Методи комутації

Мережа FDDI (від англійського Fiber Distributed Data Interface) - це одна з новітніх розробок стандартів локальних мереж. Стандарт FDDI, запропонований Американським національним інститутом стандартів (ANSI), споконвічно орієнтувалася на високу швидкість передачі (100 Мбіт/с) і на застосування перспективного оптоволоконного кабелю (довжина хвилі світла - 850 нм). Тому в цьому випадку виробники не були стиснуті рамками стандартів, що орієнтувалися на низькі швидкості й електричний кабель.

Вибір оптоволокна як середовища передачі відразу ж визначив переваги нової мережі: високий захист від перешкод, таємність передачі інформації і прекрасну гальванічну розв'язку абонентів. Висока швидкість передачі, що при використанні оптоволоконного кабелю досягти набагато простіше, дозволяє вирішувати багато задач, недоступні менш швидкісним мережам, наприклад, передачу зображень у реальному масштабі часу. Крім того, оптоволоконний кабель легко вирішує проблему передачі даних на відстань декількох кілометрів без ретрансляції, що дозволяє будувати набагато більші по розмірах мережі, що охоплюють навіть цілі міста і мають при цьому всі переваги локальних мереж (зокрема, низький рівень помилок). І хоча до дійсного часу апаратура FDD! не одержала ще широкого поширення, її перспективи дуже непогані.

За основу стандарту FDDI був узятий метод маркерного доступу, передбачений міжнародним стандартом IEEE 802.5 Token-Ring. Невеликі відмінності від цього стандарту визначаються необхідністю забезпечити високу швидкість передачі інформації на великі відстані. Топологія мережі FDD 1 - це кільце, причому застосовуються два різнонаправлені оптоволоконні кабелі, що дозволяє використовувати повнодуплексну передачу інформації з подвоєною ефективною швидкістю в 200 Мбіт/с (при цьому кожний із двох каналів працює на швидкості 100 Мбіт/с).

Основні технічні характеристики мережі FDDI наступні.

* Максимальна кількість абонентів мережі - 1000.

* Максимальна довжина кільця мережі - 20 км.

* Максимальна відстань між абонентами мережі - 2 км.

* Середовище передачі - оптоволоконний кабель (можливий застосування електричної кручений пари).

* Метод доступу - маркерний.

* Швидкість передачі інформації - 100 Мбіт/с (200 Мбіт/c для дуплексного режиму передачі).

Як бачимо, FDDI має великі переваги в порівнянні з усіма розглянутими раніше мережами. Навіть мережа Fast Ethernet, що має таку ж пропускну здатність 100 Мбіт/с, не може зрівнятися з FDDI але припустимим розмірам мережі і припустимій кількості абонентів. До того ж маркерний метод доступу FDDI забезпечує на відміну від CSMA/ CD гарантований час доступу і відсутність конфліктів при будь-якому рівні навантаження

Обмеження на загальну довжину мережі в 20 км зв'язано не з загасанням сигналів а з необхідністю обмеження часу повного проходження сигналу по кільцю для забезпечення гранично припустимого часу доступу А максимальна відстань між абонентами (2 км) визначається саме загасанням сигналів у кабелі.

Для передачі даних у FDDI застосовується вже згадуваний у першому розділі код 4В/5В (див табл 11), спеціально розроблений для цього стандарту й забезпечуючий швидкість 100 Мбіт/c при пропускній здатності кабелю 125 мільйонів сигналів у секунду (125 МБіт) а не 200 МБіт як при застосуванні коду Манчестер-11 При цьому кожним чотирьом бітам переданої інформації (кожному напівбайту) ставиться у відповідність п'ять біт для відновлення синхронізації на прийомному кінці

Стандарт FDDI для досягнення високої гнучкості мережі передбачає включення в кільце мережних адаптерів двох типів

* Адаптери класу А підключаються до внутрішнього і зовнішнього кільця мережі При цьому реалізується можливість обміну зі швидкістю до 200 Мбіт/с, можливість резервування кабелю мережі (при ушкодженні основного кабелю використовується резервний кабель) Апаратура цього класу використовується в самих критичних частинах мережі.

* Адаптери класу В підключаються тільки до зовнішнього кільця мережі. Вони можуть бути більш простими і дешевшими чим адаптери клacу А але не мають їхніх можливостей.

Крім власне абонетів (комп'ютерів терміналів і т.і.) у мережі можуть використовуватися зв'язні концентратори включення яких дозволяє зібрати в одне місце всі точки підключення з метою контролю за роботою мережі, діагностики неполадок спрощення реконфігурування При застосуванні кабелів різних типів (наприклад оптоволоконного кабелю і крученої пари) концентратор виконує перетворення електричних сигналів в оптичні і навпаки. Стандарт FDDI передбачає можливість реконфігурування мережі з метою збереження її працездатності у випадку ушкодження кабелю). Ушкоджена ділянка кабелю виключається з кільця, але цілісність мережі при цьому не порушується внаслідок переходу на одне кільце замість двох (тобто адаптери класу А починають працювати як адаптери класу В).

На відміну від методу доступу, пропонованого стандартом IEEE 802.5, у FDDI застосовується множинна передача маркера. Якщо при використанні Token-Ring новий (вільний) маркер передається абонентом тільки після повернення до його пакета, то в FDDI новий маркер передається абонентом відразу ж після закінчення передачі пакета. Послідовність дій тут наступна.

1. Абонент, що бажає передавати, чекає маркера, що йде за кожним пакетом.

2. Коли маркер прийшов, абонент видаляє його з мережі і передає свій пакет.

3. Відразу після передачі пакета абонент посилає новий маркер.

Одночасно кожен абонент веде свій відлік часу, порівнюючи реальний час звертання маркера (TRT) із заздалегідь установленим контрольним часом його прибуття (РТТ). Якщо маркер повертається раніш, ніж установлена РТТ мережа не завантажена, і отже, абонент може спокійно передавати свою інформацію. Якщо ж маркер повертається пізніше, чим установлене РТТ, то мережа завантажена, п абонент може передавати тільки саму необхідну інформацію. При цьому величини контрольного часу РТТ можуть встановлюватися різними для різних абонентів. Такий механізм дозволяє абонентам гнучко реагувати на завантаження мережі і підтримувати її на оптимальному рівні.

Стандарт FDDI на відміну від стандарту IEEE 802.5 не передбачає можливості установки пріоритетів пакетів і резервування Замість цього всі абоненти розділяються на дві групи: асинхронні і синхронні. Для асинхронних абонентів час доступу до мережі не занадто критично. Для синхронних він повинен бути жорстко обмежене. У стандарті передбачений спеціальний алгоритм, що обслуговує ці два типи абонентів.

Характерна риса FDDI полягає в тому, що в мережі марнотрат використовуються як 16-розрядні, так і 48-розрядні мережеві адреси. Кількість розрядів адреси задається спеціальним бітом у полі керування. Розмір поля данних може бути перемінним, але сумарна довжина пакета в будь-якому випадку не може перевищувати 4500 байт. Поле преамбули служить для початкової синхронізації прийому. До пакету використовується 32-розрядна циклічна контрольна сума

Незважаючи на очевидні переваги, мережа FDDI не одержала поки широкого поширення, це зв'язано головним чином з високою вартістю її апаратури (порядку 3-5 тисяч доларів) Однак найближчим часом ситуація може змінитися.

2.3 Мережі Gigabit Ethernet

Питання «Gigabit Ethernet - це Ethernet чи ні?» аж ніяк не дозвільний, і, хоча Gigabit Ethernet Alliance відповідає на нього ствердно на тім підставі, що ця технологія використовує той же формат кадрів, той же метод доступу до середовища передачі CSMA/CD, ті ж механізми контролю потоків і ті ж керуючі об'єкти, усе-таки Gigabit Ethernet відрізняється від Fast Ethernet більше, ніж Fast Ethernet від Ethernet. (До того ж, наприклад, Hewlett-Packard думає, що він має більше подібності з 100VG-AnyLAN, чим з Fast Ethernet.) Зокрема, якщо для Ethernet була характерна розмаїтість підтримуваних середовищ передачі, що давало привід говорити про те, що він може працювати хоч по колючому дроті, то в Gigabit Ethernet волоконно-оптические кабелі стають домінуючим середовищем передачі (це, звичайно, далеко не єдина відмінність, але з іншими ми докладніше познайомимося нижче). Крім того, Gigabit Ethernet ставить незрівнянно більш складні технічні задачі і пред'являє набагато більш високі вимоги до якості проводки. Іншими словами, він набагато менш універсальний, чим його попередники.

Інститут IEEE, імовірніше всього, прийме рішення про перенос дати випуску стандарту 802.3z Gigabit Ethernet Task Force. Його ратифікація спочатку була намічена на березень, але невирішені питання фізичного рівня, схоже, змусять перенести твердження стандарту на червень поточного року. «Це рішення змусить найбільш консервативну частину споживачів відкласти придбання подібних продуктів, що у будь-якому випадку ще не готові вийти на цей ринок», - вважає Джон Армстронг, аналітик компанії Dataquest. За його словами, набір характеристик Gigabit Ethernet буде затверджений у другому кварталі 1997 року, тому серйозних питань з интероперабельностью не виникне.

Основні труднощі при використанні Gigabit Ethernet зв'язані з виникненням диференціальної затримки сигналів (differential mode delay, DMD) у багатомодових волоконних кабелях. Ця затримка з'являється при використанні деяких комбінацій багатомодового волокна і лазерних діодів, застосовуваних для прискорення передачі даних по волоконному кабелі. У результаті виникають порушення синхронізації (свого роду тремтіння) сигналу, що обмежують максимальну відстань, на яке можуть передаватися дані по Gigabit Ethernet.

Компанія Cisco Systems має намір вирішити питання фізичного рівня шляхом заміни у своїх недавно анонсованих апаратних системах перетворювачів гігабітного інтерфейсу. Таким чином, для настроювання апаратури на специфікації остаточного стандарту не буде потрібно вносити ніяких внутрішніх змін. «У гіршому випадку зміни торкнуться тільки реалізації фізичного рівня, - заявляє Джеф Моссман, системний інженер Cisco. - Для цього буде досить заміни конвертера гігабітного інтерфейсу».

Патрик Гуай, старший менеджер 3Com, заявив, що його компанія гарантує відповідність своїх продуктів остаточному стандарту Gigabit Ethernet. Споживачі, що купили системи Gigabit Ethernet компанії 3Com до ратифікації стандарту, при необхідності зможуть модернізувати їх зовсім безкоштовно. «Це дуже схоже на гарантію, що ми давали нашим споживачам у випадку переходу на 56-килобитную технологію модемів, - сказав Гуай. - Ми абсолютно упевнені в напрямку розвитку стандарту, так що легко можемо дати таку гарантію». Єдине серйозне питання, поки остающийся невирішеним для Gigabit Ethernet, за словами Гуая, - це можливість використання неекранованої кручений пари. Але оскільки, на його думку, ця технологія ще не швидко дійде до рівня настільних систем, користувачі не постраждають від даного недоліку нової технології.

Мелинда Лебарон, аналітик компанії Gartner Group, радить споживачам, що вже працюють з Gigabit Ethernet, звернутися до виробників систем, якими вони користаються, із приводу можливості внесення змін на фізичному рівні. Тим, хто тільки припускає використовувати Gigabit Ethernet, але поки не уклав договір з яким-небудь визначеним виробником, варто з'ясувати подібні плани у всіх потенційних постачальників.

Основні зусилля робочої групи IEEE 802.3z спрямовані на визначення фізичних стандартів для Gigabit Ethernet. За основу вона взяла стандарт ANSI X3T11 Fibre Channel, точніше, два його нижніх подуровня: FC-0 (інтерфейси і середовище передачі) і FC-1 (кодування і декодування). Залежна від фізичного середовища специфікація Fibre Channel визначає в даний час швидкість 1,062 гигабод у секунду. У Gigabit Ethernet вона була збільшена до 1,25 гигабод у секунду. З урахуванням кодування за схемою 8B/10B ми одержуємо швидкість передачі даних у 1 Гбіт/с.

Специфікація Gigabit Ethernet споконвічно передбачала три середовища передачі: одномодовий і багатомодовий оптичний кабель з довгохвильовими лазерами 1000BaseLX для довгих магістралей для будинків і комплексів будинків, багатомодовий оптичний кабель з короткохвильовими лазерами 1000BaseSX для недорогих коротких магістралей, симетричний екранований короткий 150-омный мідний кабель 1000BaseCX для межсоединения устаткування в апаратних і серверним.

Однак у даний час четырехпарная 100-омная проводка Категорії 5 є найбільш розповсюдженою кабельною системою в усьому світі. З огляду на це, бюро по стандартах IEEE задовольнило в березні 1997 р. запит на створення окремого комітету з розробки стандарту фізичного рівня 1000Base для четырехпарных кабелів з неекранованими крученими парами Категорії 5 довжиною 100 м (тобто для мереж з діаметром 200 м, як і в 100Base). Ця група одержала найменування 803.2ab. Даний стандарт буде спиратися на іншу схему кодування, ніж Fibre Channel, і, імовірніше всього, з'явиться на рік пізніше, ніж інші три стандарти.

Механізми контролю потоків визначаються стандартом 802.3х, і, у принципі, їхнє використання необов'язкове. Суть їх у наступному. Якщо приймаюча станція (вузол) на одному кінці прямого з'єднання виявляється перевантажена, то вона відправляє передавальної станції так називаний «кадр припинення передачі» (pause frame) із проханням відмовитися від передачі кадрів на визначений проміжок часу. У результаті передавальна станція зупиняє передачу даних на зазначений проміжок часу. Однак приймаюча станція може відправити кадр із нульовим часом чекання з тим, що відправник відновив передачу.

Очевидно, що спочатку Gigabit Ethernet буде використовуватися для збільшення пропускної здатності каналів між комутаторами і з'єднань між комутаторами і серверами, про що свідчить і той факт, що серед перших продуктів для Gigabit Ethernet виявилися саме гігабітні модулі для комутаторів і мережні плати для серверів.

З'єднання комутаторів Fast Ethernet по Gigabit Ethernet дозволяє різко підняти пропускну здатність магістралі вашої локальної мережі і підтримувати в результаті більше число комутирува як, так і поділюваних сегментів Fast Ethernet. Установка мережної плати Gigabit Ethernet на сервер дає можливість розширити канал із сервером і в такий спосіб збільшити продуктивність користувачів могутніх робочих станцій.

Серед інших потенційних застосувань - модернізація локальної магістралі Fast Ethernet і територіальної магістралі FDDI. В останньому випадку, наприклад, усе, що потрібно зробити, - це установити нові интерфейсные модулі в маршрутизатори, чи комутатори концентратори (у залежності від того, як організована мережа FDDI), а саму проводку змінювати не потрібно. Нарешті, високопродуктивні робочі станції можна буде підключати до концентраторів (якщо такі з'являться), буферним розподільникам і комутаторам.

Міркуючи про закупівлю комутатора для Gigabit Ethernet, випливає в першу чергу звертати увагу на календарні плани постачань різних виробників, серед яких є новачки (начебто Alteon Networks, Extreme Networks, Foun-dry Networks, Packet Engines і Prominet) і великі, устояні гравці (3Com, Bay Networks, Cabletron, Cisco Systems).

Головне з технічної точки зору - щоб комутатор мав пропускну здатність фізичного носія (wire-speed throughput) на всіх інтерфейсах і щоб його шина могла підтримувати роботу всіх портів з повним завантаженням. Деякі комутатори - наприклад, Ace-Switch компанії Alteon - легко перевантажуються.

Комутатор Ace-Switch має вісьмох портів на 10/100 Мбіт/c і два порти Gigabit Ethernet, однак пропускна здатність його шини - усього 2,5 Гбіт/с. «Тому ємність пристрою практично цілком вичерпується при підключенні до нього двох гігабітних каналів», - говорить користувач Gigabit Ethernet Стив Льюис, мережний адміністратор компанії DynCorp.

Необхідно також з'ясувати, масштабируется чи мережа на велике число комутаторів, вважає Джеймин Патель, керівник підрозділу ділової інфраструктури консультативної компанії Predictive Systems.

«Покупці повинні задавати цілий ряд питань, - говорить Патель. - чи Підтримуються запасні канали зв'язку між комутаторами? Чи можливе балансування навантаження при використанні декількох каналів зв'язку між комутаторами? Яким образом можна зв'язувати між собою окремі ділянки гігабітної мережі в межах кампуса?»

Покупця може зацікавити і те, чи підтримується в пристрої комутація третього рівня. «Багато комутаторів Gigabit Ethernet старшого класу випускаються з убудованими функціями комутації третього рівня; таким чином, можна одним пострілом убити двох зайців», - говорить Мак-Аскилл.

Компанії, подібні Rapid City Communications (недавно придбана Bay), Extreme і Foundry, забезпечують

комутацію на швидкості фізичного носія і маршрутизацію на кожнім порту. Однак деякі виробники - наприклад, Pro-minet - поки не зуміли вмонтувати у свої вироби функції комутації третього рівня.

Безсумнівно, варто ознайомитися і з тим, як підтримуються основні функції комутатора - віртуальні LAN, дзеркальне відображення портів, многоадресная розсилання, а також обмеження на підтримуваний простір MAC-адрес. Крім того, необхідно перевірити, чи можна підключити комутатор до магістралі АТМ, - на той випадок, якщо в майбутньому знадобиться спільно використовувати ці технології.

А як щодо підтримки QoS і протоколу RSVP (Resource Reservation Protocol) у комутаторах для Gigabit Ethernet? На думку аналітиків, про це говорити поки рано. «RSVP дозволяє тільки запитувати смугу пропущення; ніхто не гарантує, що мережа зможе виконати цей чи запит хоча б відреагувати на нього», - затверджує Мак-Аскилл. До того ж, стандарти в даній області з'являться нескоро. Internet Engineering Task Force намагається установити відповідність між запитами RSVP і QoS стандарту ATM, що дозволить поєднувати мережі з передачею комірок і пакетів і надавати єдині послуги. «Однак до цього ще далеко», - говорить він. Той, кому потрібно QoS прямо зараз, повинний звернути увагу на АТМ.

Робота над стандартом Gigabit Ethernet буде закінчена тільки в 1998 р., тому покупцю залишається або сподіватися на те, що устаткування різних виробників виявиться сумісним, або просто купувати усі в одного виробника. У будь-якому випадку варто запитати у виробника, чи можна буде модифікувати його продукти таким чином, щоб вони підтримували остаточну версію стандарту.

Стандарт Gigabit Ethernet (GE) з'явився в придатне час. Оскільки комутуючі пристрої для мереж Ethernet із пропускною здатністю 10 і 100 Мбіт/із вже одержали досить широке поширення, стандарт Ethernet на 1 Гбіт/з можна вважати наступним, цілком своєчасним кроком. Однак Gigabit Ethernet не є простим розширенням добре знайомого стандарту Ethernet. Хоча GE-пристрої повинні легко вбудовуватися в існуючі мережі і бути простими у використанні і керуванні, вони також повинні витримувати великі навантаження, а отже, мати підвищену надійність.

Нижче коротко описані типи продуктів для Gigabit Ethernet, що з'являться на ринку до середини 1997 р., і ті особливості, на які користувачам варто звернути увагу при оцінці таких продуктів. Для передачі даних з гігабітними швидкостями будуть випущені продукти п'яти типів: мережний адаптер (network interface card - NIC) Gigabit Ethernet, що з'єднують Ethernet-сегменти зі швидкостями 100 Мбіт/c і 1 Гбіт/з, цілком гігабітні комутатори і ретранслятори, а також маршрутизатори, здатні на таку швидкодію.

При модернізації серверів і робочих станцій для переходу на гігабітні швидкості від користувачів буде потрібно ретельний вибір мережевого адаптера. При швидкості 1 Гбіт/із ЦП не зможе підтримувати пропускну здатність мережі, якщо NIC не має інтелектуальні функції взаємодії з хост-машиной. Це відноситься також і до GE-інтерфейсів маршрутизаторів і комутаторів меншої потужності.

Традиційно продуктивність робочої станції залежить від архітектури її шини і пам'яті, а також від робочої частоти ЦП. Комп'ютери з 32-розрядною шиною PCI можуть передавати пакетний трафік зі швидкістю 1 Гбіт/з, тоді як 64-розрядна шина PCI забезпечує удвічі велику пропускну здатність (2 Гбіт/с).

Таким чином, підвищення швидкості роботи шини є основним чинником готовності до переходу на гігабітні швидкості. Однак при такій швидкості ЦП системи може легко витратити всі 100% ресурсів на організацію передачі даних між додатками і мережею, а на виконання самих чи додатків інших задач операційної системи обчислювальної потужності не залишиться. Стандарт Gigabit Ethernet вимагає використання адаптерів третього покоління з убудованими RISC-процесорами, що виконують інтелектуальні функції вивантаження, властиві конкретний хосту.

Дані, що надходять, направляються безпосередньо з мережі в області пам'яті сервера, що відразу ж стають доступними для додатків. Це виключає багаторазові переривання в процесі копіювання пакетів.

На січневій нараді робочої групи був вирішений запросити дозвіл на початок нового проекту, націленого на передачу сигналів з гігабітними швидкостями по неекранованій кручений парі (unshielded twisted pair - UTP). Як середовище передачі даних запропоновано використовувати кабель п'ятої категорії на неекранованій кручений парі (ISO 11801), по якому можна передавати дані на відстані до 100 м.

Неекранований кабель п'ятої категорії, що містить чотири пари проводів, є найбільш розповсюдженим типом кабельної проводки - приблизно в половині встановлених локальних мереж застосовується саме він. Передбачається, що для передачі даних зі швидкістю 1000 Мбіт/c по кабелі, розрахованому на роботу при частотах не вище 100 МГц, будуть використані останні досягнення напівпровідникової технології і цифрової обробки сигналу; це необхідно для кодування сигналу і балансування лінії.

Ви напевно наслышаны про наступне поколінні Ethernet, технології Gigabit Ethernet, що обіцяє надвисоку продуктивність для корпоративних мереж. Можливо, ви також у курсі, що мережі Gigabit Ethernet з'являться дуже незабаром, і усі будуть використовувати тільки їхній, що допоможе вирішити більшість ваших основних проблем з мережами.

Як видно, багато виробників хочуть, щоб картина була саме такою. Але насправді технологія Gigabit Ethernet не з'явиться найближчим часом. Інформація про вже існуючі готові продукти сприймається дуже скептично. Та й коло проблем, що технологію треба буде розв'язати, дуже обмежений, принаймні в цьому десятилітті.

Деякі виробники у своїх рекламних проспектах і прес-релізах запевняють, що користатися цією технологією буде легше легені, тому що вона являє собою той же Ethernet, хоча і значно більш могутній. Однак, працюючи в умовах напруженого завантаження мереж майбутнього, Gigabit Ethernet повинний значно перевершувати по своїх функціональних можливостях традиційний Ethernet. Простого кількісного росту недостатньо. Gigabit Ethernet, наприклад, прийдеться працювати з чуттєвим до затримок інформаційним потоком, та й узагалі з такими типами трафіка, що зараз важко собі представити.

Коли ж насправді ми одержимо технологію Gigabit Ethernet? Перші, я підкреслюю, перші стандарти можуть з'явитися не раніш 1998 року. Але зараз ми навіть не знаємо, які правила передачі даних тоді будуть діяти. Ми не знаємо також, які обмеження на відстані будуть актуальні на той час. До того ж востаннє, коли я цікавилася цим питанням, загальноприйняті стандарти на кабельну проводку для локальних мереж не передбачали передачі даних зі швидкістю більшої, ніж 100 Мбіт/с.

Навіть якщо перші технологічні стандарти з'являться до 1998 року, пройде ще багато часу, перш ніж буде вироблений повний комплект стандартів. Уже більш 80 причепливих компаній складається на даний момент у співтоваристві Gigabit Ethernet Alliance. Можете собі представити, як швидко їм удасться прийти до якого-небудь рішення.

Пророкування швидкого поширення технологій зовсім голослівні. В одній заяві, узятій на озброєння ентузіастами всього нового, говориться, що 80% мережних адміністраторів планує перейти на Gigabit Ethernet. Звучить впечатляюще, але треба помітити, що опитування проводилося серед 40 найбільших компаній (інші опитувані представляли мережних інтеграторів). Досвід мені підказує, що лідируючі компанії підтримають будь-яке починання. Це зовсім не означає, що технологія дійсно краще, ніж інші. Це не означає також, що компанія збирається займатися даною технологією.

Які ж проблеми може вирішити Gigabit Ethernet? Імовірно, якщо виникне необхідність об'єднати кілька комутаторів Fast Ethernet, ця технологія буде як не можна до речі. Однак складні проблеми, з якими багатьом організаціям має бути зустрітися в найближчі п'ять років, виходять далеко за рамки забезпечення більш широких каналів при об'єднанні комутаторів Fast Ethernet. У таких нових областях, як корпоративні мережі, а також відео- і голосові локальні мережі, необхідна наявність системи, що вміє звертатися з безліччю типів і непередбачених моделей трафіка.

Уже сьогодні існує технологія ATM (Asynchronous Transfer Mode - режим асинхронної передачі даних), здатна вирішити подібні проблеми. Навіщо ж чекати, поки застаріваючий Ethernet буде переглянутий, перероблений і перейменований?

Я підозрюю, що виробники, що не можуть похвастатися випуском працюючої продукції для ATM, намагаються попридержать ринок. Важко повірити, що мережні адміністратори призупинять заплановані зміни і будуть терпляче чекати появи технології Gigabit Ethernet.

Gigabit Ethernet не стане життєздатною системою ще як мінімум протягом півтора років, і, крім того, багато роблем цієї технології поки не вирішені.

Звичайно, Gigabit Ethernet зіграє важливу роль в об'єднанні комутаторів Fast Ethernet, але він ніколи не зможе привернути увагу тих мережних адміністраторів, що хочуть знайти рішення основних проблем керування магістральної мережі корпорації.

Обмеження на відстань може стати дуже істотним фактором. Специфікація 802.3 передбачає обмеження на відстань між станціями, а це приводить до проблем при використанні таких високошвидкісних технологій, як Gigabit Ethernet. Для рішення цієї проблеми робоча група 802.3z запропонувала трохи видозмінити схему CSMA/CD у Gigabit Ethernet, щоб довжина сегмента при гігабітних швидкостях можна було збільшити до 200 м.

Ця схема передбачає збільшення мінімального розміру пакета з 64 до 512 байт. Пакети розміром менш 512 байт доповнюються до потрібного розміру, завдяки чому передавальна станція може знайти колізію до завершення передачі.

За твердженням Боба Гону, менеджера програми по Gigabit Ethernet у 3Com, «у деяких минулого сумніву щодо того, що некоторые типи оптичного кабелю зможуть підтримувати передачу на відстані, визначені для Gigabit Ethernet». Ці побоювання стосувалися в першу чергу багатомодового оптичного кабелю, а причиною занепокоєння була така потенційна проблема, як розходження в затримці (Differential Mode Delay).

Робоча група Gigabit Ethernet 802.3z запропонувала змінити специфікацію Gigabit Ethernet з метою зм'якшити проблему диференційованої затримки. Ця редакція дозволить організовувати з'єднання Gigabit Ethernet довжиною до 260, 440 чи 550 м, у залежності від діаметра оптичного волокна і типу використовуваного лазера. Малюнок 3 ілюструє два різних сценарії модернізації оптичної мережі.

Незважаючи на побоювання в зв'язку з обмеженнями на довжину багатомодового оптичного кабелю модернізація оптичної магістралі до гігабітних швидкостей не викликає особливих проблем. У випадку магістралі будинку (А) користувачі досить додати комутатор Gigabit Ethernet, а у випадку територіальної магістралі (Б) модернізація здійснюється за допомогою Gigabit Ethernet чи буферного дистрибьютора.

Розмір кадру - дуже неоднозначне питання через його потенційний вплив на продуктивність мережі.

На щастя, Gigabit Ethernet використовує той же формат кадру (від 64 до 1500 байт), що і стандартні Ethernet і Fast Ethernet.

Недавня розробка передбачає збільшення максимального розміру кадру Ethernet з 1500 до 9000 байт.

Називані гига-кадрами (jumbo-frames), вони вже реалізовані в системах Alteon Networks. За словами директора по ринкових зв'язках Дэвида Каллиша, реалізувати цей підхід компанію підштовхнуло, зокрема, то обставину, що багато користувачів поміщають сервери в кільце FDDI. При правильній реалізації гига-кадры дозволяють скоротити число оброблюваних мережною платою кадрів.

Швидкодія мережі Fast Ethernet, інших мереж, що працюють на швидкості в 100 Мбіт/с, у даний час задовольняє вимогам більшості задач, по в ряді випадків навіть його виявляється недостатньо. Особливо це стосується тих ситуації, коли необхідно підключати до мережі сучасні високопродуктивні сервери, будувати мережі з великою кількістю абонентів, що вимагають високої інтенсивності обміну. Наприклад, усе більш широко застосовується мережна обробка тривимірних динамічних зображень. Швидкість комп'ютерів безупинно росте, вони забезпечують усе більш високі темпи обміну з зовнішніми пристроями. У результаті мережа може виявитися найбільш слабким місцем системи, і її пропускна здатність буде основним стримуючим фактором у збільшенні швидкодії.

Роботи з досягнення швидкості передачі в 1 Гбнт/з, чи 1000 Мбіт/c, ведуться в останні роки інтенсивно в декількох напрямках. Однак, швидше за все, найбільш перспективним є Gigabit Etheinet. Це зв'язано насамперед з чим, що перехід на неї є найбільш безболісним, найдешевшим і психологічно прийнятним. Адже мережа Ethernet і її більш швидка версія Fast Ethernet зараз далеко випереджає конкурентів по обсязі продаж і поширеності у світі.

Мережа Gigabit Ethernet - це природний, еволюційний шлях розвитку концепції, закладеної в стандартній мережі Ethernet. Вона успадковує і всі недоліки своїх прямих попередників, наприклад, негарантований час доступу до мережі. Однак величезна пропускна здатність приводить до того, що завантажити мережу до тих пір, коли цей фактор стає визначальним, досить важко. Проте збереження наступності дозволяє легко і просто з'єднувати сегменти Ethernet, Fast Ethernet і Gigabit Ethernet у єдину мережу, і, саме головне, переходити до нових швидкостей поступово, вводячи гігабітні сегменти тільки на самих напружених ділянках мережі. До того ж далеко не скрізь така висока пропускна здатність дійсно необхідна. Якщо ж говорити про конкуруючі гігабітні мережі, то їхнє застосування може зажадати повної заміни мережної апаратури, що відразу ж приведе до величезних витрат засобів.

У мережі Gigabit Ethernet зберігається усе те, що добре зарекомендувало себе в попередніх версіях, метод доступу CSMA/CD, використовуються ті ж формати пакетів (кадрів) і їхні розміри. Ніякого перетворення протоколів у місцях з'єднання із сегментами Ethernet і Fast Ethernet не буде потрібно. Єдино, що потрібно, - це узгодження швидкостей обміну. Тому головною областю застосування Gigabit Ethernet стане в першу чергу з'єднання концентраторів Ethernet і Fast Ethernet між собою.

З появою сверхшвидкодіючих серверів і поширенням найбільш вдосконалених персональних комп'ютерів класу «high-end» переваги Gigabit Ethernet будуть ставати усе більш явними. Відзначимо, що 64-розрядна системна магістраль РСІ, що стала уже фактичним стандартом, цілком досягає необхідної для такої мережі швидкості передачі даних. Роботи в мережі Gigabit Ethernet ведуться з 1995 року. Перший проект мережі був запропонований на початку 1997 року, а прийняття стандарту, що одержав найменування IEEE 802.3z, очікується на початку 1998 року. Розробкою займається спеціально створений альянс (Gigabit Ethernet Alliance), у який, зокрема, входить така відома фірма, що займається мережною апаратурою, як 3Com.

Перехід на таку величезну швидкість передачі не такий простий, як може показатися. Для апаратури Gigabil Ethernet будуть використовуватися ВІСи, виконані по 0,35 - мікронної технології. Тільки вони дозволять домогтися необхідної швидкодії., Що Існують же сьогодні 0,5 - мікронні ВІСи не можуть забезпечити заданої швидкості. Так що вирішувати приходиться не тільки мережеві, але і дуже непрості технологічні задачі. Очікується розробка 32-розрядного контролера, що містить і буферну пам'ять на кристалі, що включає в себе до мільйона логічних елементів. Номенклатура сегментів мережі Gigabit Ethernet у даний час містить у собі наступні типи:

* 1000BASE-SX - сегмент на мультимодовому оптоволоконному ка6елі з довжиною хвилі світлового сигналу 850 нм.

* 1000BASE-LX - сегмент на мультимодовому і одномодовому оптоволоконному кабелі з довжиною хвилі світлового сигналу 1300 нм.

* 1000BASE-CX - сегмент на електричному кабелі (екранована кручена пари).

* 1000BASE-T - сегмент на електричному кабелі (зчетверена неекранована кручена пари).

Перший варіант мережі Gigabit Ethernet буде виконаний на оптоволоконному кабелі. Приблизно в цей же час очікується поява мережі на екранованому електричному (чи коаксіальному) кабелі. Що стосується найбільше зручного варіанта на неекранованій крученій парі 1000BASE-T (на UTP кабелі категорії 5), то його поява планується не раніш початку 1999 року, тому що воно зажадає спеціальних технологічних розробок і робіт в області цифрової обробки сигналів. Що стосується максимальної довжини мережі на різних сегментах, то передбачається, що вона буде складати 500 метрів для мультимодового оптоволоконного кабелю, 2000 метрів для одномодового оптоволоконного кабелю, 25 метрів для екранованої крученої пари (коаксіального кабелю) і від 25 до 100 метрів для неекранованої крученої пари. Спеціально для мережі Gigabit Ethernet запропонований метод кодування переданої інформації 8В/10В, побудований по тому ж принципі, що і код 4В/5В мережі FDDI. Вісьмом бітам інформації, яку потрібно передати, ставиться у відповідність 10 біт, переданих по мережі. Цей код дозволяє зберегти самосинхронізацію, легко виявляти несучу (факт передачі), але не вимагає подвоєння смуги пропущення, як при застосуванні коду Манчестер-11.

Для збільшення 512-бітного інтервалу мережі Ethernet, що відповідає мінімальному тимчасовому дискрету, що використовується в методі CSMA/CD (51,2 мкс у мережі Ethernet і 5,12 мкс у мережі Fast Ethernet), розроблені спеціальні методи. У противному випадку часовий інтервал 0,512 мкс надмірно обмежував би граничну довжину мережі Gigabit Ethernet.

У ряді випадків Gigabit Ethernet буде витісняти оптоволоконну мережу FDD1, що у даний час усе частіше використовується для об'єднання в єдину мережу декількох локальних мереж, у тому числі і мереж Ethernet. FDDI може зв'язувати абонентів, що знаходяться на набагато більшій відстані друг від друга, але по швидкості Gigabit Ethernet істотно перевершує FDDI.

Так що незабаром нас чекає принципово важливий прорив в область швидкостей передачі, які ще недавно здавалися фантастичними і навіть, більш того, нікому не потрібними. А там, можливо, з'явиться і мережа зі швидкістю 10000 Мбіт/с, адже такі розробки уже ведуться.

Мережевий рівень у першу чергу повинен надавати засоби для рішення наступних задач:

доставки пакетів у мережі з довільною топологією,

структуризації мережі шляхом надійної локалізації трафіка,

узгодження різних протоколів канального рівня.

3.1 Локалізація трафіка й ізоляція мереж

Трафік у мережі складається випадковим чином, однак у ньому відбиті і деякої закономірності. Як правило, деякі користувачі, що працюють над загальною задачею, (наприклад, співробітники одного відділу) найчастіше звертаються з запитами або один до одного, або до загального сервера, і тільки іноді вони мають необхідність доступу до ресурсів комп'ютерів іншого відділу. Бажано, щоб структура мережі відповідала структурі інформаційних потоків. У залежності від мережевого трафіка комп'ютери в мережі можуть бути розділені на групи (сегменти мережі). Комп'ютери поєднуються в групу, якщо велика частина породжуваних ними повідомлень, адресована комп'ютерам цієї ж групи.