Тестирование гигабитного коммутатора SMC8606T TigerSwitch 1000 и гигабитных сетевых карт

Введение

При разработке стандарта Ethernet в 1973 году его пропускная способность была определена 10 Мбит/с. Это была технология с разделяемой средой передачи данных, то есть весь трафик как бы делился между всеми пользователями.

Естественно, что при увеличении их числа, доля каждого в общем канале уменьшалась. Тем временем потребности постоянно росли. И на смену Ethernet пришел Fast Ethernet, обеспечивающий пропускную способность 100 Мбит/с.

Если пропускной способности сети на основе 10 Мбит/с Ethernet не хватает, то 100 Мбит/с Ethernet с успехом справится со всеми потребностями пользователей. Но это только лишь сейчас, и при условии, что ваша сеть не велика. А что произойдет через год или два? Сетевой трафик будет только расти, и вскоре будет мало тех 100 Мбит/с, которые есть сегодня. И это перспектива относится не только к корпоративным, но домашним сетям. Ожидаемое всеми видео-по-требованию - не тот ли это пример, который потребует высокой пропускной способности? Для одного пользователя может оказаться достаточно и 10 Мбит/с, но что если на одном канале будет пять, десять или сто пользователей, желающих смотреть разные передачи?

Давайте сравним, что потребуется для построения сети с пропускной способностью 100 Мбит/с и 1 Гбит/с. Необходимы ли изменения кабельной структуры стамегабитного Ethernet для перехода к гигабитному. Также мы рассмотрим гигабитный Ethernet коммутатор TigerSwitch от компании SMC и сетевые адаптеры того же производителя.

Кабели

Как известно, сегодня большинство сетей являются проводными. Это означает, что информация передаётся по проводам - кабелям. Все кабели можно разбить на две большие группы: электрические и оптические.

Оптические мы не будем сильно затрагивать, скажем, лишь, что они отличаются между собой исполнением (оболочкой, оплеткой и др.) и количеством волокон, содержащихся в кабеле. Различают одномодовый (световые импульсы проходят вдоль оси оптоволокна) и многомодовый (световые импульсы отражаются от стенок оптоволокна) кабели. Одномодовый кабель может предоставить более высокую пропускную способность и большее расстояние. Многомодовый делится на два вида: со ступенчатым показателем преломления и с плавным показателем преломления.

Электрические кабели тоже можно разделить еще на две группы: коаксиальные и витую пару. Коаксиальные кабели представляют собой один центральный проводник, заключенный в оплетку. Различают тонкий и толстый коаксиальные кабели.

Толстый коаксиальный кабель разработан для сетей Ethernet 10Base5. Свое название он получил не зря: его толщина составляет около 12 мм. Иногда его называют желтым, что тоже вполне обосновано - его оболочка имеет такой цвет. Волновое сопротивление 50 Ом.

Тонкий коаксиальный кабель используется в сетях 10Base2. Волновое сопротивление также 50 Ом. Толщина кабеля около 5 мм.

Витая пара разделяется на категории. Основные характеристики каждой из них приведены ниже:

CAT 1
Кабели первой категории могут использоваться там, где требования к скорости передачи данных минимальны. Использовался и используется для передачи голоса, как аналоговой, так и цифровой и передачи данных со скоростью до 20 Кбит/с. Раньше активно использовался в телефонии.

CAT 2
Более качественный вид кабеля, может работать с частотой до 1 МГц. Используется в линиях ISDN.

CAT 3
Этот стандарт был принят в 1991 году. Может использоваться как для передачи голоса, так и для передачи данных. Работает с полосой пропускания 16 МГц. Применяется в таких стандартах как 10BaseT, 100BaseT4. Достаточно широко распространен в кабельных системах, построенных до 1996 года.

CAT 4
Представляет собой улучшенный вариант третьей категории, способный работать с частотами до 20 МГц. Используется в сетях Token Ring с пропускной способностью 16 Мбит/с.

CAT 5
Стандартизованы для диапазона до 100 МГц. Работает с такими протоколами, как Fast Ethernet (100 Мбит/с), 100VG-AnyLAN (100 Мбит/с), ATM (155 Мбит/с) и Gigabit Ethernet (1000 Мбит/с). Он пришел на замену третьей категории. Сегодня является самым распространенным видом кабеля.

CAT 6
Для такого кабеля характерна работа с частотами до 200 МГц. Создан для поддержки работы высокоскоростных протоколов на отрезках большей длины, чем при использовании кабеля пятой категории.

CAT 7
Такой кабель может работать с частотой до 600 МГц. Создан для тех же целее, что и кабель шестой категории. Обладает значительно более высокой стоимостью.

Стандарты Ethernet

Вообще, рассмотрение Ethernet стоит начать с физической топологии стандарта. Всем известны такие виды топологий как звезда, шина, кольцо, и сотовая. Какие же из них применимы к Ethernet? Физически Ethernet может использовать топологию шины или звезды, но при этом логическая топология будет шина.

Следующий важный параметр - метод множественного доступа к среде передачи. Стандарт Ethernet использует CSMA/CD (метод множественного доступа с опознаванием несущей и контролем ошибок). Это означает, что в один момент времени только одно устройство в сети может передавать данные. Пропускная способность стандартного Ethernet составляет 10 Мбит/с, но сегодня есть не только стандартный Ethernet, но и Fast Ethernet с пропускной способностью 100 Мбит/с и Gigabit Ethernet, с пропускной способностью 1 Гбит/с.

Существует достаточно много видов Ethernet, которые отличаются типом используемого кабеля. Рассмотрим некоторые из них:

Десятимегабитный Ethernet

10Base5
Этот стандарт определяет максимальную пропускную способность 10 Мбит/с при использовании толстого коаксиального кабеля. При этом максимальная длина сегмента составляла 500 метров. Благодаря большой длине сегмента он занял свою нишу на рынке сетевого оборудования. Сегодня практически не используется.

10Base2
Здесь пропускная способность также составляла 10 Мбит/с, но использовался тонкий коаксиальный кабель (диаметр около 6 мм). Физическая топология - шина, что обуславливает сравнительно небольшие затраты кабеля, но при выходе одного узла из строя, вся сеть переставала функционировать. Он был более удобен для прокладки, чем толстый коаксиальный кабель и получил достаточно широкое распространение. Максимальная длина сегмента составляет 185 метров. Сегодня, как и толстый коаксиал он практически не используется.

10BaseT
Это, наверное, самый удобный стандарт из всей группы 10Base, что можно объяснить тем, что в нем используется витая пара (UTP) третьей категории и выше. Такой кабель более удобен для прокладки, чем коаксиальный, но из-за того, что используется физическая топология звезда (необходимо центральное устройство), расход кабеля больше, чем при использовании коаксиального кабеля и физической топологии шина. Хотя такой недостаток компенсируется более высокой надежностью сети - при выходе из строя одного канала связи или узла, остальная часть сети продолжает работать. Максимальная длина сегмента составляет 100 метров. Сегодня используется только в старых сетях и постепенно исчезает.

10BaseF
Этот стандарт сегодня абсолютно не актуален, сейчас никому даже в голову не придет мысль об использовании оптоволокна для создания сети с пропускной способностью всего 10 Мбит/с, хотя различные спецификации поддерживают расстояние до 2000 метров.

Можно сделать вывод, что десятимегабитный Ethernet уже практически не используется и сегодня не стоит даже думать о построении сети на его основе. Его скорость недостаточна для большинства сегодняшних приложений.

Стамегабитный Ethernet

Сейчас мы попробуем разобраться, как обстоят дела со стамегабитным Ethernet. Достаточно ли его пропускной способности для сегодняшних приложений и какой будет ситуация завтра. Для этого рассмотрим стандарты стамегабитного Ethernet. Как и у десятимегабитного, их несколько.

100BaseT4
Как видно, максимальная пропускная способность определена 100 Мбит/с, при использовании витой пары третьей и выше категории. Для связи стандарт использует все четыре пары кабеля. Такая реализация достаточно выгодна. В то время, когда большинство сетей работают на кабеле третьей категории, очень удобно, не меняя кабельной структуры, повысить пропускную способность сети до 100 Мбит/с. При этом все остальные параметры остаются таки же, как и прежде (максимальная длина сегмента 100 метров).

100BaseTX
Этот стандарт использует две пары кабеля пятой категории и выше. Хотя для построения сети с использованием этого стандарта третья категория кабеля не подойдет, но сегодня это не является проблемой, в случае построения локальной сети с нуля. Кабель пятой категории имеет достаточно низкую стоимость, и может обеспечивать пропускную способность 100 Мбит/с при использовании двух пар проводников. Максимальная длина сегмента также составляет 100 метров. Именно этот стандарт сегодня является наиболее популярным.

100BaseFX
Эта спецификация определяет работу по двум многомодовым оптоволокнам со скоростью 100 Мбит/с. Здесь же определены спецификации 100BaseSX и 100BaseLX, работающие при разных длинах волн, кроме того, 100BaseLX может работать и на одномодовом оптоволокне.

Только что мы рассмотрели спецификации Ethernet, для скорости 100 Мбит/с (Fast Ethernet). Использование каждой из них можно достаточно точно определить: 100BaseT4 Используется в сетях, где кабельная структура создана на базе кабеля третьей категории, возможностей дальнейшего расширения нет. 100BaseTX использует кабель пятой категории (две пары из четырех), что дает возможность дальнейшего увеличения пропускной способности сети. 100BaseFX - работает на оптоволокне, поэтому его применение можно считать ограниченным серверными комнатами.

Немного о гигабитном Ethernet

Что же такое гигабитный Ethernet? Вы могли также слышать "гигабит по меди" или 1000BaseT, что, в принципе, равнозначно. Это по сути тот же Ethernet, но работающий на скоростях до 1 000 мегабит в секунду, что в 100 раз быстрее обычного Ethernet (10BaseT), или в 10 раз быстрее чем Fast Ethernet (100BaseT) по витой паре пятой и выше категории. Максимальная длина сегмента составляет 100 метров. Основой этого стандарта, утвержденного в 1998 году, является стандарт IEEE 802.3z. Этот стандарт использовался лишь для магистральных каналов, до тех пор, пока в 1999 году не вышло его дополнение для гигабитного Ethernet по меди - 1000BaseT. Именно это дополнение помогло этому стандарту выйти практически на тот же рынок, что и 10/100 Мбит Ethernet.

В итоге получился стандарт, превышающий по скорости 100BaseT в десять раз, и обратно совместимые с более ранним оборудованием для сетей Ethernet. Он использует традиционный для сегодняшних сетей кабель CAT-5 (или лучше).

О его необходимости

Ранее, когда гигабитный Ethernet только начал появляться (как это когда-то было и со стамегабитным) он рассчитывался на корпоративный рынок - связь файловых серверов, серверов баз данных. Это было вполне естественным его применением, поскольку пропускной способности стамегабитных каналов стало недостаточно. В итоге стало возможно встретить гигабит между высокоскоростными коммутаторами и на магистралях. Сегодня это уже перешло в необходимость.

По мере снижения цен на гигабитное Ethernet оборудование, область применения его расширялась. Сегодня его можно встретить на рабочих станциях, где требования к пропускной способности высоки. Но таких пока немного.

Для чего актуален, а для чего нет гигабитный Ethernet? Давайте попробуем найти ответ на этот простой, как кажется с первого взгляда, вопрос.

Вполне естественно, что для сетевых приложений, разработанных с учетом возможности работы через Интернет, такая скорость абсолютно не нужна. Примерами таких приложений могут послужить сетевые игры. Если учесть, что в большинство из них можно играть при использовании коммутируемого соединения, то даже десятимегабитного канала будет с избытком хватать более чем на сто таких игроков!

Для мультимедиа потоков также не стоит обзаводиться гигабитной сетью. Максимум, что вам потребуется - 40 Мбит/с, это для профессионального качества, для обычного же пользователя это число можно смело делить на два, а при использовании MPEG-4 - даже на десять. Поэтому, здесь стоит задуматься о переходе на гигабит только в том случае, если требуется одновременная обработка нескольких потоков профессионального качества.

Актуальность гигабитного Ethernet для копирования и резервирования стоит рассмотреть немного подробнее. При копировании больших файлов по стамегабитной сети, а именно такое копирование более наглядно показывает пропускную способность, можно столкнуться с нехваткой пропускной способности. А при том, что скорость выше пятидесяти мегабит в секунду на сети Fast Ethernet достичь весьма сложно, переход на гигабитный Ethernet может исправить дело. При резервировании по сети, равно как при одновременном копировании с нескольких компьютеров на один, переход на гигабит поможет лишь в том случае, если производительность компьютеров и их дисковых систем будет достаточной. Помните, что нет никакой пользы от гигабитной сети на 486 компьютере, или на компьютере с медленной дисковой подсистемой.

Клиент-серверные бизнес-приложения, использующиеся в сетях предприятий могут быть достаточно критичными к пропускной способности сети, но здесь все зависит от конкретного приложения и для определения необходимости перехода на гигабит следует проанализировать нагрузку на сеть.

Что необходимо приготовить для перехода на гигабит?

Если у вас уже есть готовая кабельная структура, использующая витую пару пятой категории, то это все, что вам необходимо для перехода. Единственное требование - должны быть подключены все четыре пары проводов. При использовании только двух пар - оборудование само сможет определить это и работать в режиме 100 Мбит/с. Все остальные требования остались практически теми же, что и у 100BaseT (длина сегмента, и др.). Следует обратить особое внимание на качество кабеля, разъемов и обжимки.

Кроме этого, стоит обратить внимание и на производительность компьютеров и операционную систему, используемую ими. При использовании компьютеров с частотой процессора менее 700 МГц, даже при такой ОС как Windows 2000 или ХР (в сравнении с Windows 9X), вы не сможете почувствовать все возможности гигабитной сети, равно как и при использовании даже более производительных машин под управлением Windows 9X.

При наличии кабельной системы остается купить только активное сетевое оборудование: сетевые адаптеры и коммутатор или маршрутизатор.