 470F фирмы Intel не поддерживает процедуру автоматического согласования параметров передачи. Компания сообщала об этом в специальном информационном листке, который был вложен в коробку с устройством. Несмотря на то что упомянутый изъян не является серьезным недостатком для коммутатора Gigabit Ethernet, он может вызвать затруднения у пользователей, не привыкших перед началом работы внимательно изучать документацию.

Настроить конфигурацию IP-адресов для коммутатора третьего уровня NetStructure 480T того же производителя оказалась не так просто, как для других устройств той же категории. Вместо того чтобы последовательно присваивать IP-адреса отдельным портам нам пришлось задать IP-адрес создаваемой по умолчанию виртуальной локальной сети, которая позволяет адресоваться к коммутатору через любой порт.

Устройство AT-9006SX/SC поставляется с гнездовым разъемом DB-9 порта консоли, хотя фактическим стандартом является прямо противоположный вариант. Это усложнение дизайна ничем нельзя оправдать; к счастью, проблема решается за счет переходника.

Что касается удобства эксплуатации, то у одних моделей порт для подключения консоли находится на лицевой стороне, а у других — на задней. Для многих пользователей расположение указанного порта станет решающим фактором, ведь управлять коммутатором можно и через интерфейс командной строки (тогда задействуется порт для подключения консоли), и при помощи Web-интерфейса (т. е. через обычный коммутируемый порт).

Каждая из испытывавшихся моделей может быть установлена на столе или смонтирована в стойку. В отношении физической процедуры установки различия между коммутаторами оказались минимальны.

Документация

Мы оценивали качество сопроводительной документации, поставляемой в печатном виде или на CD-ROM, обращая особое внимание на простоту поиска нужной информации, доступность стиля изложения для пользователей с различным уровнем подготовки и общую структуру материала.

По этим критериям коммутаторы от Hewlett-Packard получили наивысшие оценки, хотя модель BigIron 4000 уступила им всего 0,4 балла. В обоих случаях тексты хорошо структурированы; чувствуется, что авторы с самого начала ориентировались на две основные категории потребителей — на новичков и настоящих экспертов. Документация к BigIron 4000 оказалась на втором месте в основном из-за неудачной организации материала. Кроме того, к изделиям от Hewlett-Packard прилагается вариант документации на CD-ROM, а для BigIron 4000 электронная версия отсутствует.

Нам понравились технические материалы в исполнении Intel. Сначала вам предлагается выполнить четыре несложных действия, а в дальнейшем подробно объясняется назначение каждого шага. Примеры выполняемых команд ясны и удачно выделены в основном тексте. Особенно хорош раздел, посвященный устранению неисправностей: его дизайн позволит даже начинающему пользователю совладать с возможными проблемами.

Качество материалов, прилагаемых к остальным продуктам, оказалось значительно хуже. Например, документация к коммутатору OptiSwitch-800F производства Nbase-Xyplex больше напоминает справочник команд, чем руководство пользователя, а ее стиль не назовешь легким для восприятия. Причем производитель предлагает только CD-ROM, не утруждая себя изготовлением печатной копии. Документация в исполнении SMC выглядит неплохо, но руководству по управлению устройством явно недостает ясности изложения, которая особенно важна для новичков.

Компания Allied Telesyn представила нам предварительную версию документации, ее можно воспринимать лишь как прототип будущего руководства. Мы обнаружили здесь краткие инструкции по инсталляции, однако подробное изложение технических деталей, столь необходимое опытному пользователю, отсутствовало.

Подводя итоги

Коммутаторы ProCurve 9304 компании Hewlett-Packard и BigIron 4000 фирмы Foundry Networks, по сути дела представляющие собой одно и то же устройство, вышли победителями как по производительности, так и по набору функциональных возможностей. Модель ProCurve 9304 несколько опередила Foundry, но лишь благодаря более удачной документации. Коммутатор NetStructure 480T корпорации Intel, получивший итоговую оценку 9,1, оказался лидером по производительности, но уступил изделиям Hewlett-Packard и Foundry по удобству управления, набору предлагаемых функций и качеству документации.

Среди коммутаторов второго уровня, которые отличаются ограниченными функциональными возможностями и меньшей ценой, победителем стал ProCurve 6308. Из устройств данного класса к нему вплотную приблизилась лишь модель NetStructure 470F, а остальные продукты заметно отстали (прежде всего, из-за их низкой производительности, хотя определенное отставание наблюдалось в каждой группе тестов).

Как явствует из табл. 4, коммутаторы, участвовавшие в испытаниях, имеют широкий ценовой диапазон. Стоимость модели, как правило, связана с набором предлагаемых функций коммутации и уровнем производительности; от более дешевых устройств не стоит ожидать слишком многого. В конечном счете, выбор коммутатора сводится к решению вопроса о том, что для вас важнее — получить недорогую модель с ограниченным функциональным наполнением и умеренным быстродействием или обзавестись дорогостоящим устройством, которое обладает повышенной надежностью, обеспечивает множество функций и способно выполнять достаточно сложные задачи.

ОБ АВТОРАХ

Процедура тестирования

Продукты мирового класса