Сети будущего

На рынке высокоскоростных (более 100 Мбит/с) сетей, пару лет назад представленных лишь сетями FDDI, сегодня предлагается около десятка различных технологий, как развивающих уже существующие стандарты, так и основанных на концептуально новых. Среди них следует особо выделить:

1. Старый добрый оптоволоконный интерфейс FDDI, а также его расширенный вариант, FDDI II, специально адаптированный для работы с информацией мультимедиа, и CDDI, реализующий FDDI на медных кабелях. Все версии FDDI поддерживают скорость обмена 100 Мбит/с.

2. 100Base X Ethernet, представляющую собой высокоскоростной Ethernet с множественным доступом к среди и обнаружением коллизий. Данная технология - экстенсивное развитие стандарта IEEE802.3.

3. 100Base VG AnyLAN, новую технологию построения локальных сетей, поддерживающую форматы данных Ethernet и Token Ring со скоростью передачи 100 Мбит/сек по стандартным витым парам и оптоволокну.

4. Gigabit Ethernet. Продолжение развития сетей Ethernet и Fast Ethernet. 

5. ATM, технологию передачи данных, работающую как на существующем кабельном оборудовании, так и на специальных оптических линиях связи. Поддерживает скорости обмена от 25 до 622 Мбит/сек с перспективой увеличения до 2.488 Гбит/сек.

6. Fibre Channel, оптоволоконную технологию с коммутацией физических соединений, предназначенную для приложений, требующих сверхвысоких скоростей. Ориентиры - кластерные вычисления, организация взаимодействия между суперкомпьютерами и высокоскоростными массивами накопителей, поддержка соединений типа рабочая станция - суперкомпьютер. Декларированы скорости обмена от 133 Мбит до гигабита в секунду (и даже более).

Заманчивы, но далеко не ясны очертания технологии FFOL (FDDI Follow on LAN), инициативы ANSI, призванной в будущем заменить FDDI с новым уровнем производительности 2.4 Гбайт/сек.

В последние два года при упоминании в прессе или на компьютерных выставках слова Ethernet к нему часто добавляли Gigabit. В Ethernet нет ничего нового, однако достижение этой повсеместно применяемой технологией гигабитных скоростей ожидалось рынком с нетерпением, так что производители спешили опередить друг друга в предложении продуктов. 

В конце июня 1998 г. Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) ратифицировал стандарт Gigabit Ethernet 802.3z. Данный шаг был скорее формальностью, поскольку уже более года многие производят модули для каскадирования и коммутаторы в соответствии с данным стандартом. Между тем вместо того, чтобы почивать на лаврах после нескольких лет упорной работы над разработкой высокоскоростного стандарта, сетевая отрасль, похоже, не желает останавливаться на достигнутом и исследует возможности достижения скоростей свыше 1 Гбит/с. 

Эти "мультигигабитные" технологии Ethernet находятся пока на начальном этапе своей разработки, поэтому еще рано составлять планы, как лучше распорядиться дополнительной пропускной способностью. Иными словами, время звонить местному дистрибьютору и спрашивать у него продукты быстрее Gigabit Ethernet пока не пришло. Однако я думаю, что читателю будет небезынтересно познакомиться с состоянием дел в разработке более быстрых технологий 802.3 и стоящих на их пути препятствий. Появление подобных технологий открыло бы новые возможности для территориальных и глобальных сетей. 

КОМУ ЭТО НУЖНО?
Учитывая, что стандарт IEEE 802.3z на Gigabit Ethernet был принят совсем не давно и что во многих корпоративных сетях только начинают осваиваться гигабитные технологии, возникает пессимистичный, но очевидный вопрос: кому нужна технология Ethernet со скоростями, превышающими 1 Гбит/с? Очевидно, мультигигабитные скорости необходимы не каждому и не во всякой сетевой среде, однако, согласно отраслевым экспертам, данные технологии найдут свое применение. 

Дейв Робертс, директор по маркетингу маршрутизирующих коммутаторов Accelar из компании Bay Networks, считает, что сети Ethernet, функционирующие с мультигигабитными скоростями, постепенно займут место Ethernet на 1 Гбит/с. "С увеличением скорости переход будет происходить естественным образом во многом аналогично тому, как это имело место с 100BaseT и Gigabit Ethernet, — развивает он свою мысль. — Сначала новая технология применяется в основном на линиях между коммутаторами и в соединениях с серверами, т. е. там, где совокупные объемы передаваемых данных велики. По мере снижения стоимости она начинает реализовываться и в качестве интерфейса с клиентами". Робертс добавил, что технология Ethernet на 1 Гбит/с распространится на другие области сети помимо линий между коммутаторами, а мультигигабитная технология может занять место Gigabit Ethernet на магистрали. 

Следующий этап развития Ethernet наступит, когда пользователям потребуются в магистральной сети скорости передачи данных, превышающие гигабитные. Кроме того, эта технология может применяться сетевыми компаниями в их конкурентной борьбе с поставщиками телекоммуникационных услуг. Этого мнения придерживается Лю Аронсон из лаборатории HP Labs компании Hewlett-Packard. Таким образом, магистральные сети станут первым местом применения мультигигабитных технологий, когда пропускная способность в 1 Гбит/с окажется для них недостаточной. 

Задача состояла в том, чтобы найти способ отображать кадры Ethernet на физический уровень, функционирующий со скоростью более 10 Мбит/с. Стандарты Fast Ethernet удалось принять и внедрить относительно безболезненно, поскольку рабочая группа IEEE решила заимствовать технологию из сетей FDDI, поддерживающих скорости в 100 Мбит/с. 

"Если взглянуть на стандарты 100BaseFX и 100BaseTX, то они, по сути, представляют собой модификацию физического уровня FDDI, — говорит Дейв Робертс из компании Bay Networks. — Соответствующие микросхемы уже были реализованы, а это огромное преимущество". Кроме того, производители и пользователи знали, как данная технология должна работать, что позволяло значительно ускорить процесс разработки и стандартизации. "Образно говоря, мы знали, как добраться из пункта A в пункт B", — добавил Робертс. 

Аналогично, когда начались дискуссии о том, как передавать кадры Ethernet со скоростью 1 Гбит/с, разработчики стандартов обратились к апробированной технологии, наиболее для этого подходящей. В результате они позаимствовали характеристики физического уровня Fibre Channel — после определенной доработки эта технология была способна передавать трафик Ethernet с невообразимой ранее скоростью. "Хотя сети Fast Ethernet работали с более низкими скоростями, разговоры с производителями показали, что имеющиеся компоненты Fast Ethernet будет достаточно легко использовать для реализации гигабитных скоростей, — говорит Робертс. — Встретившиеся препятствия были вполне преодолимы". 

Поскольку такая практика заимствования позволяет не разрабатывать новую технологию целиком, реализация как стандарта 802.3u (Fast Ethernet), так и 802.3z (Gigabit Ethernet) заняла менее трех лет. Подобные сжатые сроки были практически немыслимы, когда речь шла о таких важных спецификациях, как Ethernet. Здравый смысл подсказывает, что определение стандартов Ethernet для скоростей свыше 1 Гбит/с потребует несколько больше времени. Тому есть несколько причин. 

Прежде всего, это отсутствие согласия по поводу того, что Ethernet будет представлять собой на следующем эволюционном шаге своего развития. Многие призывают к скачку сразу до 10 Гбит/с, в то время как другие предпочитают более осторожный подход, предлагая в качестве отправной точки 2 Гбит/с с постепенным увеличением скорости до 4, 8, а возможно, и 10 Гбит/с. "Сегодня 10 Гбит/с воспринимается в качестве следующего шага, но это слишком большой прыжок, — считает Робертс. — Совершить его будет очень и очень непросто". 

Еще одной причиной того, почему мультигигабитная технология Ethernet может оказаться не столь легко достижимой целью, как Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, является отсутствие физического уровня, которым бы разработчики стандарта могли воспользоваться для передачи кадров Ethernet с еще более высокой скоростью. 

Вероятным претендентом на роль такого транспорта может стать SONET, механизм, который технология ATM использует для достижения высоких скоростей передачи данных. Отображаемые в транспортный сервис SONET ячейки ATM могут передаваться со скоростями 155 Мбит/с (соответствующей SONET OC-3) или 622 Мбит/с (соответствующей OC-12).

Достоинством SONET является возможность масштабирования. Уровень OC-48 около 2,4 Гбит/с уже определен, а в принципе SONET может наращиваться до OC-192 (около 10 Гбит/с) и выше. Похоже, SONET имеет смысл использовать для мультигигабитных сетей Ethernet, однако разработчики должны определить, как отображать более высокие уровни Ethernet на физический уровень. Для SONET характерны такие недостатки, как высокие накладные расходы, но тем не менее возможность получить готовый транспорт для скоростей свыше 1 Гбит/с остается очень привлекательной и с точки зрения стоимости. Если SONET, в конечном счете, найдет место в будущих стандартах, то это откроет естественный способ расширения технологии Ethernet в область глобальных сетей. 

«Еще один подход к достижению скоростей свыше Gigabit Ethernet состоит в применении транкинга — метода, когда несколько линий объединяются в один логический канал, — поясняет Дуг Руби, вице-президент по маркетингу продуктов компании Lucent Technologies. — Вместо 1 Гбит/с вы можете получить совокупную пропускную способность в 2 или 5 Гбит/с (в зависимости от потребностей)». Он добавил также, что благодаря транкингу пользователи не ограничены пределом 1 Гбит/с, и им не нужно переходить на какую-то новую технологию. 

Между тем независимо от того, какой физический уровень и какой метод будет выбран в качестве базиса для разработки мультигигабитных технологий Ethernet, неизменным остается вопрос — способность проложенной оптической кабельной системы поддерживать возросшую скорость передачи данных и доставлять их на нужные расстояния. 

Если одни производители и пользователи с пониманием и воодушевлением относятся к перспективе передачи кадров Ethernet со скоростями свыше 1 Гбит/с, то другие имеют на этот счет иное мнение. «Может быть, вместо того, чтобы тратить время и деньги на разработку технологии следующего поколения, лучше с максимальной выгодой использовать то, что мы имеем сегодня?» — спрашивают они. Дуг Руби из компании Lucent тоже задается этим вопросом. В январе 1998 г. Lucent завершила 200-миллионную сделку по приобретению фирмы Prominet, пионера в области разработки Gigabit Ethernet. Она стала частью группы по продуктам для корпоративной инфраструктуры в организации сетевых систем передачи данных компании Lucent. 

«Сегодня стандарты определяют не просто передачу битов по кабелю, а построение всей коммутационной системы, такой, как ATM, а это уже не просто физический уровень OC-3, а целый комплекс спецификаций (таких, как управление потоком данных и маршрутизация), — говорит Руби. — Я считаю, что Ethernet будет развиваться в том же направлении». 

Он добавил, что несмотря на то, что некоторые проблемы качества услуг можно разрешить в рамках таких стандартов, как IEEE 802.1p (для описания полей пакетов для задания различных уровней приоритетов) или RSVP (для запроса у маршрутизатора требуемых ресурсов), они все же не решают всех проблем. «Мне часто приходится разговаривать с администраторами сетей, но они затрудняются ответить, сколько они готовы потратить на управление пропускной способностью в локальной сети, — рассказывает Руби. — Они могут расходовать немало средств на каналы глобальных сетей, но к локальным сетям это не имеет отношения». По этой причине качество услуг не обеспечивается даже в тех территориальных сетях, где используется ATM —все данные там доставляются по мере возможности. Качество услуг предоставляется обычно на границе сети — между локальной и глобальной сетью. 

Существующие протоколы обеспечения QoS критикуют за то, что они (в частности, протокол RSVP) недостаточно хорошо масштабируются для мультимегабитной Ethernet. Вместе с тем Руби считает, что масштабирование — не проблема. Проблема заключается в том, как заставить приложения сообщать сети требования к пропускной способности и задержке при передаче. «Приложения не понимают требований к пропускной способности и задержке и ничего не знают о реальных возможностях сети, — говорит Руби. —Большинство администраторов сетей, которых я знаю, с большой настороженностью относятся к тому, что приложения должны будут обращаться к сети с запросами по поводу необходимых ресурсов». 

Такие протоколы, как RSVP, IEEE 802.1p и 802.1Q (еще один метод задания меток пакетов в соответствии с приоритетом), позволяют в определенных ситуациях максимально эффективно использовать имеющуюся пропускную способность, но Руби также является сторонником управления сетью в соответствии с правилами. Данная концепция, привлекающая к себе сегодня немало внимания, позволяет сделать сеть интеллектуальнее — она будет больше знать о типе передаваемого трафика и о том, куда направляются данные. Руби говорит, что за счет применения элементов управления, определения пользователей, групп приложений и сетевых объектов, контроля за использованием ими сетевых ресурсов имеющейся пропускной способности будет достаточно для большинства клиентов. «Я убежден, что для решения в кратчайшие сроки проблемы пропускной способности нам нужно вернуться назад к вопросам качества услуг, рассмотрев их с точки зрения администраторов сетей», — полагает Руби. 

ЧЕГО НАМ ЖДАТЬ?
Итак, для перехода к мультимегабитным сетям Ethernet еще предстоит решить немало проблем. Хотя исследования и разработки различных аспектов данной технологии уже начались, до появления конечного продукта нужно пройти немалый путь. Теперь, когда IEEE ратифицировал стандарт 802.3z, мы можем ожидать, что вскоре кто-нибудь предложит создать еще одну рабочую группу для разработки Ethernet следующего поколения.