Logo Море(!) аналитической информации!
IT-консалтинг Software Engineering Программирование СУБД Безопасность Internet Сети Операционные системы Hardware
Конференция «Технологии управления данными 2018»
СУБД, платформы, инструменты, реальные проекты.
29 ноября 2018 г.
2004 г.

Новая жизнь Ethernet

Константин Изварский
«Экспресс-Электроника», #8/2004

Успех Ethernet - одна из тех загадок, которые не перестают удивлять. Вряд ли у этой технологии были фантастические преимущества, скорее, она была посредственной, но в то же время - что гораздо важнее - более дешевой. Сегодня история повторяется: одобренный в июне 2002 года стандарт 10 Gigabit Ethernet, несмотря на свою дороговизну и отсутствие подходящих телекоммуникационных задач, уже находит применение в корпоративных сетях.

Если вспомнить историю Ethernet, возникает ощущение, что этой технологии повезло больше, чем другим. Технология создана в исследовательском центре компании Xerox в 1970-x годах. Базовая спецификация IEEE 802.3 опубликована в 1980 году, а вскоре фирмы Digital Equipment, Intel и Xerox совместно разработали вторую версию спецификации. Как технология Ethernet вряд ли стала оптимальным решением (напомним, что в ее основе лежит принцип множественного доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий - CSMA/CD) и изначально была ограничена тем, что множество пользователей конкурировали за одну полосу пропускания 10 Мбит/c. Однако со временем были найдены решения, частично снимающие эту проблему. В их основе лежит использование коммутаторов, в отличие от традиционных мостов имеющих большее количество портов и обеспечивающих передачу кадров между несколькими портами одновременно. Это позволяло эффективно применять коммутаторы и для таких сетей, в которых трафик между сегментами практически не отличается от трафика, циркулирующего в самих сегментах. После появления коммутаторов технология Ethernet перестала казаться бесперспективной, так как отныне стало возможным соединить низкую стоимость конечных устройств с высокой производительностью сетей, построенных на основе коммутаторов: используя технологию коммутируемого Ethernet, каждое устройство получает выделенный канал между собой и портом коммутатора.

То, что происходило дальше, наверняка, помнят многие. Идея Fast Ethernet родилась в 1992 году, а стандарт (802.3u) был одобрен в 1995-м. Fast Ethernet определяет три модификации для работы с разными видами кабелей - 100BaseTX, 100BaseT4 и 100BaseFX. Модификации 100BaseTX и 100BaseT4 рассчитаны на витую пару, 100Base FX - на оптический кабель. Наибольшее распространение нашли стандарты 100BaseTX для кабеля категории 5 (две неэкранированные витые пары) и 100Base FX (многомодовый оптический кабель). Хотя Fast Ethernet и был развитием стандарта Ethernet, переход к 100BaseTX требовал некоторого изменения в топологии сети. Теоретический предел сегмента Fast Ethernet составляет 250 м. Это ограничение определено самой природой метода доступа CSMA/CD и скоростью передачи, не превышающей 100 Мбит/c. Основная область использования Fast Ethernet в настоящее время - сети рабочих групп и отделов, но с некоторых пор его стали применять и для строительства городских (домашних) сетей.

Развитие сетей Ethernet с пропускной способностью 10 и 100 Мбит/c представляет технология Gigabit Ethernet. Ее основная цель состояла в значительном повышении скорости передачи данных с сохранением совместимости с установленными сетями на базе Ethernet. Продукты, поддерживающие Gigabit Ethernet, в основном внедряют в центре корпоративной сети. Разумеется, есть и другие варианты ее применения. Самый оптимальный путь получения отдачи от внедрения Gigabit Ethernet состоит в замене коммутаторов Fast Ethernet на коммутаторы и концентраторы Gigabit Ethernet. Это приводит к тому, что в сети появляется некая иерархия скоростей. К недостаткам Gigabit Ethernet относят отсутствие встроенного механизма QoS.

Самая интересная особенность проекта 10 Gigabit Ethernet - то, что это первая разработанная Институтом инженеров по электротехнике и электронике технология для Ethernet, которая специально создавалась для того, чтобы выйти за рамки локальных сетей. Допустим, Gigabit Ethernet всегда рассматривался в качестве технологии для локальных сетей. А 10 Gigabit Ethernet проектировался так, чтобы алгоритмы передачи, предусмотренные Ethernet, действовали из конца в конец глобальной сети.

Стандарт, имеющий наименование IEEE 802.3ae, практически не отличается от исходной версии Ethernet (см. таблицу): сохранен тот же формат заголовка, преамбула, минимальный и максимальный размер кадра.

Самое большое изменение - отказ от использования протокола CSMA/CD, поскольку 10 Gigabit Ethernet работает только в полнодуплексном режиме. Это кардинальное изменение, но оно облегчает жизнь, поскольку избавляет от несогласованности при использовании полнодуплексного и полудуплексного режимов.

Другое важное изменение касается физического интерфейса. В соответствии со спецификацией предусмотрено пять типов интерфейсов: 10GBASE-LR, 10GBASE-ER, 10GBASE-SR, 10GBASE-LW и 10GBASE-LX4. Все они являются оптическими. Отказ от "меди" понятен: даже если бы такие системы работали на витой паре, дальность передачи была бы очень ограниченной. Каждый физический интерфейс состоит из двух уровней: PCS (Physical Coding Sublayer), отвечающий за управление передаваемыми битовыми последовательностями, и PMD (Physical Media Dependent), преобразующий биты в оптические сигналы. Эти уровни спроектированы не зависящими друг от друга.

Для систем Gigabit Ethernet было предложено только два типа стандартизованных оптических интерфейса: в одном используется многомодовое оптоволокно, в другом - одномодовое (главное различие между ними заключается в их "дальнобойности"). В отличие от Gigabit Ethernet, стандарт 802.3ae поддерживает три разные длины волны (850, 1310 и 1550 нм), каждой из них соответствует свой PMD. В свою очередь, каждому PMD соответствует два типа физических интерфейсов - для локальных (LAN PHY) и территориально распределенных (WAN PHY) сетей.

В то время как другие PMD-интерфейсы преобразуют биты в световые сигналы последовательно, интерфейс 10GBASE-LX4 задействует технологию спектрального уплотнения WWDM для передачи битов одновременно на четырех длинах волн. Этот интерфейс является наиболее гибким, поскольку поддерживает как многомодовое оптоволокно с диаметром сердцевины 62,5 мкм для связи на ближних (до 300 м) расстояниях, так и одномодовое диаметром 9 мкм - на дальних (до 10 км).

Изначально 10 Gigabit Ethernet позиционировался как решение для сетей масштаба города (MAN), кстати, первая экспериментальная сеть, построенная на его основе, - это произошло в 2002 году в Лас Вегасе (США) - как раз и была рассчитана на передачу трафика в масштабах города. Но со временем, очевидно, его позиционирование пересмотрят, так как уже есть примеры использования 10 Gb Ethernet при строительстве крупных корпоративных и кампусных сетей, в том числе в нашей стране.

Едва ли не самый щепетильный вопрос касается цен на сетевое оборудование, использующее данную технологию. Первое время продукты на базе 10 Gigabit Ethernet стоили крайне дорого. У некоторых производителей (сейчас в число крупнейших поставщиков оборудования 10 Gb Ethernet входят Cisco Systems, Enterasys Networks, Extreme Networks, Foundry Networks, Nortel Networks и Force10 Networks), к примеру, цена за порт составляла $100 тыс. Понятно, что поначалу это отпугивало потенциальных пользователей и интерес к ней испытывал самый малый процент пользователей - в шутку их называли богатыми энтузиастами. На сегодняшний день цена изделий значительно снижена, но при этом все равно остается высокой по сравнению со стоимостью оборудования Fast Ethernet и Gigabit Ethernet.

Предполагают, что массовой новая технология станет после того, как расценки упадут до $5000-6000 за порт. По расчетам аналитиков, это произойдет примерно к 2006 году. А пока решение остается еще очень дорогим. Такое внимание цене уделено не зря - ведь это единственный фактор, сдерживающий развитие 10 Gigabit Ethernet.

С другой стороны, все понимают, что перспективы 10 Gigabit Ethernet долгосрочные: данная технология позволяет перевести Ethernet на новый уровень без больших затрат и проблем администрирования, неизбежных при смене протокола. В ближайшие годы это будет самый оптимальный метод для агрегирования сетей (как LAN, так и MAN).

Gigabit Ethernet 10 Gigabit Ethernet
CSMA/CD + full duplex Full duplex only
Leveraged Fibre Channel PMDs New optical PMDs
Reused 8B/10B coding New coding schemes 64B/66B
Optical/copper media Optical media only (copper in development)
Support LAN to 5 km Support LAN to 40 km
Carrier extension Throttle MAC speed for WAN Use Sonet/SDH as Layer 1 transport

Таблица. Gigabit Ethernet vs 10 Gigabit Ethernet
10 Gigabit Ethernet в России
Первый в России официально объявленный проект, в котором ядро сети создается на базе технологии Ethernet 10 Гбит/с, выполняется на крупном промышленном предприятии - нефтехимическом комбинате "Салаватнефтеоргсинтез". Системным интегратором данного проекта выступает компания "Мехатрон", соисполнителем - CTI. В текущем году началась реализация проекта, который предполагается завершить до конца года. Сеть должна охватить довольно значительную площадь (около 15 кв. км) и поддерживать такие приложения, как ERP. Проект предусматривает создание ядра сети на базе восьми коммутаторов Cisco Catalyst 6500 с модулями коммутации и управления Supervisor 720. Кроме этого, будет установлено 54 коммутатора Catalyst 3750 и 24 устройства Catalyst 2950. В коммутаторы Catalyst 6500 встроены модули IDS, Firewall и NAM, которые должны обеспечить защиту сети от различных атак, а также анализ внутреннего трафика. В качестве ПО управления будут использоваться программные пакеты CiscoWorks LAN Management Solution/Routed WAN Solution, Secure Access Control Server, VPN и Security Management Solution. Отказоустойчивость системы предполагается обеспечить построением сети по модульному принципу, в результате сбой в одном модуле не будет влиять на систему в целом. Наиболее важные уровни сети, включая магистральные каналы, резервируются. На комбинате планируется внедрение систем видео-конференц-связи и IP-телефонии. Одним из интересных направлений развития сети может стать ее применение для передачи трафика АСУТП. Для этого в качестве устройств доступа Cisco Systems предлагает использовать коммутаторы Catalyst 2955, которые специально разработаны для применения в условиях промышленного производства. Они имеют расширенный температурный режим (от -40 до +60 С), полностью пассивное охлаждение, устойчивость к пыли, влажности и вибрации. Также они способны дифференцировать трафик в целях обеспечения QoS.

Новости мира IT:

Архив новостей

Последние комментарии:

IT-консалтинг Software Engineering Программирование СУБД Безопасность Internet Сети Операционные системы Hardware

Информация для рекламодателей PR-акции, размещение рекламы — adv@citforum.ru,
тел. +7 985 1945361
Пресс-релизы — pr@citforum.ru
Обратная связь
Информация для авторов
Rambler's Top100 TopList liveinternet.ru: показано число просмотров за 24 часа, посетителей за 24 часа и за сегодня This Web server launched on February 24, 1997
Copyright © 1997-2000 CIT, © 2001-2015 CIT Forum
Внимание! Любой из материалов, опубликованных на этом сервере, не может быть воспроизведен в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения владельцев авторских прав. Подробнее...