Коммутаторы потеснят маршрутизаторы

PictureНе так давно маршрутизаторы были изгоями систем коммуникации. Коммутаторы безнаказанно могли попирать их. Коммутаторы набирали силу, а маршрутизаторы, казалось, доживали свой век. Маршрутизаторы были медлительны. Маршрутизаторы были неуклюжи. Маршрутизаторы безнадежно устарели. Большие надежды возлагались на асинхронный режим передачи данных (АТМ) и синхронную оптическую сеть (Sonet) - новую высокоскоростную сетевую инфраструктуру цифровой передачи данных по оптоволоконным кабелям, - и маршрутизаторы просто не могли выстоять в таких условиях.

Как бы не так! На сцену вышло новое поколение маршрутизаторов, намного сильнее и устойчивее.

Реально вопрос о полном отказе от маршрутизаторов никогда и не ставился. Их необходимость для глобальных сетей всегда была очевидна. Неясным было (да и сейчас остается) другое: что лучше для глобальных сетей - использовать маршрутизаторы вместе с коммутаторами или только маршрутизаторы? Смогут ли маршрутизаторы сами провести данные на всем протяжении глобальной сети или им понадобится помощь на уровне коммутаторов?

Всего год назад казалось, что вопрос однозначно решается в пользу гибридного варианта "маршрутизатор - коммутатор". Сегодня почти столь же единственно верным кажется решение, отрицающее коммутаторы. Маршрутизаторы здорово выиграли благодаря быстрому использованию новых технологий. Они расцвели, они перепутали все карты. В этом году маршрутизаторы опередили коммутаторы глобальных сетей по критерию цена/производительность, и все указывает на то, что они смогут удержать лидерство.

Конечно, владельцы каналов передачи данных будут продолжать использовать коммутаторы, чтобы продавать услуги общедоступных коммутируемых служб, таких как frame relay, Switched Multimegabit Data Service (коммутируемая мультимегабитная служба передачи данных) и АТМ, но предприятиям и операторам Internet не придется больше применять собственные коммутаторы глобальных сетей в дополнение к своим маршрутизаторам.

Сегодня "чисто маршрутизаторное" решение для глобальных сетей означает лучшее соотношение цена/производительность и более высокую надежность, чем гибридное с использованием и коммутаторов, и маршрутизаторов.

В тяжелое для маршрутизаторов время считалось, что причина их бед в высокой стоимости из расчета на один порт, ограниченной производительности и ограниченной масштабируемости к высоким скоростям, а также в значительной задержке на каждую пересылку, плохой управляемости и низкой надежности.

С тех пор многое изменилось. Цена за порт у маршрутизаторов стала даже ниже, чем у коммутаторов. Маршрутизаторы просто расцвели по сравнению с коммутаторами, если иметь в виду плотность портов глобальной сети (число портов в одном корпусе и число портов на интерфейсную плату), что собственно и определяет реальное соотношение цена/производительность. Более высокая плотность портов означает, что для организации сети заданного размера требуется меньшее число устройств, а, следовательно, уменьшается стоимость сетевых услуг на местах, сокращаются затраты на сопровождение программного обеспечения, уменьшаются занимаемые площади, потребление электроэнергии и численность персонала для обслуживания сети.

Всего год назад у самых производительных моделей маршрутизаторов компании Cisco Systems число слотов для интерфейсных карт ограничивалось пятью, а сегодня в модели Cisco 7513 уже 11 интерфейсных гнезд, что позволяет ей конкурировать по этому показателю с коммутаторами глобальных сетей.

В прошлом поставщики сложных коммутаторов, например корпорация Cascade Communications, многое выгадывали за счет преимущества в соотношении цена/производительность, передавая непосредственно коммутаторам функции канальных устройств и устройств цифровой обработки (digital service units). Они преуспевали и за счет мультиплексирования большого числа каналов с низкой пропускной способностью в один порт, улучшая таким образом показатель плотности портов и снижая расходы на телекоммуникации.

Но последние достижения в мультиплексировании позволяют одному маршрутизатору Cisco 7513 поддерживать больше 350 каналов при цене меньше одного доллара за порт. Сейчас именно маршрутизаторы имеют преимущество, когда дело доходит до мультиплексирования.

Маршрутизаторы обладают многими возможностями коммутации. Современные маршрутизаторы в обычных приложениях могут работать на самых быстрых линиях, а их коммутационные возможности достаточны для всех приложений, кроме разве что самых экзотических.

Централизованные монолитные структуры, несколько лет назад характерные для новейших в то время моделей маршрутизаторов, быстро эволюционируют, превращаясь в параллельные распределенные многопроцессорные архитектуры, во многом сходные со структурой коммутатора. Наблюдается явное сближение. Новое поколение маршрутизаторов очень напоминает коммутаторы, а коммутаторы, в свою очередь, становятся похожи на маршрутизаторы.

"Чисто маршрутизаторное" решение дает отличный результат по задержке прохождения данных от одного конечного пункта до другого. Былое мнение о том, что пересылки через маршрутизаторы дорого обходятся в смысле задержки, основывается главным образом на убеждении, что маршрутизаторы коммутируют намного медленнее, чем собственно коммутаторы. Однако современные маршрутизаторы могут выбирать самые высокоскоростные линии, и коммутаторы не превзойдут их, поскольку не способны передавать данные со скоростью большей, чем допускает линия. Сегодня выгоднее сокращать число коммутируемых, а не маршрутизируемых пересылок.

"Чисто маршрутизаторное" решение обеспечивает высокую надежность и хорошую управляемость. Добавление коммутаторов уровня глобальной сети не улучшит управляемость, а, напротив, ухудшит ее. Маршрутизаторы все еще нужны.

Итак, маршрутизаторы больше не изгои в телекоммуникации! Их великолепные качества получили признание. Что касается подавляющего большинства сетей предприятий в глобальной сети, то в обозримом будущем "чисто маршрутизаторные" решения дадут им большую производительность и лучшую надежность, чем у сетей с комбинированным решением "коммутаторно/маршрутизаторные".


Скот Маркус руководит разработками по архитектуре сетей в корпорации BBN, Кэмбридж, шт. Массачусетс. Он автор книги, How to Design Wide Area Networks, которая в будущем году выйдет в издательстве Addison-Wesley Long.

Маршрутизаторы потеснят коммутаторы

Трент Уотерхаус

PictureСети изменились за годы своего существования, а базовая технология маршрутизаторов, к сожалению, осталась прежней. Сегодняшние сети - это высокоскоростные сложные гетерогенные системы. Экспоненциальный рост Internet и внутрикопоративных сетей привел к тому, что пользователи все больше обращаются к информационным ресурсам за пределами своих рабочих групп или подсетей.

Несмотря на то что маршрутизаторы стали более мощными и быстрыми, лежащий в основе их работы принцип принятия решения "пакет-за-пакетом" (packet-by-packet), "пересылка-за-пересылкой" (hop-by-hop) без установления соединений не позволяет им идти в ногу с такими технологиями, как FDDI (Fiber Distributed Data Interface - волоконно-оптический распределенный интерфейс данных), Fast Ethernet и АТМ (Asynchronous Transfer Mode - асинхронный режим передачи). В отличие от маршрутизаторов, коммутаторы предлагают заведомо надежную установку соединения, поскольку их работа основывается на сквозной организации связи без вычисления маршрута для каждого пакета.

Начиная с середины 80-х наилучшее решение для различных сетей обеспечивали маршрутизаторы. Но сегодня разработчики сетей утверждают, что им нужна только технология маршрутизации, а услуги маршрутизации могут обеспечить как маршрутизаторы, так и коммутаторы. Более того, коммутаторы могут выполнять маршрутизацию с гораздо меньшими затратами и намного большей производительностью.

Маршрутизация нужна в каждой сети. Так почему же эта процедура должна быть централизована и полностью возложена на одно устройство, называемое маршрутизатором? Коммутаторы могут разнести выполнение важных функций маршрутизации ближе к пользователю, на каждый порт. В коммутируемой среде не только маршрутизация распределяется по всей сети (что значительно улучшает масштабируемость), но также увеличивается отказоустойчивость, так как отказ одного устройства уже не влияет на всех пользователей в подсетях.

А как же быть сегодня с маршрутизатором? Утверждение, что это идеальный способ доступа к сети Internet и к глобальной сети, вызывает сомнение. В конце концов, уж если сеть Internet должна стать такой же вездесущей и простой в использовании, как телефон, то почему бы не строить ее по той же технологии коммутации, что и телефонную сеть? Вот примеры недавних катастрофических неудач крупных операторов сетевых услуг на базе маршрутизаторов: Netcom On-Line Communications Services из-за ошибки в программе конфигурирования маршрутизатора (router configuration typographical error) за 13 часов "потеряла" 400 тыс. пользователей; America OnLine за 19 часов упустила 6 млн. пользователей - оплошность, которая обошлась ей по меньшей мере в 3 млн. долл.

Одной из основных причин таких полных или частичных "затмений" в Internet является чрезвычайная сложность маршрутизаторов. Как правило, маршрутизаторы используют замысловатые инструменты конфигурирования и управления, и при каждом дополнении или изменении в сети требуется ручное вмешательство. В коммутаторах же этот процесс автоматизирован за счет подключаемых модулей, что обеспечивает динамичную реакцию на изменения в сети.

Изготовители маршрутизаторов живо восприняли идею коммутации (использования коммутаторов). Они пытаются втиснуть в блоки маршрутизаторов аппаратные модули коммутации на базе специализированных интегральных схем (ASIC). В последние несколько лет производители маршрутизаторов держали в поле зрения каждую компанию, выпускающую коммутаторы, а зачастую и приобретали ее.

Но все эти решения остаются половинчатыми - ведь строятся они на базе технологии маршрутизации. Маршрутизаторы заставляют пользователей искусственно организовывать сети, опираясь на физическое расположение или число этажей в здании. Сети должны отражать структуру организации предприятия, для поддержки которой они и создаются. Коммутаторы придают этой "плоскостной" маршрутизации соответствующую гибкость и мобильность.

К тому же платформы маршрутизаторов обеспечивают значительно меньшую производительность. Очевидно, что маршрутизаторы не успевают за требованиями Internet к полосе пропускания. Локальные же сети и сети intranet предъявляют в сотни и даже в тысячи раз более высокие требования к передаче данных, чем Internet. Сеть сегодня является коммерческим инструментом, и потому не может себе позволить давать сбои или не успевать следовать за ростом потребностей бизнеса.

Лучший из представленных на рынке маршрутизаторов на базе специализированных интегральных схем (ASIC) предлагает полосу пропускания в 2 Гбит/с и пропускную способность в 1 млн. пакетов в секунду. В ближайшие два года будут разработаны маршрутизаторы нового поколения, которые смогут предложить полосу пропускания более 60 Гбит/с и пропускную способность в несколько миллионов пакетов в секунду.

Этим сегодня никого не удивишь. Уже в 1994 году на рынке были представлены коммутаторы с полосой пропускания 75 Гбит/с и пропускной способностью в 10,5 млн. пакетов в секунду.

А как насчет стоимости? Стоимость - это не единственный показатель, при покупке учитывается также соотношение стоимости и функциональных возможностей. На будущий год Dell"Oro Group планирует для коммутируемого Ethernet установить среднюю стоимость в расчете на один порт - 293 долл., а для коммутируемого Fast Ethernet - 583 долл. Для маршрутизируемого Ethernet стоимость на один порт предположительно составит 2040 долл., а для маршрутизируемого Fast Ethernet - 4319 долл.

При переходе от решений на базе маршрутизаторов к коммутируемым сетям совсем не обязательно руководствоваться принципом "все или ничего". Дальновидные поставщики коммутаторов проектируют свои платформы так, чтобы они были полностью совместимы со структурами сетей, имевших много маршрутизаторов или разбитых на большое число подсетей. Многие крупные организации, такие как New York Power Authority и Chicago Board Options Exchange, считают, что коммутаторы улучшают производительность их сетей, построенных на базе маршрутизаторов. Это дает таким компаниям возможность на время отложить или даже полностью исключить затраты на модернизацию сетей под платформы маршрутизаторов следующего поколения.

В конце концов все сводится к оценкам коммерческой целесообразности. Организации могут либо продолжать инвестирование в обычные маршрутизаторы и включаться в бесконечный цикл проводимых каждые полтора-два года модернизаций для улучшения их мощности и производительности, либо предпочесть более надежное, проверенное, масштабируемое решение - коммутаторы со встроенной маршрутизацией.


Трент Уотерхаус - менеджер по разработке программ для коммутируемых LAN в компании Cabletron Systems, Рочестер, шт. Нью-Гэмпшир.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями