Сверхвысокоскоростные сети
|
|
Быстродействие сети Fast Ethernet, других сетей, работающих на скорости в 100 Мбит/с, в настоящее время удовлетворяет требованиям большинства задач, но в ряде случаев даже его оказывается недостаточно. |
|
Особенно это касается тех ситуаций, когда необходимо подключать к сети современные высокопроизводительные серверы или строить сети с большим количеством абонентов, требующих высокой интенсивности обмена. |
|
Например, все более широко применяется сетевая обработка трехмерных динамических изображений. |
|
Скорость компьютеров непрерывно растет, они обеспечивают все более высокие темпы обмена с внешними устройствами. |
|
В результате сеть может оказаться наиболее слабым местом системы, и ее пропускная способность будет основным сдерживающим фактором в увеличении быстродействия. |
|
Работы по достижению скорости передачи в 1 Гбит/с (1000 Мбит/с) ведутся в последние годы довольно интенсивно в нескольких направлениях. |
|
Однако, скорее всего, наиболее перспективной окажется сеть Gigabit Ethernet. |
|
Это связано, прежде всего, с тем, что переход на нее окажется наиболее безболезненным, самым дешевым и психологически приемлемым. |
|
Ведь сеть Ethernet и ее более быстрая версия Fast Ethernet сейчас далеко опережают всех своих конкурентов по объему продаж и распространенности в мире. |
|
Сеть Gigabit Ethernet — это естественный, эволюционный путь развития концепции, заложенной в стандартной сети Ethernet. |
|
Естественно, она наследует и все недостатки своих прямых предшественников, например, негарантированное время доступа к сети. |
|
Однако огромная пропускная способность приводит к тому, что загрузить сеть до тех уровней, когда этот фактор становится определяющим, довольно трудно. |
|
Зато сохранение преемственности позволяет довольно просто соединять сегменты Ethernet, Fast Ethernet и Gigabit Ethernet в единую сеть и, самое главное, переходить к новым скоростям постепенно, вводя гигабитные сегменты только на самых напряженных участках сети. |
|
(К тому же далеко не везде такая высокая пропускная способность действительно необходима.) |
|
Если же говорить о конкурирующих гигабитных сетях, то их применение может потребовать полной замены сетевой аппаратуры, что сразу же приведет к огромным затратам средств. |
|
В сети Gigabit Ethernet сохраняется все тот же хорошо зарекомендовавший себя в предыдущих версиях метод доступа CSMA/CD, используются те же форматы пакетов (кадров) и те же размеры, то есть никакого преобразования протоколов в местах соединения с сегментами Ethernet и Fast Ethernet не потребуется. |
|
Единственно, что нужно, - это согласование скоростей обмена. |
|
Поэтому главной областью применения Gigabit Ethernet станет в первую очередь соединение концентраторов Ethernet и Fast Ethernet между собой. |
|
С появлением сверхбыстродействующих серверов и распространением наиболее совершенных персональных компьютеров класса «high-end» преимущества Gigabit Ethernet будут становиться все более явными. |
|
Отметим, что 64-разрядная системная магистраль PCI, ставшая уже фактическим стандартом, вполне достигает требуемой для такой сети скорости передачи данных. |
|
Работы по сети Gigabit Ethernet ведутся с 1995 года. В 1998 году принят стандарт, получивший наименование IEEE 802.3z. |
|
Разработкой занимается специально созданный альянс (Gigabit Ethernet Alliance), в который, в частности, входит такая известная фирма, занимающаяся сетевой аппаратурой, как 3Com. |
|
Переход на такую огромную скорость передачи не столь прост, как может показаться. |
|
Для аппаратуры Gigabit Ethernet будут использоваться микросхемы, выполненные по самой современной 0,35-микронной технологии. |
|
Только они позволяют добиться требуемого быстродействия. |
|
Ожидается разработка 32-разрядного контроллера, имеющего и буферную память на кристалле, содержащем до миллиона логических элементов. |
|
Номенклатура сегментов сети Gigabit Ethernet в настоящее время включает в себя следующие типы: |
|
1000ВASE-SX - сегмент на мультимодовом оптоволоконном кабеле с длиной волны светового сигнала 850 нм (длиной до 500 м). |
|
1000BASE-LX - сегмент на мультимодовом (длиной до 500 м) и одномодовом (длиной до 2000 м) оптоволоконном кабеле с длиной волны светового сигнала 1300 нм. |
|
1000BASE-CX - сегмент на экранированной витой паре (длиной до 25 м). |
|
1000BASE-T - сегмент на счетверенной неэкранированной витой паре (длиной до 100 м). |
|
Специально для сети Gigabit Ethernet предложен метод кодирования передаваемой информации 8В/10В, построенный по тому же принципу, что и код 4В/5В сети FDDI. Восьми битам информации, которую нужно передать, ставится в соответствие 10 бит, передаваемых по сети. |
|
Этот код позволяет сохранять самосинхронизацию, легко обнаруживать несущую (факт передачи), но не требует удвоения полосы пропускания, как в случае кода Манчестер-П. |
|
Для увеличения 512-битного интервала сети Ethernet, соответствующего минимальной длине пакета, (51,2 икс в сети Ethernet и 5,12 мкс в сети Fast Ethernet), разработаны специальные методы. |
|
В частности, минимальная длина пакета увеличена до 512 байт (4096 бит). |
|
В противном случае временной интервал 0,512 мкс чрезмерно ограничивал бы предельную длину сети Gigabit Ethernet. |
|
Все пакеты с длиной меньше 512 байт расширяются до 512 байт. |
|
Это требует дополнительной обработки пакетов. |
|
Предполагается поддерживать передачу в сети Gigabit Ethernet как в полудуплексном режиме (с сохранением метода доступа CSMA/CD), так и в более быстром полнодуплексном режиме (как и в предшествующей сети Fast Ethernet). |
|
Прежде всего, Gigabit Ethernet, видимо, найдет применение в сетях, объединяющих компьютеры больших фирм, предприятий, которые располагаются в нескольких зданиях. |
|
Она позволит с помощью соответствующих коммутаторов, преобразующих скорости передачи, обеспечить каналы связи с высокой пропускной способностью между отдельными частями сложной сети или линии связи коммутаторов со сверхбыстродействующими серверами. |
|
Вероятно, в ряде случаев Gigabit Ethernet будет вытеснять оптоволоконную сеть FDDI, которая в настоящее время все чаще используется для объединения в единую сеть нескольких локальных сетей, в том числе, и сетей Ethernet. |
|
Правда, FDDI может связывать абонентов, находящихся на гораздо большем расстоянии друг от друга, но по скорости передачи информации Gigabit Ethernet существенно превосходит FDDI. |
|
Нас ждет принципиально важный прорыв в область скоростей передачи, еще недавно казавшихся фантастическими и даже, более того, никому не нужными. |
|
А там, возможно, появится и сеть со скоростью 10 000 Мбит/с, ведь такие разработки уже ведутся. |
|
В заключение раздела несколько слов об альтернативном решении сверхбыстродействующей сети. |
|
Речь идет о сети с технологией ATM (Asynchronous Transfer Mode). |
|
Данная технология используется как в локальных, так и в глобальных сетях. |
|
Основная ее идея — передача цифровых, голосовых и мультимедийных данных по одним и тем же каналам. |
|
Строго говоря, жесткого стандарта на аппаратуру ATM не предполагает. |
|
Первоначально была выбрана скорость передачи 155 Мбит/с (для настольных систем - 25 Мбит/с), затем - 662 Мбит/с, а сейчас ведутся работы по повышению скорости до 2488 Мбит/с. |
|
Как видим, по скорости ATM успешно конкурирует с Gigabit Ethernet. |
|
Кстати, появилась ATM раньше, чем Gigabit Ethernet. |
|
В качестве среды передачи информации в локальной сети технология ATM предполагает использование оптоволоконного кабеля и неэкранированную витую пару. Используемые коды - 4В/5В и 8В/10В. |
|
Принципиальное отличие ATM от всех остальных сетей состоит в отказе от привычных пакетов с полями адресации, управления и данных. |
|
Вся информация передается упакованной в микропакеты (ячейки, cells) длиной всего лишь в 53 бита. |
|
Каждая ячейка имеет идентификатор типа данных (двоичные данные, звук или изображение). |
|
Идентификатор позволяет интеллектуальным распределительным устройствам сортировать ячейки и следить за тем, чтобы ячейки передавались в нужной последовательности. |
|
Минимальный размер ячеек позволяет осуществлять коррекцию ошибок и маршрутизацию на аппаратном уровне. |
|
Он же обеспечивает равномерность всех существующих в сети информационных потоков. |
|
Главный недостаток сетей с технологией ATM состоит в их полной несовместимости ни с одной из существующих сетей. |
|
Плавный переход на ATM в принципе невозможен, нужно менять сразу все оборудование, а стоимость его пока что очень высока. |
|
Правда, работы по обеспечению совместимости ведутся, снижается и стоимость оборудования, так что перспективы у ATM неплохие. |
|
Тем более что задач по передаче изображений по компьютерным сетям становится все больше и больше. |
