10 Gigabit Ethernet

История технологии Ethernet в чем-то похожа на хороший сериал — последовательность событий непредсказуема и таит в себе массу приятных неожиданностей, а каждая последующая картина лучше и интереснее предыдущей. Но по большому счету любая новая серия представляет собой продолжение того же самого фильма.

Итак, похоже, скоро пользователи смогут увидеть четвертое пришествие Ethernet. После просто Ethernet, Fast Ethernet и совсем недавно утвердившейся в своем окончательном варианте Gigabit Ethernet на сцену уже выходит сетевая архитектура Ethernet с пропускной способностью 10 Гбит/с.

IEEE уже сформировал рабочую группу, которая будет заниматься определением конкретных параметров (среды передачи данных, ограничений радиуса действия и точной скорости) стандарта 10-Gigabit Ethernet.

Сегодня участники рабочей группы обсуждают лишь первые технические наброски, однако есть надежда, что уже осенью IEEE предоставит им необходимые полномочия и официально поставит конкретную задачу, после чего и начнется по-настоящему серьезная работа над проектом.

Многие сетевые администраторы, возможно, думают, что столь высокая пропускная способность является даже избыточной. Но следует помнить, что производительность каждой последующей разновидности технологии, начиная с самого первого варианта Ethernet, всякий раз увеличивалась на порядок. Поэтому даже самая современная на сегодняшний день версия Gigabit Ethernet, судя по всему, сможет удержать пальму первенства от силы несколько лет.

Опросив руководителей информационных служб 225 компаний, аналитики Infonetics Research пришли к выводу, что 40% из них собираются в ближайшие полтора года применять технологию Gigabit Etnernet в сетевых магистралях, 19% — для подключения серверов, а 9% планируют установить соответствующее оборудование даже на настольные рабочие станции.

На состоявшейся в июле встрече участников рабочей группы IEEE сетевой инженер лаборатории Lawrence Berkeley National Laboratory Майкл Беннетт изложил свой взгляд на развитие событий с точки зрения пользователей.

Чтобы работать с приложениями виртуальной реальности и объединять в кластеры суперкомпьютеры следующего поколения, нужна очень высокая пропускная способность сети. Сегодня лаборатория Беннетта использует Gigabit Ethernet, поскольку эта технология менее сложна по сравнению с ATM. По его словам, он был бы рад принять участие в комплексном тестировании технологии 10-Gigabit Ethernet.

Реальной силой, которая могла бы способствовать популяризации архитектуры 10-Gigabit Ethernet, являются поставщики услуг. Это свидетельствует о наступлении совершенно нового этапа в истории Ethernet. Первоначально эта технология предназначалась для построения локальных сетей, однако поставщики услуг посчитали, что Gigabit Ethernet вполне может стать несложной и недорогой альтернативой архитектуре ATM при создании региональных сетей (metropolitan-area network — MAN).

Представителей компаний, имеющих дело с территориально-распределенными и глобальными сетями, на начальном этапе обсуждения новой технологии рабочей группы IEEE прежде всего интересует точное определение пропускной способности. Если планы построения сетей Ethernet с пропускной способностью 10 Гбит/с осуществятся, они будут приблизительно соответствовать возможностям систем, отвечающих спецификации OC-192 SONET (9,584640 Гбит/с). SONET — это стандартный способ передачи кадров данных по глобальным волоконно-оптическим каналам связи, который широко используется телекоммуникационными операторами.

Если разработчикам удастся добиться обещанной пропускной способности, то можно ожидать, что оборудование сопряжения сетей SONET и Ethernet окажется несложным и недорогим. Кроме того, управление территориально-распределенной сетью, включающей в себя необходимые средства объединения отдельных сегментов, будет осуществляться столь же просто, как и управление локальной сетью, не выходящей за пределы одного здания.

И другой вопрос, на который еще предстоит дать ответ, заключается в том, можно ли на практике пересылать по оптическому кабелю данные со скоростью 10 Гбит/с.

Два наиболее вероятных варианта практического решения данной задачи — использование либо четырех лазерных лучей, передаваемых по общему волокну, либо одного лазерного луча более высокой мощности

На весенней выставке NetWorld+Interop ‘98 представители HP продемонстрировали первый из указанных вариантов. В ходе демонстрации были задействованы четыре 2,5-гигабитных канала. Все каналы были физически организованы в одном волокне; пересылка данных осуществлялась с использованием технологии мультиплексирования по длине волны.

Главный изъян продемонстрированного подхода заключается в том, что HP пока не готова наладить массовое производство оборудования, которое можно было бы использовать в сетях предприятий. Ожидается, однако, что к концу года корпорация найдет возможность сделать цену на подобное оборудование более доступной.

Применение одного, более мощного лазерного луча может оказаться еще более дорогим решением. Кроме того, эта технология подразумевает жесткий температурный контроль, от чего избавлено оборудование с лазерами меньшей мощности.

Некоторые положения уже удалось согласовать, хотя процесс претворения в жизнь этих идей еще только начался. Особо хотелось бы отметить единодушное решение участников обсуждения о том, что сеть с пропускной способностью 10 Гбит/с должна работать только в полнодуплексном, но не в полудуплексном режиме.

Это означает, что новый вариант Ethernet утратит одно из наиболее фундаментальных свойств оригинала. В нем не будет применяться механизм множественного доступа с контролем несущей и обнаружением конфликтов (carrier sense multiple access/collision detect — CSMA/CD), который позволяет нескольким машинам одновременно использовать один и тот же сегмент Ethernet.

Впрочем, это не повлечет за собой принципиальных изменений.

Рабочая группа IEEE опубликовала также предварительную информацию об ограничениях, которые будут накладываться на длину сегмента сети с пропускной способностью 10 Гбит/с: до 100 метров для используемого в настоящее время многомодового оптического кабеля и до 300 метров для нового усовершенствованного многомодового оптического кабеля.

Что касается одномодового оптического кабеля, здесь возможно несколько вариантов. Для сети группы зданий предполагаемое ограничение составит 2 километра, а для региональной сети, в зависимости от конкретных условий, — 10 или 40 километров.

Когда специалисты обсуждают стандарты территориально распределенных сетей, речь о технологии Ethernet обычно не заходит. Однако уже в ближайшее время ситуация может измениться.

MCI WorldCom и ряд других поставщиков услуг рассматривают сети Ethernet с пропускной способностью 10 Гбит/с в качестве реальной альтернативы передаче пакетов по сетям SONET и другим традиционным для глобальных сетей технологиям. Производители средств передачи данных все чаще присматриваются к разрабатываемым сегодня спецификациям 10-Gigabit Ethernet, которые позволят, наконец, стандарту Ethernet выйти за рамки локальных сетей.

К настоящему моменту члены группы, занимающейся в комитете IEEE изучением высокопроизводительных технологий, еще не пришли к единому мнению относительно того, какую пропускную способность должен обеспечивать новый стандарт (10 Гбит/с или 9,584640 Гбит/с). Последняя цифра соответствует производительности широко распространенной технологии OC-192 SONET и может способствовать более быстрому росту популярности 10-Gigabit Ethernet.

Телекоммуникационных операторов в стандарте 10-Gigabit Ethernet привлекают не только транспортные службы локальных сетей. Технология Ethernet успела доказать, что с ее помощью можно очень эффективно проектировать простые и недорогие коммуникационные каналы, обладающие различной пропускной способностью. Уже сегодня некоторые операторы создают региональные сети Gigabit Ethernet.

Таким образом, Ethernet вполне может занять место, которое ранее отводилось ATM — единственной технологии, подходящей как для организации взаимодействия между настольными компьютерами и подключения их к магистрали группы зданий, так и для построения региональных и глобальных сетей. В результате корпорации смогут снизить расходы на оплату услуг и упростить процедуру управления сетью — ведь все механизмы будут создаваться на основе единой технологии.

Однако во многих вопросах Ethernet по-прежнему отстает от ATM и SONET. Особое внимание критики обращают на то, что Ethernet не способна обеспечить качество обслуживания, присущее ATM. А ведь этот параметр играет очень важную роль для оптимизации трафика реального времени. Кроме того, Ethernet не имеет встроенных процедур управления, характерных для SONET, и не всегда позволяет оперативно выявить причину неисправности.

В то же время производители оборудования и поставщики услуг пытаются найти пути, которые помогут преодолеть эти недостатки. К примеру, качество обслуживания Ethernet вполне может быть улучшено, если разработчикам удастся реализовать механизм определения приоритетов очередей.

Одной из важных особенностей, позволяющих повысить эффективность управления территориально-распределенной сетью, является возможность реализации ‘цифровой упаковки’ пакетов Ethernet, которым необходимо преодолеть большое расстояние. Пакеты, пересылаемые из одного конца страны в другой, проходят через сложное переплетение кабелей, поэтому все операции в сети должны быть прозрачны для ее администратора. Традиционные простые пакеты Ethernet не позволяют добиться такого результата.

Главная причина, позволяющая стандарту Ethernet претендовать на роль глобального решения — это низкая стоимость соответствующих аппаратно-программных средств. Расходы на построение сети Ethernet составляют лишь пятую часть от того, что придется потратить на проектирование конкурирующей с ней сети SONET.

Но почему технологию Ethernet не рассматривали в качестве глобальной транспортной магистрали до сих пор?Дело в том, что по критерию надежности уже существовавшие сети ATM намного превосходили еще только разрабатывавшийся стандарт Gigabit Ethernet. Несколько лет назад считалось, что только технология ATM подходит для построения магистралей большинства корпоративных сетей и что только с помощью этого стандарта можно выйти за пределы сети группы зданий. Однако сегодня при выборе оптимального решения многие корпорации отдают предпочтение Gigabit Ethernet.

С чисто технической точки зрения работы над стандартом 10-Gigabit Ethernet еще и не начинались. Исследовательская группа IEEE в настоящее время рассматривает лишь самые общие вопросы, в частности, пытается определить конкретную скорость передачи информации.

Вполне вероятно, что к моменту появления устройств, поддерживающих стандарт 10-Gigabit Ethernet, технологии уйдут далеко вперед, и производительность, кажущаяся сегодня фантастической, станет недостаточной.

Таблица 10.Текущее положение дел. Ethernet — наиболее популярная сейчас технология локальных сетей, причем ее начинают применять в составе региональных и глобальных сетей. Формат и размер фреймов Ethernet остаются без изменений — развитие технологии идет другими путями

[назад] [содержание] [вперед]