SETI (Расширение локальных сетей), страница 2

Обилие предложений на рынке порождает серьезную проблему для администра­торов сетей. Она заключается в несовместимости упомянутых аппаратных средств. Поэтому, несмотря на то, что разработками в данной области занимается такая авторитетная фирма, как Cabletron, многие поставщики заняли выжидательную позицию, т.к. пока неизвестно, проявят ли интерес покупатели к этой версии технологии. Если только потребитель не приобрел одну из интеллектуальных разра­боток типа предлагаемых фирмами Cabletron и SynOptics, то ему, конечно же, не следует торопиться с вложением средств в эту технологию, ибо она не обеспечивает приемлемой совместимости в сетях масштаба предприятия. Кроме того, при стоимо­сти около $700 за порт дуплексная Ethernet по цене значительно превосходит Ethernet со скоростью передачи 100 Мбит/с.

100-VG AnyLAN.

Основными разработчиками технологии 100BaseVG AnyLAN, по реализации напоминающей комбинацию Ethernet и Token Ring со скоростью передачи 100 Мбит/с, работающей на неэкранированных витых парах (UTP) катего­рий 3-5, являются фирмы Hewlett-Packard, AT&T и IBM. Эта технология в конечном итоге стала стандартом IEEE 802.12. В спецификации 100-VG (Voice Grade, т.е. "класс передачи речи") предусматривается поддержка волоконно-оптических кабель­ных систем и экранированных витых пар (STP). Число потенциальных потребителей этой технологии представляется достаточно большим, поскольку многие сети Token Ring включают кабели на экранированных витых парах, поэтому при переходе от Token Ring со скоростью 16 Мбит/c к 100-VG не потребуется менять существущую кабельную системы.

В технологии 100-VG используется не традиционный для Ethernet метод CSMA/CD, а другой метод доступа - обработка запросов по приоритету (demand priority). В этом случае всем узлам сети предоставляется право равного доступа. Концентратор опрашивает каждый порт и проверяет наличие запроса на передачу, а затем разрешает этот запрос в соответствии с приоритетом. Имеются два уровня приоритетов - высокий и низкий.

Система обработки запросов по приоритету работает на четырехпарных кабелях из неэкранированных витых пар категорий 3, 4 и 5, на двухпарных кабелях из экранированных витых пар (STP или IBM тип 1), а также на одномодовых и многомодовых волоконно-оптических кабелях. Для передачи данных по неэкрани­рованным витым парам применяется технология квадратурного кодирования (quartel coding). Данные разбиваются на четыре параллельных потока, каждый из которых направляется по одной паре четырехпарного UTP-êàáåëÿ. В каждой паре проводов для передачи двух битов информации за один цикл применяется эффек­тивная схема кодирования 5В6В NRZ (пять битов - шесть битов без возвращения к нулю). Таким образом, квадратурное кодирование позволяет передавать по четырех­парному UTP-êàáåëþ 100 Мбит данных в секунду, при этом частоты сигналов в отдельных витых парах сохраняются на уровне не выше 25 МГц - гораздо ниже пределов, установленных Федеральной комиссией по связи США.

Для того чтобы обеспечить передачу 100 Мбит данных в секунду по кабелю на экранированных витых парах, данные в сети 100-VG AnyLAN разбиваются на два параллельных потока. Этот метод позволяет воспользоваться преимуществом срав­нительно высокого уровня экранирования, который обеспечивает экранированная витая пара, и передавать данные на более высоких частотах. В результате скорость передачи 100 Мбит/с достигается всего на двух парах проводов.

Как и в технологии 10BaseT, в 100BaseVG AnyLAN возможно каскадирование концентраторов в пределах одной подсети и расширение конфигурации сети без дополнительных мостов или иных компонентов. В каскадной конфигурации 100-VG AnyLAN протокол обработки запросов по приоритету позволяет концентраторам автоматически определять, подключены они к концентратору более высокого уровня или нет. Получив запрос на передачу пакета из подключенного узла, концентратор нижнего уровня направляет этот запрос в концентратор следующего более высокого уровня. Концентратор верхнего уровня проводит арбитраж этого запроса вместе с запросами, поступившими из других узлов и концентраторов. После того как кон­центратор верхнего уровня подтвердит по очереди прием каждого запроса, подтвер­ждение направляется по каскаду в концентратор нижнего уровня, который по его получении подтверждает прием всех ожидающих запросов, а после этого возвращает управление концентратору более высокого уровня. Когда концентратор нижнего уровня передаст подтверждение в запросивший узел, последний начнет передачу пакета, имея гарантию его бесконфликтного прохождения по всем подключенным концентраторам данной подсети.

