Погляд на 10GigE

  1. Стандарт прийнятий і підтримується комутаторами. Але чи є сенс сьогодні купувати найшвидший Ethernet?...
  2. Транкінг та ТЕМНЕ ВОЛОКНО
  3. 10GIGE СЬОГОДНІ
  4. ПРОДУКТИВНІСТЬ
  5. КУПИТИ АБО НЕ КУПИТИ?
Стандарт прийнятий і підтримується комутаторами. Але чи є сенс сьогодні купувати найшвидший Ethernet?

Будь Орсон Уеллс живий, він би оцінив 10 Gigabit Ethernet (10GigE). Прославлений актор міг би сісти перед телекамерою, покласти на коліно новий комутатор 10GigE і повторювати як мантру: «Цей інтерфейс випередив час». Але якщо на деяких ринках випередження часу вважається перевагою, то в сучасному корпоративному світі з обмеженими бюджетами належного ефекту дана фраза не матиме.

Затвердження специфікації 10GigE в червні 2002 р обрушило на голови адміністраторів мереж новітні рішення для комутації - інтерфейси для каскадування 10GigE. Постачальники намагалися продавати достандартние модулі для комутаторів ще з 2001 року, проте тільки ратифікація гарантувала мережевим фахівцям интероперабельность і стабільність, притаманну стандарту. По крайней мере, вісім компаній анонсували або зайнялися поставками модулів 10GigE для існуючих комутаторів Ethernet, і одна нова, Force10 Networks, пропонує перший повноцінний комутатор 10GigE.

Неясно лише, хто буде купувати ці високошвидкісні інтерфейси. Час альтернативних місцевих телекомунікаційних компаній пройшло, а регіональні використовують SONET / SDH. Постачальники кажуть про прагнення працювати з високотехнологічними корпораціями, наприклад власниками науково-дослідних мереж або університетських магістралей. Але інтерфейс 10GigE ставить на їхньому шляху відразу три перешкоди.

Перешкода перша: неймовірно висока вартість модулів 10GigE першого покоління, що коливається в межах від 60 до 100 тис. Доларів. «Це просто незбагненно, - заявляє Жан-Франсуа Титар, менеджер по продукції Alcatel OS88. - І рівносильно самогубству. Як ви думаєте перейти на 10GigE, якщо він в 30 разів дорожче? »

Перешкода друге: недостатньо хороша підтримка корпоративної проводки. Дослідження IEEE 1999 р показало, що до кінця 2000 р багатомодове волокно складе 90,5% від всієї кабельної інфраструктури, вже функціонує в магістралях американських університетів, і 99,2% від прокладаються ліній в споруджуваних магістралях. Фактично, багатомодове волокно стало настільки важливим, що в жовтні 2001 р 3Com, Cisco Systems і Intel переконали робочу групу 802.3ae в необхідності доповнення 10GigE ще одним залежним від фізичного середовища подуровнем (Physical Media Dependent, PMD) для підтримки існуючих багатомодових інсталяцій. Але для вже прокладених трас дальність передачі обмежена 30 м, ee збільшення вимагає установки новішого і складного многомодового волокна.

Перешкода третя: ризик покупця. Незалежно від реалізації 10GigE, жоден новий комутатор не може забезпечити необхідну швидкість лінії поряд з усіма тими можливостями, які покупець очікує від старої перевіреної комутаційної платформи. Кожен постачальник змушений йти на компроміс, жертвуючи або функціями, або продуктивністю, і в найближчому майбутньому ця ситуація навряд чи зміниться.

Навіть Європейська організація з ядерних досліджень (CERN), показовий клієнт Foundry Networks, взяла паузу перед впровадженням технології. «Протягом наступних трьох років ми здійснимо пілотний запуск. Потім, коли у нас будуть більш точні дані про продуктивність і економічності, оголосимо тендер », - розповідає Жак Алтабер, представник глави відділу інформаційних технологій CERN.

БІЛЬШЕ ПРОДУКТИВНІ ПК

Яка ж тоді мотивація для впровадження 10GigE? Частково - зростання мереж зберігання даних (SAN) і надія, що 10GigE може зіграти в них свою роль. Девід Гросс, старший аналітик CIR в області оптичних мереж, висловлює з цього приводу скептицизм. «Я думаю, ажіотаж навколо iSCSI і здатності 10GigE замінити Fibre Channel в мережах SAN перебільшений», - вважає він. Мережеві сховища даних (NAS) та інші додатки всередині будівлі, за його словами, є винятком, і цілком можливо, що вони стануть стимулом для початкових масових поставок.

Інша частина відповіді на питання повертає нас до Internet. У 2000 р лідери галузі очікували величезного зростання локальних мереж. «ДО 2002 р вимоги до пропускної здатності локальних мереж будуть коливатися в межах 10 Гбіт / с і 160 Гбіт / с», - так заявляв Брюс Толлі, в той час менеджер компанії Cisco по продукції Gigabit Ethernet.

Толлі помилився, але тільки частково. Сьогодні багато фахівців виношують плани про створення більш широких каналів до настільних ПК. Нові шинні архітектури можуть незабаром дозволити звичайному ПК «наситити» канал Gigabit Ethernet. Наприклад, специфікація PCI-Express компанії Intel (підтримувана Compaq Computers, Dell Computer, Hewlett-Packard, IBM і Microsoft) визначає пропускну здатність 2,5 Гбіт / с і, як очікується, буде реалізована в робочих станціях і ноутбуках до 2003 г. У Водночас ціни на Gigabit Ethernet продовжують знижуватися.

«Gigabit Ethernet проникає в настільні ПК, і я хотів би мати можливість надавати користувачам необхідну ємність, коли вона буде потрібно», - ділиться своїми планами Річард Нельсон, директор по обчислювальних технологій університету Information Sciences Institute (ISI), провідного дослідницького центру в області обчислювальної техніки та інформаційних технологій. Нельсон використовує 10GigE як засіб агрегації двох комутаторів Foundry BigIron 4000 і 8000. Вони забезпечують канали Gigabit Ethernet для серверів кластера ISI і високопродуктивних робочих станцій.

Чи не кожного можна переконати в тому, що поява більш ефективної шини виправдає вибір каналів Gigabit Ethernet. На думку д-ра Пола Елмера, професора обчислювальної техніки та інформаційних технологій університету шт. Делавeр, справжня проблема полягає в роботі TCP. Поки принципи протоколу залишаються колишніми, кінцеві користувачі зможуть помітити лише номінальні вигоди від переходу зі 100 Мбіт / с на 1 Гбіт / с. «Коли ми перейшли з 10 на 100 Мбіт / с, виграш від цього виявився на подив малий, - згадує він. - Продуктивність підвищилася приблизно в півтора рази. Перехід від 100 Мбіт / с на 1 Гбіт / с також не принесе особливих вигод у разі одного потоку TCP ».

Транкінг та ТЕМНЕ ВОЛОКНО

Крім агрегації всередині компанії 10GigE розглядають як засіб плідного використання темного волокна. Наприклад, University Health Network, медичний дослідний центр, недавно запровадив 10GigE для з'єднання по темному волокну двох філій в Торонто.

Томас Голдторп, директор центру з досліджень та інформаційних баз, розглядав можливість оренди додаткових волокон, але відмовився від цієї ідеї через високу щомісячної орендної плати. Більш економічним було б придбання недорогої системи спектрального ущільнення (WDM) і застосування транкинга на базі стандарту 802.3ad для об'єднання безлічі гігабітних каналів в один.

Однак Голдторп виявив, що відповідно до технології транкинга вузли розподіляють трафік по гігабітним каналах зазвичай за допомогою алгоритму хешування на базі IP- або MAC-адрес джерела і пункту призначення (в залежності від роботи алгоритму на другому або третьому рівні). За його словами, проблема в тому, що алгоритми ефективні, тільки якщо розмір пакетів і обсяг переданих бітів в кожному з каналів рівні. «Передача між непарними адресами безлічі невеликих пакетів призведе до незбалансованого функціонування», - вважає він. Іншими словами, деякі гігабітні канали будуть завантажені не повністю.

На думку Голдторпа, ситуація погіршується в міру збільшення числа каналів. При двох паралельних з'єднаннях різниця може становити 5%. Але в разі чотирьох каналів мова піде вже про 15%, восьми - про 30-40%.

Що стосується занадто високу вартість систем WDM, вона залежить від конкретної системи і вартості темного волокна. Джеймс бачив, директор по мережах університету Південної Каліфорнії (USC), зіткнувся з браком ємності одного з подібних каналів і виявив, що замість поновлення до 10 Гбіт / с дешевше додати восьмиканальну систему WDM компанії Nbase-Xyplex (тепер MRV Communications) за 20 тис. доларів. «Від Nortel ми отримуємо тільки хороші продукти, але їх вартість набагато вище і коливається від 80 до 250 тис. Доларів», - зауважив він.

Більш того, транкінг володіє ще одним побічним гідністю в порівнянні з 10GigE - надійністю. «У разі відмови оптики ви втратите тільки одне з'єднання, а не весь канал, - пояснює бачив. - Це необхідно враховувати ».

10GIGE СЬОГОДНІ

10GigE потрібен там, де можливостей транкинга не вистачає. Але при розгортанні нової високошвидкісної системи компаніям знадобиться одномодове волокно. Для того щоб краще зрозуміти, чому, давайте поглянемо на характеристики 10GigE.

Новий стандарт багато запозичує у існуючих специфікацій Ethernet. 10GigE успадковує той же формат кадрів, двобічний режим і оригінальні механізми кодування, що і Gigabit Ethernet. Але, на відміну від колишніх інкарнацій Ethernet, він використовує не алгоритм CSMA / CD (множинний доступ з контролем несучої і виявленням конфліктів), а повнодуплексний режим. Крім того, специфікація для мідної проводки не передбачена.

Для мережевих адміністраторів головне нововведення 10GigE полягає в фізичному рівні (PHY). Стандарт 802.3az описує три PHY: розширене спектральний ущільнення (WWDM) (локальних мереж), послідовний (для локальних мереж) і WAN - вони працюють на семи подуровнях (PMD) в розрахунку на застосування багато- і одномодового волокна в територіальних і корпоративних мережах.

Підрівні PMD поставляються у вигляді плати для установки в інтерфейс підключаються мережних пристроїв (10 Gigabit Attachment Unit Interface, XAUI) - цей різновид шини введення / виводу для компонентів розділяє незалежний від середовища інтерфейс (10 Gigabit Media Independent Interface, XGMII) на чотири паралельних каналу по 3,125 Гбіт / с. XAUI знижує число контактів (з 72 у XGMII до 16) і збільшує довжину трас, забезпечуючи можливість появи дешевих мікросхем комутації з більш високою щільністю.

Компоненти PMD поставляються в 300-контактних корпусах Multi-Source Agreement (MSA), використовуваних в першому поколінні 10-гигабитной оптики. MSA - це угоди про специфікації, які постачальники укладають для просування технології. Прикладом MSA може служити інтерфейс USB. XENPAC, XPAK, X2 і XFP - це додаткові MSA для зниження розмірів плат.

Рівень WWDM задіє схему 8B / 10B для кодування сигналу по чотирьох паралельних каналах. Він спеціально розроблений, щоб використовувати недорогі лазери для пересилання сигналів по менш якісним кабелям на значно бо? Льшие відстані, ніж можливо в разі одного послідовного потоку.

Послідовний рівень PHY багато в чому схожий на Gigabit Ethernet, хоча і підтримує 64B / 66B, новішу і ефективну схему, ніж традиційна 8B / 10B. Якщо накладні витрати останньої складають 25%, то в разі 64B / 66B вони не перевищують 3%. Крім того, у нової схеми є й інші достоїнства начебто поліпшеного виявлення помилок.

Рівень WAN - це додатковий інтерфейс, за допомогою якого пристрою Ethernet можуть підключатися до мереж SONET. Він містить формувач кадрів з підтримкою SONET / SDH для швидкості 9,58464 Гбіт / с (STS-192c / VC-4-64c). Рівень WAN додає необхідні службові байти в кадри SONET для підтримки підмножини операцій адміністрування, управління та формування SONET (OAM & P).

Що стосується компонентів PMD, вони представляють собою транспондери з лазерами і іншими оптичними частинами для введення сигналу Ethernet в обрану проводку. Специфікація передбачає чотири підрівні PMD для рівнів локальної мережі і три для рівня глобальної мережі. Кожен підрівень PMD позначається загальним терміном 10GBase і двома буквами. Перша з них вказує на радіус дії: S - для короткого (300 м по одномодовому волокну) при довжині хвилі 850 нм, L - для далекого (10 км по одномодовому волокну) при довжині хвилі 1310 нм і E - для збільшеного (40 км по одномодовому волокну) при довжині хвилі 1550 нм. Друга буква означає схему кодування; X - схема 8B / 10B, яка використовується в Gigabit Ethernet, R - нова схема 64B / 66B і W - підрівень інтерфейсу WAN (WAN interface sublayer) всередині рівня WAN для інкапсуляції кадрів Ethernet в канал SONET STS-192c (див. Малюнок).

Як показано на малюнку, в трьох подуровнях PMD застосовується нова і більш ефективна схема кодування 64B / 66B (10GBasexR); кожен з них передає послідовний сигнал зі швидкістю до 10 Гбіт / с на відстань в 300 м по одномодовому волокну при довжині хвилі 850 нм (10GBaseSR), 1310 нм (10GBaseLR) і 1550 нм (10GBaseER). Останні три поєднують кодування 64B / 66B з WIS (10GBaseXW) і можуть передавати послідовний сигнал 10 Гбіт / с при довжині хвилі 850 нм (10GBaseSW), 1310 нм (10GBaseLW) і 1550 нм (10GBaseEW).

Однак жоден з вищезгаданих інтерфейсів не відрізняється ефективністю в разі багатомодового волокна. Навіть підтримує його SR обмежений 220 м, якщо траса організована за допомогою «волокна для FDDI» з пропускною здатністю 160 МГц * км по поширеній 62,5-микронному многомодовому волокну. За словами Джорджа Фішела, незалежного експерта по технічній оптиці, частково проблема лежить в використанні довжини хвилі 850 нм, оскільки на цій хвилі важче впоратися з модальної і хроматичної дисперсією, ніж на високих частотах.

Єдиним справжнім рішенням для багатомодового волокна є 10GBaseLX4 з довжиною хвилі 1310 нм по одно- або многомодовому волокну і кодуванням 8B / 10B. Спочатку очікувалося, що LX4 буде «недорогим» рішенням для 10GigE, завдяки мультиплексуванню сигналів 3,125 Гбіт / с з чотирьох лазерів VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) для досягнення повної швидкості 10 Гбіт / с (звідси «4» в назві). Хоча такі лазери дешевше, ніж лазери Фабрі-Перо, використовувані в інших подуровнях PMD, додаткові компоненти, наприклад мультиплексори для об'єднання сигналів, ліквідують різницю в ціні. LX4 може ініціювати сигнали 10 Гбіт / с в радіусі до 300 м по 62,5-микронному многомодовому волокну і в радіусі до 10 км по одномодовому волокну.

Проблема в тому, що лише два постачальники, Blaze і Molex, виробляють компоненти PMD, і жоден з них не встановлював їх в 300-контактний корпус MSA. Ця ситуація повинна змінитися. За словами Тодда Уитакера, віце-президента Blaze з маркетингу та продажу, компанія поставляє зразки модулів LX4 XENPAK ряду OEM-виробників. Molex початку поставки прототипів LX4 XENPAK в червні 2002 р

І все ж до сих пір незрозуміло, наскільки успішні виявляться такі модулі. Постачальники комутаторів відзначають, що ні той, ні інший продукт не здатні дати справжній поштовх PMD. Blaze - це нова компанія, а Molex зосереджена на інших областях виробництва мікросхем. Як швидко нові модулі отримають підтримку, покаже час.

Якщо говорити про міді, то формального проекту досі немає, але вже подейкують про його здійсненності. За словами Брюса Толлі, старшого менеджера Cisco по країнам, що розвиваються технологіям, прихильники згадують два можливих стандарту під назвами 10GBaseT і 10GBaseCX4. 10GBaseT міг би працювати в радіусі 100 м по чотирьох парах кабелів Категорії 5 або більш високою. «Потенційні проблеми пов'язані з співвідношенням сигнал / шум (SNR) і перехресними перешкодами, - нарікає Толлі. - Технологія знаходиться в розробці, і процес цей нелегкий, але все одно реалізувати 10 Гбіт / с по мідним носіям коли-небудь доведеться ». 10GBaseCX4 націлений на функціонування в радіусі 10-15 м по кабелях InfiniBand і з'єднання стійок в межах серверної кімнати.

ПРОДУКТИВНІСТЬ

Налаштування модуля 10GigE для роботи за наявним волокну - це одна трудність. Надання інтерфейсу достатньої кількості даних - вже інша. Незважаючи на вражаючі значення продуктивності, наведені постачальниками, архітектури існуючих комутаторів не розраховані на канали 10 Гбіт / с.

Досвідчені покупці комутаторів знають всі хитрощі вендорів. Наприклад, слідуючи за Cisco, більшість з них подвоюють значення продуктивності, складаючи кількість вхідних і вихідних пакетів. Лінія Passport компанії Nortel Networks має, як стверджується, внутрішню шину 512 Гбіт / с, т. Е. Вона може відправляти і приймати 256 Гбіт / с одночасно. Force10 заявляє, що її продукти можуть приймати і відправляти дані зі швидкістю 512 Гбіт / с, що в сумі дає ще більш значні 1,2 Тбіт / с. Комутатори BigIron компанії Foundry Networks підтримують швидкості до 420 Гбіт / с в разі шасі на 14 модулів. Catalyst 6500 від Cisco і BlackDiamond 6804 від Extreme Networks відстають не набагато зі значеннями до 256 Гбіт / с. Як заявляє Enterasys Networks, продуктивність комутаторів Xpedition ER 16 дорівнює 128 Гбіт / с.

Звичайно, лише деякі пристрої можуть забезпечити подібний теоретичний максимум. У більшості випадків порти 10GigE займають близько 25% від максимуму. Сьогодні всі постачальники випускають плати з одним портом 10GigE, крім Force10, у якій їх два на плату. Nortel, наприклад, пропонує до восьми портів для Passport 8010, що становить всього 16% заявлених можливостей. У E1200 Force10 можна встановити до 28 портів. Cisco підтримує до 12 портів в серії Catalyst 6500 (11 в разі установки модуля Catalyst Switch Fabric Module (SFM) для підвищення продуктивності до 256 Гбіт / с). Extreme пропонує до 16 портів для комутаторів BlackDiamond, а Foundry - 13 на комутатор. Enterasys в даний час надає всього два порти для комутатора Matrix з максимальною продуктивністю 22 Гбіт / с.

На Рівні окремий інтерфейсу только комутатори Force10 дозволяють підпріємствам Повністю задіяті канали. Більш старі архітектури просто не могут Забезпечити максимальну ШВИДКІСТЬ Лінії даже з урахуванням заявленої продуктівності матриці комутатора. Частково виною тому «шаманство» з вімірюванням продуктівності прістроїв. Постачальники не тільки завищують оцінки комутаційних матриць, а й всіляко намагаються підняти продуктивність, наприклад, вимірюючи комутацію без урахування звернення до списків контролю доступу (ACL), без яких сьогодні навряд чи хто-небудь може обійтися.

Інша проблема в тому, що сучасні комутаційні модулі просто не можуть досягти 10 Мбіт / с. За словами Рея Мілхема, старшого директора Extreme по продукції, технологія ASIC обмежує швидкість слота приблизно 8 Мбіт / с. Очікується, що нова технологія ASIC значно збільшить щільність мікросхем, а отже, і продуктивність. Наприклад, Alcatel збиралася випустити комутатор Ethernet 8800 у листопаді 2002 року За словами Титар, ASIC дозволять комутаторів досягти швидкості ліній в каналах 10GigE. Новинки будуть мати внутрішню шину 512 Гбіт / с і підтримувати 16 портів 10GigE.

Але будьте напоготові. Для досягнення швидкостей ліній постачальники приберігають ще кілька прийомів. За словами Толлі, комутатори серії 6500 здатні забезпечити необхідні характеристики, що викликає сумніви у скептиків. «Я не впевнений, що таке можливо, оскільки цей пристрій випускається не один день і добре всім знайоме», - сумнівається Дейв Пассмор, директор з досліджень Burton Group.

Всі суперечки можуть здатися лише «грою м'язами». Зрештою, хто зуміє максимально завантажити навіть канал 8 Гбіт / с? Але Пассмор вбачає в цьому щось більше, ніж просто вихвалки. «Лінійні швидкості не важливі для ліній доступу. Але сполучні лінії - інша справа, оскільки зважаючи на нерівномірного характеру надходження трафіку сума ліній доступу може перевищити їх ємність », - застерігає він.

Мережевим фахівцям не варто сліпо довіряти заявам про продуктивність 10GigE і забувати про загальної функціональності. Всебічний аналіз можливостей комутатора виходить за рамки даної статті, але все ж про деякі речі згадати варто. Наприклад, про підтримку третього рівня і VLAN. За заявою Extreme, її продукти BlackDiamond реалізують функціональність рівнів з четвертого по сьомий. Force10 E1200, в свою чергу, пропонує підтримку другого і третього рівнів. Enterasys забезпечує комутацію другого рівня в лінійці Matrix і маршрутизацію третього рівня в лінійці Xpedition ER16. Matrix E7 останню не підтримує.

Що стосується VLAN, все комутатори 10GigE підтримують специфікацію 802.1q, але відрізняються в деяких додаткових, нестандартизованих функціях. 802.1q дозволяє призначати до 4096 VLAN. Це обертається проблемами масштабованості від постачальників послуг та в великих корпоративних мережах. Використовуючи вкладені VLAN, всередині кожної VLAN можна призначати 4096 VLAN, т. Е. За все може бути 16777216 (4096 x 4096 VLAN). На відміну від Foundry, в своїй лінійці Passport компанія Nortel поки вкладені VLAN не підтримує.

КУПИТИ АБО НЕ КУПИТИ?

Як і хороше вино, 10GigE дочекається свого часу. Тільки чекати, можливо, доведеться довше, ніж очікувалося. Пам'ятайте, що трапилося з Gigabit Ethernet? Стандарт був представлений, але продажі почалися лише через два роки. Навряд чи ситуація з 10GigE буде інший.

До тих пір поки економічні чинники не вкажуть на протилежне, з впровадженням 10GigE слід почекати, де це можливо. Зниження цін на Ethernet значно підвищить вигідність 10GigE, але не чекайте, що це трапиться скоро. За оцінкою Гросса, середня роздрібна ціна інтерфейсів 10GigE знизиться лише до 19 тис., А на рішення 10GBaseSR - до 15 тис. Доларів. Поки постачальники не зможуть забезпечити прийнятні для компаній ціни, адміністраторам мереж доведеться обходитися транкінговими каналами і відкласти тестування продуктів 10GigE на рік-півтора. Хоча ми говоримо про Ethernet, їм все ж таки доведеться звикнути до швидкості і обмеженням нової технології.

А поки не дуже заздріть тим, хто вже придбав 10GigE. У них інші апетити. «Де ж моя терабітних мережу? - скаржиться бачив. - Ми користуємося кластерами, і для цього можна було б щось зробити ». Да уж, у нас у всіх скоро з'являться подібні проблеми.

Девід Грінфілд - редактор з технологій і автор книги «The Essential Guide to Optical Networking», опублікованій Prentice Hall. З ним можна зв'язатися за адресою: [email protected] .

? CMP Media LLC

Але чи є сенс сьогодні купувати найшвидший Ethernet?
Але чи є сенс сьогодні купувати найшвидший Ethernet?
Як ви думаєте перейти на 10GigE, якщо він в 30 разів дорожче?
Він спеціально розроблений, щоб використовувати недорогі лазери для пересилання сигналів по менш якісним кабелям на значно бо?
Зрештою, хто зуміє максимально завантажити навіть канал 8 Гбіт / с?
КУПИТИ АБО НЕ КУПИТИ?
Пам'ятайте, що трапилося з Gigabit Ethernet?
«Де ж моя терабітних мережу?

Уважаемые партнеры, если Вас заинтересовала наша продукция, мы готовы с Вами сотрудничать. Вам необходимо заполнить эту форму и отправить нам. Наши менеджеры в оперативном режиме обработают Вашу заявку, свяжутся с Вами и ответят на все интересующее Вас вопросы.

Или позвоните нам по телефонам: (048) 823-25-64

Организация (обязательно) *

Адрес доставки

Объем

Как с вами связаться:

Имя

Телефон (обязательно) *

Мобильный телефон

Ваш E-Mail

Дополнительная информация: