В 2001 году пользователи увидят четвертоепришествие 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.

«Нам доводится наблюдать приход сетей Gigabit Ethernet даже в небольшие компании, которые, казалось бы, вовсе не нуждались в столь высокой пропускной способности, — отметил Майк Макконнел, аналитик Infonetics. — Но цены снизились, и пользователи предпочли создать себе задел на будущее. Если ситуация повторится (что весьма вероятно), многие наверняка захотят перейти на технологию 10-Gigabit Ethernet».

Первыми ее пользователями, несомненно, станут исследовательские организации, которые всегда находятся в авангарде новых решений.

«Мне очень хотелось бы познакомиться с архитектурой 10-Gigabit Ethernet в конце следующего года», — подчеркнул сетевой инженер лаборатории Lawrence Berkeley National Laboratory Майкл Беннетт.

На состоявшейся в июле встрече участников рабочей группы IEEE 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.

У ваших отцов были другие сети 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», — сообщил Дэн Доув, ведущий инженер корпорации Hewlett-Packard, специализирующийся на технологиях физического уровня локальных сетей.

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.

Фундамент

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.

«Хотя Gigabit Ethernet и может поддерживать полудуплексные операции, ни одно сетевое устройство на практике не использует этот режим», — подчеркнул ведущий инженер корпорации Intel Боб Гроу.

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.

Сеть будущего

Какая же судьба уготована медному кабелю?

В рабочей группе прекрасно понимают, что пределом возможностей кабельных систем Категории 5 является технология Gigabit Ethernet. Для сети с пропускной способностью 10 Гбит/с необходимо перейти на Категорию 6.

Чтобы приступить к практическим действиям по проектированию нового стандарта, разработчики после согласования всех деталей должны получить официальный запрос от IEEE. Вероятнее всего, это произойдет в ноябре.

Процесс стандартизации Fast Ethernet и Gigabit Ethernet потребовал приблизительно двух лет упорного труда. Есть основания полагать, что разработка технологии 10 Gigabit Ethernet пойдет несколько быстрее.

А что же дальше?

Думаю, догадаться несложно. «Еще до того как будут завершены работы над созданием архитектуры сети с пропускной способностью 10 Гбит/с, мы уже начнем рассматривать проект 100-Gigabit Ethernet», — говорит Доув.

Станет ли 10-гигабитная Ethernet глобальной?

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.

«Привычные интерфейсы и эффективность пересылки пакетов Ethernet производят сильное впечатление, — заявил старший менеджер оптических сетей и сетей передачи данных MCI WorldCom Рама Нун. — В настоящее время наша компания — единственный крупный поставщик услуг, открыто публикующий информацию о своих исследованиях в этой области. Впрочем, нельзя не отметить, что ряд крупных организаций также проявляет интерес к данной 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, — отметил директор подразделения коммутаторов и маршрутизаторов исследовательской компании Ryan Hankin Kent Джо Скорюпа. — 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».

«Главный вопрос заключается в том, сумеем ли мы предложить клиентам требуемый уровень технической поддержки, — отметил Нун. — Статистика ошибок, условия, при которых возникают сбои, и другая подобная информация жизненно важны для поставщика услуг, предлагающего сервисное обслуживание. Эти данные помогают ему оперативно устранять неисправности».

«Главная причина, позволяющая стандарту Ethernet претендовать на роль глобального решения — это низкая стоимость соответствующих аппаратно-программных средств, — заметил главный инженер корпорации Hewlett-Packard в области технологии локальных сетей физического уровня Дэн Доув. — 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, — пояснил инженер из Intel Боб Гроу, принимавший участие в работе над спецификациями Gigabit и 10-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. Интересно послушать мнение Майкла Беннетта, сетевого инженера лаборатории Lawrence Berkeley National Laboratory, который мечтает как можно быстрее познакомиться с механизмом 10-Gigabit Ethernet независимо от того, получит ли он в обозримом будущем достаточно широкое распространение.

«Вполне вероятно, что к моменту появления устройств, поддерживающих данный стандарт, технологии уйдут далеко вперед, и производительность, кажущаяся сегодня фантастической, станет недостаточной», — отметил Беннетт. Участники специальной рабочей группы, сформированной IEEE, полагают, что до конца года они все же получат официальный заказ на разработку проекта спецификации 10-Gigabit Ethernet.

— Джефф Карузо, Network World, США

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

Технология СкоростьРежим передачи данныхГод стандартизации
Ethernet 10 Мбит/с Полу- и полнодуплексный 1980
Fast Ethernet 100 Мбит/с Полу- и полнодуплексный 1995
Gigabit Ethernet 1 Гбит/с Полу- и полнодуплексный (но используется только последний) 1998
10-Gigabit Ethernet (прогноз) 10 Гбит/с Только полнодуплексный конец 2001

Gigabit Ethernet «на меди»

Марк Тиллман: «Я абсолютно точно не собираюсь использовать эту технологию в магистралях»
На состоявшейся в сентябре выставке Networld+Interop значительный интерес вызвали решения, предусматривающие использование Gigabit Ethernet в сетях, построенных на обычной медной кабельной проводке.