Таким образом, схема арбитража запросов по приоритетам позволяет работать множеству концентраторов по принципу равного доступа и без снижения эффектив­ности сети. Как и 10BaseT, сеть 100-VG AnyLAN можно сегментировать с помощью мостов и коммутаторов, обеспечивая таким образом одновременную передачу пакетов в отдельных подсетях, что еще более увеличивает полосу пропускания для отдельных узлов и серверов. Вариант топологии сети 100-VG AnyLAN представлен на Рис. 3.

Рис. 3. Топология сети 100-VG AnyLAN

Серьезными недостатками технологии 100-VG являются отход от традиционного для Ethernet метода доступа CSMA/CD и ощутимый недостаток совместимости с существующими сетями Ethernet. Если технология 100-VG AnyLAN применяется для расширения работающей сети 10BaseT, то для соединения подсетей 10BaseT и 100-VG AnyLAN необходим мост-согласователь скоростей передачи. Этот мост буферизует высокоскоростные пакеты, поступающие в менее скоростную сеть. Поскольку и в 10BaseT, и в 100BaseVG AnyLAN можно использовать один и тот же формат Ethernet-ïàêåòà, преобразования пакетов и других операций обработки не требуется.

Для расширения узлов 10BaseT их сетевые адаптеры необходимо заменить адапте­рами 100-VG AnyLAN. Прокладывать новый кабель не нужно. Можно использовать тот же соединитель RJ-45 и те же неэкранированные витые пары, которые применяются в ЛВС 10BaseT. Второй шаг по замене старых узлов 10BaseT узлами 100-VG AnyLAN состоит в отключении кабельных соединителей узлов от портов концентратора 10BaseT в монтажном шкафу и подключении их к портам концентратора 100-VG AnyLAN.

Высокоскоростной Ethernet, или 100BaseX.

Самой распространенной является спецификаци 100Base-TX, в соответствии с которой сигналы передаютс по двум парам медных проводов - так называемым неэкранированным витым парам (unshielded twisted pair, UTP) категории 5 - или по экранированным витым парам (shielded twisted pair, STP) типа 1. Друга спецификация, 100Base-TF, требует более дорогостоящего волоконно-оптического кабеля; сейчас в продаже имеетс небольшое число изделий для 100Base-TF, предназначенных прежде всего для магистральных сетей. Треть спецификация - 100Base-T4 - предусматривает применение медного провода категорий 3, 4 или 5; когда мы готовили настоящий обзор, в продаже еще не было концентраторов 100Base-T4, но к моменту его публикации на рынке должны появиться первые изделия, соответствующие этой спецификации.

В сентябре 1992 года фирма Grand Junction предложила схему, позволяющую достичь в Ethernet скорости передачи 100 Мбит/с с сохранением метода доступа CSMA/CD. Такое решение означало бы, что имеющиеся в наличии драйверы для Ethernet будут работать без изменений. В конце 1993 года, пока комитет 802.3 IEEE все еще обсуждал спецификацию 100BaseX, начались первые поставки этих изделий, после чего IEEE передал разработку окончательной редакции спецификации своему комитету 802.30.

Предложение фирмы Grand Junction по высокоскоростной технологии Ethernet реализуется на уровне управления доступом к среде передачи (MAC) протокола CSMA/CD в комбинации с уровнем зависимости от физической среды (PMD — Physical Medium Dependent) стандарта ANSI ХЗТ9.5. Для реализации необходимы две пары UTP-êàáåëÿ класса передачи данных. В результате достигается повышение частоты передачи пакетов без изменения структуры самих пакетов.

Главное преимущество технологии 100BaseX перед другими методами реализации 100-Мбит/с версий Ethernet заключается в том, что степень ее совместимости с существующими сетями Ethernet позволяет интегрировать ее в эти сети с помощью мостов либо двухскоростных сетевых адаптеров. С серьезной проблемой могут столкнуться только те администраторы сетей, которые не имеют в своем распоряже­нии уже приложенных проводов категории 5. Ожидается, что спросом будут использоваться интеллектуальные концентраторы, обеспечивающие работу Ethernet и на 10, и на 100 Мбит/с. Скорее всего, администраторы сетей предпочтут не приобретать адаптерные платы со скоростью передачи 100 Мбит/с сразу для всех узлов, а сначала используют высокоскоростной Ethernet для соединения серверов.

Быть может, самым важным фактором, который необходимо принимать во внимание при расширении сети, является кабельная система. Во многих зданиях старой постройки кабельная разводка выполнена неэкранированными витыми парами категории 3, которые не смогут работать с рассмотренными здесь изделиями 100Base-TX. Если в здании именно така разводка, то придется либо заменить ее на кабель категории 5, либо использовать изделия 100Base-T4, которые будут работать и с витыми парами категории 3.

Кроме того, нужно помнить, что не все правила, относящиеся к стандартным сетям Ethernet, применимы дл сетей Fast Ethernet. В частности, ограничения на длину соединений и правила последовательного соединени концентраторов гораздо жестче: в цепочку можно включить только два последовательно соединенных концентратора, причем расстояние между оконечными узлами не должно превышать 205 м (в обычной Ethernet - соответственно четыре концентратора и 2500 м). Если такие ограничени на кабельную разводку вас не устраивают, можно рассмотреть два варианта - либо применять издели 100VG-AnyLAN, либо остановить свой выбор на изделиях, отвечающих стандарту 100Base-FX Fast Ethernet, предусматривающему использование волоконно-оптического кабеля.

И наконец, хотя Fast Ethernet мало отличается от обычной спецификации Ethernet, это все-таки не одно и то же. Поэтому вам придется найти способ, как подключить группы, работающие в сети Fast Ethernet, ко всей остальной сетевой инфраструктуре. Проще всего сделать это с помощью моста-концентратора, который обеспечит все необходимые соединения между существующим сегментом Ethernet и новой сетью Fast Ethernet.

Новые сетевые адаптеры, расширяющие возможности ЛВС

С развитием сетевых технологий возникла необходимость проведения операций с большими объемами информации (с корпоративными базами данных), а также использования в ЛВС систем видеоконференций и мультимедиа.

Все это требовало поиска возможностей увеличения производительности компьютерных сетей. Когда спокойно текущий трафик ЛВС превратится в стремительный поток, вам придется ускорить свою сеть, чтобы сервер не стал для него плотиной. Решение проблемы - Fast Ethernet, сетевой стандарт, предусматривающий скорость передачи данных 100 Мбит/с и ориентированный на системы, требующие высокой пропускной способности: базы данных с архитектурой "клиент-сервер", мультимедиа, видеоконференции. Адаптеры 10/100 идеально подходят для того, чтобы уже сейчас заложить основу дл будущего перехода на Fast Ethernet, не затрагива пока существующей кабельной системы, концентраторов и коммутаторов Ethernet.

Поскольку одновременный переход крупной организации на новые высокопроизводительные сетевые стандарты для большинства из них оказывался невозможным по финансовым причинам, разработчики сетевых аппаратных средств в течение последних двух лет работали над тем, как одновременно добиться повышения производительности уже существующих сетей Ethernet и обеспечить при этом возможность постепенного перехода к "быстрым" 100-Мбит/с сетям.

Были предложены разнообразные технологии, например коммутации и микросегментации сетей, однако на практике, особенно с активным внедрением архитектуры клиент-сервер, оказывалось, что именно сервер ЛВС во многих случаях является причиной существования "узких мест" в сети, снижая ее пропускную способность.

В традиционной модели вычислений файловый сервер, на котором хранится большая часть приложений и данных, осуществляет пересылку приложения по запросу на рабочую станцию пользователя, где приложение и исполняется. После того как такая пересылка осуществлена, для работы пользователя уже не требуется частое осуществление операций ввода-вывода и, следовательно, обращений сервера к установленному на нем сетевому адаптеру.

Технология же клиент-сервер использует в полной мере не только вычислительную мощность процессора, но и пропускную способность сети. В технологии клиент-сервер приложение исполняется на самом сервере, а на сделавшую запрос рабочую станцию пересылаются только результаты. С увеличением частоты запросов возрастает не только объем вычислений, но и число операций ввода-вывода. В определенный момент достигается своего рода "пик", после которого объем передаваемой по сети информации остается практически постоянным. Таким образом, технология клиент-сервер предъявляет повышенные требования не только к быстродействию ЦП и шины ввода-вывода сервера, но и к производительности сетевого адаптера. В результате именно сетевой адаптер стал одним из главных объектов для различных технологических усовершенствований и доработок, суть которых можно свести к двум "золотым правилам":

1.Сетевой адаптер должен работать со скоростями передачи данных, сравнимыми с быстродействием ЦП и внутренней шины ввода-вывода сервера (или рабочей станции).