Как предполагается, эта технология позволит пользователям развертывать сети Gigabit Ethernet, используя уже существующие кабельные системы так называемой Категории 5, тем самым сократив расходы на переоснащение своих офисов волоконно-оптическими сетями. Посетители выставки заверяли, что больше всего в новой технологии их привлекает именно потенциальная экономия.

«Я обратил внимание на это решение главным образом из-за цены», — отметил Джефф Бейли, специалист по локальным сетям из Университета штата Огайо. Университет рассчитывает использовать эту технологию для связи компьютеров с процессорами Pentium III в кластер, способный поддерживать работу параллельных приложений.

Помимо возможной экономии затрат на инфраструктуру, как предполагается, оборудование Gigabit Ethernet для медной проводки будет стоить дешевле, чем аппаратное обеспечение для волоконных кабелей. Например, компания Alteon WebSystems продемонстрировала сетевую плату 1000-BaseT для медных соединених, выпуск которой запланирован на ноябрь и которая будет стоить около 500 долл. Для сравнения стоит указать, что аналогичная сетевая плата для волоконо-оптических соединений компании Alteon стоит вдвое дороже.

Участники альянса Gigabit Ethernet Alliance рассматривают данную технологию не только как способ связи серверов, но и в качестве основы магистралей и для объединения коммутаторов, расположенных на расстоянии менее 100 м друг от друга (в настоящее время это максимальное расстояние, на котором смогут работать сети Gigabit Ethernet на медных кабелях). Часть специалистов отмечает, что вероятнее всего эта технология будет применяться для создания так называемых «серверных ферм», а некоторые даже скептически отзываются о возможности применения сетей Gigabit Ethernet на медной проводке где-либо еще.

«Я абсолютно точно не собираюсь использовать эту технологию в магистралях, — заявил Марк Тиллман, администратор сетевых служб компании World Color. — Я не стал бы на нее рассчитывать даже для поддержки соединений между коммутаторами, расположенными на расстоянии трех метров друг от друга».

Тиллман отмечает, что самое большое опасение у него вызывает возможная радиочастотная интерференция, хотя компании-производители настаивают, что подобной ситуации возникнуть не может. Более того, Тиллман считает, что его не поймет менеджер, если он попытается реализовать эту технологию в критически важной для компании сети.

Интероперабельность подобных сетей, продемонстрированная на выставке, — это заметный шаг вперед по сравнению с показанной на Networld+Interop, состоявшейся в мае в Лас-Вегасе, независимой работой продуктов таких компаний, как Alteon, Extreme Networks и ряда других производителей. Многие из коммутаторов, представленных здесь, имеют порты как для волоконных, так и для медных кабелей, что позволяет компаниям создавать гибридные сети. Джефф Лан, директор по информационным системам Университета штата Пенсильвания, отметил, что ему бы хотелось получить более детальную информацию о планах производителей, касающихся выпуска сетевого оборудования, позволяющего создавать среду Gigabit Ethernet полностью на кабельных системах на витой паре.

Пенсильванскому университету необходимы каналы с гигабитной пропускной способностью для связи серверов, на которых хранятся цифровые видеозаписи общественной телевизионной станции университета. Сейчас университет составляет планы на следующий финансовый год, в связи с чем, как отметил Лан, хотелось бы знать, появления какого именно оборудования стоит ожидать в ближайшее время.

Одно из серьезных препятствий в создании оборудования для Gigabit Ethernet возникло, когда компания Broadcom задержала выпуск микросхем для интерфейса физического уровня. Преодолев свои трудности, компания наладила выпуск микросхем, и, как заверил Дэвид Соренсен, менеджер по семейству продуктов группы высокоскоростных сетевых систем Broadcom, к середине октября производство выйдет на полную мощность.

Аналитики также сомневаются в том, окажется ли качество существующих кабельных систем Категории 5 в некоторых организациях достаточным для поддержки этой технологии. Представители ряда компаний, участвующих в выставке, утверждают, что если проводка сделана корректно, никаких проблем не возникнет. Сейчас проводку Категории 5 имеют офисы более 80% компаний.

Другие производители, в частности, Cabletron Systems, FlowWise Networks и Sun Microsystems, представили на выставке новые модели коммутаторов, сетевых плат и иные продукты, многие из которых должны появиться к концу года. Intel, к примеру, впервые продемонстрировала серверную сетевую плату 1000-BaseT и модули каскадирования для коммутаторов, массовое производство которых, по словам Бренди Фрея, менеджера по серверным платам Intel, начнется в первом квартале следующего года.

— Джеймс Николаи, Служба новостей IDG, Сан-Франциско

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями