Wan transfer mode atm или ethernet
Джоэл Коновер
Р азрекламированная как поистине всемогущая технология, АТМ обещает многое: гарантированное качество обслуживания (Quality of Service — QoS), масштабируемость, основанную на стандартах совместимость оборудования и т. д. Но, несмотря на все эти преимущества, к настоящему моменту ей так и не удалось добиться, как ожидали многие, повсеместного распространения и признания. В связи с этим естественно возникает вопрос: почему?
Безусловно, одним из препятствий на пути к успеху стала ее высокая цена: широкие возможности, предоставляемые ATM, обходятся недешево. Другим препятствием явилась сложность технологии, как таковой, что затрудняет ее освоение. Образ ATM несколько потускнел и в связи с медленным принятием стандартов. Короче говоря, многие сетевые специалисты предпочитают более скоростную, простую и дешевую технологию.
Возможно, самой большой угрозой для ATM является технология Gigabit Ethernet. С ее появлением усилилась критика в адрес ATM и создалось дополнительное замешательство на рынке. Если ATM претендует на господствующее положение на нем, производители должны сделать более «приземленными» как саму технологию, так и цены на соответствующие продукты.
Их усилия не пропадут даром, так как модернизация сетевой магистрали — одна из самых дорогих и в то же время необходимых статей расходов сетевых отделов предприятий. Использование «располневших» приложений и мультимегабайтных файлов повышает требования к сетевым ресурсам. В некоторых случаях менее чем за пять лет рост объема пересылаемых данных, централизация серверов и увеличение трафика в интрасетях и в сети Интернет привели к более чем десятикратному увеличению загрузки магистрали. Бурное развитие коммутируемых сетей Ethernet позволило увеличить пропускную способность на границе сети, что, однако, не было поддержано соответствующим прогрессом магистральных технологий.
Год назад выбрать технологию для магистрали было легко: если требовалась высокая надежность, следовало использовать FDDI, низкие расходы — Fast Ethernet, масштабируемость — ATM. С появлением Gigabit Ethernet ситуация осложнилась и многие никак не могут решиться: то ли развертывать ATM, то ли подождать «возмужания» Gigabit Ethernet?
Падение интереса?
Компания FORE Systems, лидер в продвижении технологии ATM на магистрали наших сетей, была основана в 1990 г. Пятью годами позже журнал Network Computing опубликовал свой первый тестовый обзор адаптеров ATM, который собрал рекордное число откликов. Интерес к АТМ как к новой и скоростной технологии был велик, но тогда наши исследования показали, что до ее широкомасштабного внедрения еще далеко. Теперь, спустя немногим более двух лет, «плоды» ATM созрели и готовы к сбору. Но готовы ли пользователи испробовать эти «плоды»?
Теперь рассмотрим ситуацию с Gigabit Ethernet. Организация Gigabit Ethernet Alliance была основана в мае 1996 г. с целью разработки стандарта сетевой технологии, базирующейся на передаче кадров и обеспечивающей скорости порядка миллиарда битов в секунду. Технологии Gigabit Ethernet уделяется очень много внимания. Более 115 компаний работают над ее реализацией и развитием. Некоторые члены Gigabit Ethernet Alliance уже продемонстрировали готовые продукты, и мы провели тестирование этого оборудования (см. статью «Коммутаторы и сетевые адаптеры Gigabit Ethernet» в этом номере журнала).
Стандарт 802.3z Gigabit Ethernet пока находится в стадии разработки. Если все пойдет гладко, он будет окончательно ратифицирован в марте 1998 г. У специалистов, собирающихся модернизировать сеть, как всегда, есть несколько вариантов: использовать предстандартные версии Gigabit Ethernet, ждать появления окончательного стандарта или выбрать другую технологию. Наиболее подходящей среди этих «других» технологий является ATM, но сочетание дороговизны и сложности отпугивает от нее многих.
ATM против Gigabit Ethernet
В преддверии XXI в. сетевые архитекторы понимают важность правильного выбора технологии для развертывания магистрали, на базе которой будет строиться вся корпоративная сеть. Вам могут говорить, что ATM «умирает», но будьте осторожны — неосторожные предсказания и необоснованные предположения только уведут вас в сторону от проектирования реальной сети. Если, строя свою сеть, вы руководствуетесь не только слухами и шумихой, поднятой в прессе, то должны понимать, что ATM уже нашла свою нишу, которая «смещается» от настольных систем через магистрали ЛВС к магистралям территориально распределенных сетей связи.
Что подавать на стол?
Споры относительно подключения настольных систем к ATM велись несколько лет. Однако все оказалось гораздо проще — немногие готовы решиться на замену сотен или даже тысяч работоспособных адаптеров Ethernet ради услуг ATM. В ситуации, когда производители ПК предлагают встроенные или включенные в комплект поставки адаптеры Ethernet, все альтернативные варианты малоперспективны. Несмотря на то что многие считают величайшим достижением появление на своих рабочих столах систем интегрированной передачи голоса, данных и видео, никто не хочет жертвовать ради этого уже установленными ПК и имеющейся телефонной инфраструктурой.
Довод в пользу интеграции инфраструктур передачи голоса и данных очевиден: она позволит уменьшить административные расходы, связанные с содержанием двух раздельных подразделений — поддерживающих работу телефонной сети и сети ПК. К сожалению, из-за сложности ATM для организации совместной работы эмулированных ЛВС и телефонных линий требуется специалист с докторской степенью в области ATM. Идеальным устройством для подключения настольных систем к ATM стал бы маленький трансивер ATM со встроенными интерфейсами — Ethernet и телефонным. Такое устройство должно быть «прозрачным» для пользователя, исключать необходимость «вскрытия» ПК и выполнять унифицированную сетевую задачу. Но подобного продукта пока нет, как нет и многих других потенциально полезных вещей. Перспективы применения ATM для подключения настольных систем становятся все хуже и хуже: здесь уже давно господствует Ethernet.
ATM или Gigabit Ethernet: за и против
Использовать ATM на магистрали ЛВС — это совсем другое дело. И, хотя Gigabit Ethernet наступает здесь ATM на пятки, все же последняя имеет большую фору, поэтому преждевременно «класть все яйца в корзину» Gigabit Ethernet. При стоимости от 500 до 1500 долл. за порт оборудование ATM обеспечивает множество функциональных возможностей. Однако эти возможности следует тщательно изучить, так как одни из них могут увеличить ценность вашей сети, а другие — только ваши расходы. В будущем Gigabit Ethernet еще больше усложнит положение дел, предлагая АТМ-подобные функции за меньшую цену.
Если в течение ближайшего года вам предстоит принять решение по выбору сетевой технологии, присмотритесь к ATM повнимательнее, ведь по ряду параметров (перечисленных ниже) она превосходит все остальные технологии.
Масштабируемая полоса пропускания. Хорошая масштабируемость — одно из бесспорных преимуществ технологии ATM, относящихся и к внутренним магистралям коммутаторов, и к сетевым инфраструктурам. Например, фирма Texas Instruments и Стэнфордский университет работают над созданием коммутационного блока с производительностью 320 Гбит/с, который можно будет использовать в качестве ядра коммутатора ATM. Масштабируемая полоса пропускания не является для АТМ проблемой. Тесты, проведенные такими фирмами, как Strategic Networks Consulting, убедительно показали, что даже на самых высоких скоростях коммутаторы ATM способны пересылать ячейки со скоростью каналов связи (wire speed). Благодаря ориентированной на соединения природе ATM наращивание пропускной способности магистрали корпоративной сети сводится к организации новой линии ATM между двумя коммутаторами. Производители оборудования Fast Ethernet и Gigabit Ethernet рекламируют подобные механизмы, но они являются фирменными и еще долго не будут совместимы друг с другом. Если рост сетей продолжится теми же темпами, как в последние пять лет, то масштабируемость полосы пропускания станет просто необходимой, а значит, наличие стандарта, обеспечивающего соответствующую совместимость, станет весьма важным делом. Платить за это придется усложнением сети, связанным с использованием стандартного протокола сигнализации, и увеличением соответствующих денежных затрат.
Стандартизованные виртуальные ЛВС. Появление виртуальных ЛВС стало, возможно, основным достижением эры коммутируемых сетей Ethernet. Первоначально виртуальные ЛВС хорошо проявили себя в качестве средства, упрощающего различного рода перемещения, добавления и изменения в сети. Затем их стали использовать и для обеспечения защиты от неавторизованного входа в сеть, упрощения ее реорганизации и осуществления роуминга. Поскольку применяемый в ATM механизм эмуляции ЛВС (LAN Emulation — LANE) создавался на основании концепции виртуальных ЛВС, проблем с совместимостью здесь не существует: виртуальные ЛВС заложены в стандарте.
Технология ATM
- Высокая степень стандартизации,
достигнутая за годы разработки и развития - Проверена на практике
- Высокая масштабируемость
- Готова к использованию уже сегодня
- Высокая цена
- Чрезмерная сложность
- Не всем понятная архитектура,
основанная на использовании ячеек - Определенный застой в индустрии
Производители оборудования Gigabit Ethernet предлагают возможности, схожие с имеющимися в ATM, и надеются на них. Соответствующий стандарт — 802.1Q — должен быть принят в самом ближайшем будущем. Если не произойдет никаких изменений в основных спецификациях, обеспечение совместимости сведется всего лишь к модернизации программного обеспечения в коммутаторах Gigabit Ethernet. И все-таки технология ATM уже сейчас обеспечивает построение виртуальных ЛВС на основе стандарта; это отчасти и служит причиной ее большей стоимости. Ни одна из известных нам технологий не предлагает подобной совместимости.
Гарантированное качество обслуживания. Обеспечение гарантированного качества обслуживания — одно из основных свойств ATM с момента ее появления. Но, чтобы использовать это свойство, требуются большие объемы быстродействующей памяти для буферизации ячеек, что значительно увеличивает стоимость коммутаторов. Если вы собираетесь передавать по сети голос, видео и данные, то, возможно, вам и потребуется обеспечить гарантированное качество обслуживания. Для этого вся инфраструктура сети (от одной конечной точки до другой) должна поддерживать высокоскоростную коммутацию и обработку приоритетного трафика. Другими словами, необходимо существенно ускорить работу маршрутизаторов (либо полностью отказаться от них) и реализовать интеллектуальную коммутацию по всей сети. Все это стоит весьма дорого и для своего осуществления требует определенного времени. Однако, даже имея сеть, приспособленную для обеспечения гарантированного качества обслуживания, помните, что стандарты и приложения, сполна использующие это качество, появятся лишь через несколько лет. К тому времени коммутаторы Gigabit Ethernet станут поддерживать приоритетную передачу кадров почти так же хорошо, как коммутаторы ATM — передачу ячеек, и этого будет более чем достаточно для сетей, ориентированных на передачу данных.
Распределенные сети
Если ATM и имеет естественную среду обитания, так это магистрали передачи данных крупных сетей национального уровня. Масштабируемая полоса пропускания и возможность использовать множество путей для быстрого восстановления связи не могут не привлечь операторов. Вопрос лишь в том, повлияет ли выбор оператора на ваше решение? Чтобы ответить на него, необходимо разобраться, каким образом возможности АТМ — гарантированное качество обслуживания, эмулируемые ЛВС, коммутируемые виртуальные соединения (SVC) и т. д. — «доберутся» до вашего порога, а в конце концов и до вашего аппаратного шкафа.
Услуги подключения к магистрали АТМ по каналам OC-3с пока очень дороги. Появившийся недавно механизм передачи трафика ATM по линиям T1 (ATM over T1) сделал сквозные соединения ATM более доступными, а использование технологии инверсного мультиплексирования позволяет постепенно наращивать пропускную способность соединений от скорости линии T1 до скорости линии T3. К сожалению, при таких скоростях очень высоки накладные расходы на передачу заголовков ячеек. Это означает, что для подключения к магистрали АТМ, как правило, приходится использовать каналы Frame Relay или выделенные линии. Следовательно, пока трудно рассчитывать на гарантированное качество обслуживания.
Тем не менее сейчас многие компании строят магистрали своих территориально распределенных сетей на основе технологии ATM. Значит, с ростом потребности в услугах АТМ следует ожидать снижения цен и улучшения поддержки. Приобретая сегодня оборудование, которое завтра позволит вам использовать преимущества услуг ATM распределенных сетей, вы очень мудро распоряжаетесь своими средствами.
В ЛВС, как правило, применяются коммутируемые виртуальные соединения (SVC) АТМ. В распределенных же сетях, напротив, пока преобладают постоянные виртуальные соединения (PVC). Компания AT&T первой предложила поддержку SVC в распределенных сетях, но, несомненно, за ней последуют и другие. С внедрением SVC становится возможным развертывание служб LANE в среде, охватывающей многочисленные территориально разбросанные узлы, что само по себе очень привлекательно. Однако относительно поддержки SVC в распределенных сетях остается еще много открытых вопросов: будут ли операторы требовать оплаты за каждое соединение? насколько безопасны соединения SVC в сетях общего пользования? каким образом операторы станут регулировать соединения SVC и как это повлияет на работу служб LANE? Ответы на них могут наложить определенные ограничения на рассматриваемые услуги.
Наиболее желанной возможностью, предлагаемой ATM, бесспорно, является интегрированная передача голоса и данных через территориально распределенные сети. Несмотря на поистине огромный потенциал соответствующего рынка, некоторые производители не спешат с выпуском средств, способствующих его реализации. Так, производители учрежденческих ATC явно запоздали с поддержкой интерфейсов ATM. Но сейчас ситуация меняется — все больше и больше АТС обзаводятся такими интерфейсами. Отметим, что для интегрированной передачи голоса и данных по одному соединению распределенной сети очень важно обеспечение гарантированного качества обслуживания.
По-видимому, в ближайшем будущем для доступа к услугам сетей общего пользования будут применяться преимущественно технологии на базе передачи кадров. Впрочем, либерализация телекоммуникационной индустрии распахивает двери для новых поставщиков сетевых услуг. Неплохо было бы выяснить, нет ли поблизости от вас компаний, предоставляющих услуги связи с использованием таких передовых технологий, как ATM. Например, в США несколько начинающих компаний уже предлагают воспользоваться сквозными соединениями ATM, и, будьте уверены, такие соединения будут дешеветь. По крайней мере один поставщик, компания ComSat, предлагает услуги беспроводной связи ATM со скоростями до 45 Мбит/с (DS-3) по ценам, сравнимым с ценами арендованных каналов.
Не прогадайте
Сделать выбор между ATM и Gigabit Ethernet довольно трудно. ATM предлагает широкие возможности, которые позволят вашей сети уверенно встретить XXI век. Однако многие из них могут не подойти для конкретной сети или потребовать затрат, превышающих предусмотренные бюджетом. Технологию ATM будут использовать операторы дальней связи. Однако в сетях масштаба студенческого городка ситуация иная. Возможно, здесь потребуется более тонкий баланс скорости и масштабируемости. Механизмы гарантированного качества обслуживания могут и не оказать никакого влияния на вашу локальную сеть, но при передаче различных типов трафика в распределенной сети преимущества подобных механизмов могут подтолкнуть вас к использованию услуг ATM.
Технология Gigabit Ethernet
- Низкая цена
- Проста для понимания
и развертывания - Основана на передаче кадров
- Быстро вышла на рынок
- Незавершенность стандартизации
- Очень мало готовых продуктов,
еще меньше заказчиков - Отсутствие совместимости
продуктов
Для одних наличие стандартов является весомым аргументом в пользу АТМ. Другие же, напуганные дополнительными расходами на развертывание и обслуживание инфраструктуры ATM, тяготеют к более простой технологии, такой, как Gigabit Ethernet.
Оптимальное решение может находиться где-то посередине и заключаться в использовании ATM на границе с территориально распределенной сетью, а технологий, основанных на передаче кадров, — в центре корпоративной сети. В перспективе самые экономически эффективные службы распределенных сетей будут реализованы на основе ATM. В локальных сетях позиции ATM останутся непрочными до тех пор, пока производители не снизят цену до такого уровня, который сделает эту технологию привлекательной по сравнению с более простыми технологиями. Впрочем, существует только два варианта, обеспечивающие высокоскоростное межсетевое взаимодействие, — это ATM и Gigabit Ethernet. Если выбор между ними необходимо сделать немедленно, ATM останется единственным реальным вариантом. Если же с модернизацией вашей магистрали можно подождать, то лучше всего присмотреться, что будет происходить на таком изменчивом рынке. Возможно, ATM и имеет неплохие перспективы, если ее сторонники выдержат сильный натиск приверженцев Gigabit Ethernet. Будьте готовы к грядущим баталиям в области коммутации ЛВС и не спешите с принятием решения. Может, ATM еще и засияет по-прежнему.
Раздел "сети е-бурга" претерпел небольшие изменения в оформлении. Кроме этого, значительно обновлен контент, введена новая система классификации "домашних сетей".
Официально объявлена цена на устройства инфракрасной связи от "Гранч". Она составила $2600, и совпала с ожидаемой, описанной в одном из предыдущих обзоров. Сложно назвать это решение отвечающим реалиям рынка.
Особенно, когда радиоезернет начинает уходить далеко вниз от $1000 и только ленивый производитель сетевого оборудования не анонсировал 802.11b. Хотя "Гранчу" виднее, разумеется. Страна у нас богатая.
ATM против Ethernet
В процессе неторопливого раскапывания вопроса противостояния ATM и Ethernet, получил несколько интересных ссылочек на материалы. Первая относится аж к 1997 году. Уже тогда, оказывается, это было актуально. Хотя на "святое" - мультисервисные сети - ethernet тогда еще не покушался, да и термин такой еще не вошел в моду.
Автор материала - Сергей Турчин (AMT Group, руководитель проекта, CCIE), кроме весьма интересных тонкостей реализации протоколов, заостряет внимание на слабых местах АТМ, которых вполне хватает. Причем очень аргументированно, с цифрами и ссылками на источники.
Получается, что темненькое (в смысле технологических показателей) прошлое скрывается за красивой вывеской. Вот две цитаты, которые, на мой взгляд, отражают суть материала.
. Надо всегда помнить, что уровень информационной системы, в которую входят компоненты различного качества, определяется наиболее слабым, а не наиболее развитым ее компонентом. В типичном современном сетевом окружении технология АТМ вынуждена играть роль дорогостоящего прецизионного инструмента, используемого для укладки шпал. И у меня нет оснований считать, что ситуация радикально изменится в недалеком будущем, хотя я был бы рад в этом ошибиться.
. Следует признать, что задача поддержания качества сервиса (QoS), по-видимому, будет решаться все-таки в рамках протоколов сетевого уровня (IP), нежели на канальном уровне (ATM) и что этот неохотно упоминаемый момент ставит под сомнение возможность реализации потенциальных преимуществ технологии АТМ.
А вот интервью Олега Табаровского (технический директор АМТ Group) с выставки Связьэкспоком 2001. Т.е. спустя 4 года. Для телекоммуникаций - будущее в самом прямом смысле этого слова.
Тут уже по поводу АТМ никаких полутонов. Все категорично, как следующая цитата.
Полагаю, что операторы связи XXI века могут жить только под флагом IP. ATM - это технология, которая умерла, практически не родившись. Те несчастные, кто построили АТМ-сети, вынуждены ждать, когда же окупятся затраты на их создание.
Аргументация простая, но серьезная.
Суть мультисервисного подхода, и суть технологии АТМ, в частности, заключается в том, что бы перемешать все виды трафика разных клиентов, уплотнить, и передать по одному каналу связи. Для IP такие механизмы разработаны на уровне опорных сетей, и на уровне клиентского доступа. Таким образом, все, что было придумано для АТМ, уже поддерживается в IP-сетях.
Такой вот подход. Естественно, для новых сетей предлагается "выделение" IP из SDH в отдельную сеть. А не модернизацию, например с STM-16 до STM-64. Думаю, что хотя бы некоторая часть операторов связи по этому пути пойдет, если уже не пошла. А там, глядишь, и не далеко до "TDM через Ethernet". :-)
Зарисовки протяжек.
Надо сказать, что больше всего протягивать кабеля мешают не широкие дороги с большим трафиком, а деревья. Когда они выше крыш домов, протяжка превращается в акробатику, требующую не только "отработанного" броска веревки с камнем, но и навыков древолазания.
Кабель практически не виден за ветками, поэтому пришлось фото сохранить с хорошим качеством, а вставлять в текст картинку более чем на 100 килобайт рука не поднялась. Поэтому, если интересны детали, кликните на превьюшку, и посмотрите фото в отдельном окне.
Фотографии сделаны зимой не случайно. Сейчас, в разгар лета, фотографировать бесполезно. Ничего не удастся рассмотреть, кроме зеленых зарослей. Даже так кабель (показан стрелочками) едва виден на фоне голых ветвей.
Первый снимок сделан примерно с середины 200 метровой протяжки. Второй - с места, где стоят люди (обозначено красной стрелкой). Это немного не доходя до стены 5-ти этажки, на которой крепится кабель.
Сколько я не пытался найти между деревьев "окошечко" с видимостью до дома, на который уходит линия, не смог. Сплошные джунгли. Хоть и Уральские.
Вид этой "линии связи" с другой стороны зарослей придется, к сожалению, перенести в следующий обзор. Уж больно много места занял рассказ об АТМ.
Различные реализации - Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet – обеспечивают пропускную способность соответственно 10, 100 и 1000 Мбит/с.
Основной недостаток сетей Ethernet обусловлен методом доступа к среде передачи: при наличии в сети большого количества одновременно передающих станций растет количество коллизий, а пропускная способность сети падает. В экстремальных случаях скорость передачи в сети может упасть до нуля. Но даже в сети, где средняя нагрузка не превышает максимально допустимую рекомендованную (30-40% от общей полосы пропускания), скорость передачи составляет 70-80% от номинальной. В некоторой степени этот недостаток может быть устранен применением коммутаторов (switch) вместо концентраторов (hub). При этом трафик между портами, подключенными к передающему и принимающему сетевым адаптерам, изолируется от других портов и адаптеров.
Весьма существенным преимуществом различных вариантов Ethernet является обратная совместимость, которая позволяет использовать их совместно в одной сети, в ряде случаев даже не изменяя существующую кабельную систему.
Эта технология настолько распространена и разнообразна, что заслуживает отдельного обзора.
Token Ring
В 1970 году эта технология была разработана компанией IBM, а после стала основой стандарта IEEE 802.5. Token Ring является сетью с передачей маркера. Кабельная топология – звезда или кольцо, но в логически данные всегда передаются последовательно от станции к станции по кольцу. При этом способе организации передачи информации по сети циркулирует небольшой блок данных – маркер. Каждая станция принимает маркер и может удерживать его в течении определенного времени. Если станции нет необходимости передавать информацию, она просто передает маркер следующей станции. Если станция начинает передачу, она модифицирует маркер, который преобразовывается в последовательность "начало блока данных", после которого следует собственно передаваемая информация. На время прохождения данных маркер в сети отсутствует, таким образом остальные станции не имеют возможности передачи и коллизии невозможны в принципе. При прохождении станции назначения информация принимается, но продолжает передаваться, пока не достигнет станции-отправителя, где удаляется окончательно. Для обработки возможных ошибок, в результате которых маркер может быть утерян, в сети присутствует станция с особыми полномочиями, которая может удалять информацию, отправитель которой не может удалить ее самостоятельно, а также восстанавливать маркер. Поскольку для Token Ring всегда можно заранее рассчитать максимальную задержку доступа к среде для передачи информации, она может применяться в различных автоматизированных системах управления, производящих обработку информации и управление процессами в реальном времени. Для сохранения работоспособности сети при возникновении неисправностей предусмотрены специальные алгоритмы, позволяющие в ряде случаев изолировать неисправные участки путем автоматической реконфигурации. Скорость передачи, описанная в IEEE 802.5, составляет 4 Мбит/с, однако существует также реализация 16 Мбит/с, разработанная в результате развития технологии Token Ring.ARCnet
Attached Resourse Computing Network (ARCnet) – сетевая архитектура, разработанная компанией Datapoint в середине 70-х годов (наверное, пора уточнять - XX века :-).В качестве стандарта IEEE ARCnet принят не был, но частично соответствует IEEE 802.4. Сеть с передачей маркера. Топология - звезда или шина. В качестве среды передачи ARCnet может использовать коаксиальный кабель, витую пару и оптоволоконный кабель. На местной почве, естественно, были популярны варианты на коаксиале и витой паре. Закрепить свои позиции этому недорогому стандарту помешало малое быстродействие - всего-то 2,5 Мбит/с. В начале 90-х Datapoint разработала ARCNETPLUS, со скоростью передачи до 20 Мбит/с, обратно совместимый с ARCnet. Но время было упущено – чересчур медленный ARCnet к тому времени мало где выжил, а в спину новому ARCNETPLUS уже дышал Fast Ethernet. Но есть место для применения ARCnet и в современной сети. Допустимая длина коаксиального кабеля при топологии "звезда" – 610 м. Чем не вариант для соединения локальных сетей в двух рядом стоящих зданиях? Что называется – "дешевле не бывает". Проблемы две - найти старинные сетевые адаптеры и "прикрутить" старые драйвера к современной операционной системе :-).
Технология Fiber Distributed Data Interface (FDDI) была разработана в 1980 году комитетом ANSI. Была первой технологией локальных сетей, использовавшей в качестве среды передачи оптоволоконный кабель. Причинами, вызвавшими его разработку, были возрастающие требования к пропускной способности и надежности сетей. Этот стандарт оговаривает передачу данных по двойному кольцу оптоволоконного кабеля со скоростью 100 Мбит/с. При этом сеть может охватывать очень большие расстояния – до 100 км по периметру кольца. FDDI, также как и Token Ring, является сетью с передачей маркера. В FDDI разделяются 2 вида трафика – синхронный и асинхронный. Полоса пропускания, выделяемая для синхронного трафика, может выделяться станциям, которым необходима постоянная возможность передачи. Это очень ценное свойство при передаче чувствительной к задержкам информации - как правило, это передача голоса и видео. Полоса пропускания, выделяемая под асинхронный трафик, может распределяться между станциями с помощью восьмиуровневой системы приоритетов. Применение двух оптоволоконных колец позволяет существенно повысить надежность сети. В обычном режиме передача данных происходит по основному кольцу, вторичное кольцо не задействуется. При возникновении неисправности в основном кольце вторичное кольцо объединяется с основным, вновь образуя замкнутое кольцо. При множественных неисправностях сеть распадается на отдельные кольца.Высокая надежность, пропускная способность и допустимые расстояния, с одной стороны, и высокая стоимость оборудования, с другой, ограничивают область применения FDDI соединением фрагментов локальных сетей, построенных по более дешевым технологиям.
Технология, основанная на принципах FDDI, но с применением в качестве среды передачи медной витой пары, называется CDDI. Хотя стоимость построения сети CDDI ниже, чем FDDI, теряется очень существенное преимущество – большие допустимые расстояния.
Американский национальный институт стандартов (ANSI) и Международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии (CCITT, МККТТ) начинали разработку стандартов ATM (Asynchronous Transfer Mode – Асинхронный Режим Передачи) как набора рекомендаций для сети B-ISDN (Broadband Integrated Services Digital Network). При этом изначально преследовалась цель повышения эффективности использования телекоммуникационных соединений, возможность применения в локальных сетях не рассматривалась. Так как ATM, с одной стороны, весьма специфична и непохожа на другие технологии, а с другой стороны, получила достаточно широкое распространение (особенно за рубежом :-), она заслуживает отдельного, весьма обширного обзора. Сейчас попытаюсь отметить только основные черты.В технологии ATM используются небольшие, фиксированной длины пакеты, называемые ячейками (cells). Размер ячейки - 53 байта (5 байт заголовок + 48 байт данные).
В отличии от традиционных технологий, применяемых в локальных сетях, АТМ – технология с установлением соединения. Т.е. перед сеансом передачи устанавливается виртуальный канал отправитель-получатель, который не может использоваться другими станциями. (В традиционных технологиях соединение не устанавливается, а в среду передачи помещаются пакеты с указанным адресом.) Несколько виртуальных каналов АТМ могут одновременно сосуществовать в одном физическом канале.
Для обеспечения взаимодействия устройств в ATM используются коммутаторы. При установлении соединения в таблицу коммутации заносятся номер порта и идентификатор соединения, который присутствует в заголовке каждой ячейки. В последствии коммутатор обрабатывает поступающие ячейки, основываясь на идентификаторах соединения в их заголовках.
Технология ATM предоставляет возможность регламентировать для каждого соединения минимально достаточную пропускную способность, максимальную задержку и максимальную потерю данных, а также содержит методы для обеспечения управления трафиком и механизмы обеспечения определенного качества обслуживания. Это позволяет совмещать в одной сети несколько типов трафика в одной сети. Обычно выделяют 3 разновидности трафика – видео, голос, данные.
Технология АТМ отличается широкими возможностями масштабирования. В рамках применения АТМ в локальных сетях интерес представляют варианты со скоростью передачи 25 (витая пара класса 3 и выше) и 155 Мбит/с (витая пара класса 5, оптоволокно), 622 Мбит/с (оптоволокно). Существующие стандарты АТМ предусматривают скорости передачи вплоть до 2,4 Гбит/с.
Использование АТМ на практике, прежде всего, привлекательно возможностью использовать одну сеть для всех необходимых видов трафика, причем технология АТМ не ограничивается уровнем локальных сетей – те же самые принципы функционирования и у WAN сегментов сетей ATM. В качестве недостатка можно указать стоимость оборудования, существенно большую, чем у Fast Ethernet, например. Кроме того, сама организация сетей АТМ несколько сложнее и в ряде случаев требует существенной реорганизации существующей сети.
Когда я начал разбираться в ATM, я был поражен тем, на сколько "навороченная" и непростая эта технология. Её на самом-то деле очень сложно сравнить с Frame Relay. Тут тебе и некое подобие NATa, что-то вроде VPNa, автоматическая сигнализация секитов через всю ATM сеть, динамическая маршрутизация, Tag Switching и многое другое. Даже Explicit Path можно указать для секита. Что-то знакомое, не правда ли? А я в своё время удивлялся, когда встретил большую межконтинентальную ATM сеть, которая впоследствии была заменена MPLSом. Ладно, давайте по порядку.
Немного лирики
- Фиксированный маленький размер фрейма (ячейки). Что дает возможность уйти от концепции синхронизации. Дело в том, что при передаче таких маленьких ячеек вероятность возникновения ошибок довольно мала, потому что сама передача занимает очень короткий промежуток времени.
- Возможность одинаково эффективно передавать как критичные к задержкам данные (голос, видео), так и просто данные.
- Виртуальные каналы. Вся информация в ATM передается по виртуальным каналам. Для того чтобы даные вообще пошли хоть куда-то, он должен существовать.
Базовый принцип.
ATM подобно Frame Relay использует некие указатели для коммутации, но здесь они испольщуются иначе и имеют другой смысл. В заголовке ATM есть два поля - VPI (Virtual Path Identifier) и VCI (Virtual Channel Identifier). Они имеют только локальное значение на интерфейсе, как и во Frame Relay. Но, в отличии от FR, их никак нельзя сравнить с MAC адресами в Ethernet. Они никаким образом не определяют устройство и могут меняться от линка к линку.
ATM свитч может оперировать двумя этими числами. Разберем простой пример.
- Посмотреть на:
- VPI в случае VP коммутации
- Пару VPI/VCI в случае VC коммутации
Virtual Connections
ATM - это connection-oriented сеть, что подразумевает установление соединения между двумя точками для передачи трафика. Типов таких соединений в ATM довольно много.
Во-первых, они делятся по тому какой тип коммутации выбран (VC или VP).
Во-вторых, такие соединения бывают постоянные и коммутируемы (permanent, switched).
В первом случае (permanent), на каждом коммутаторе по пути нужно прописать соответсвие входящий VPI/VCI, исходящий порт, исходящий VPI/VCI. Такое соединение будет всегда присутствовать на сети, независимо от наличия трафика в нем. Используется, например, для каналов по которым идет сигнализация.
Для второго типа (switched) характерна обратная ситуация. Когда появляется интересный трафик, начинает сигнализироваться соединение. Для этой цели используется специальный протокол сигнализации и маршрутизации, о котором чуть ниже. Плюсы очевидны. Во-первых, соединение поднимается по надобности, во-вторых, можно использовать все прелести динамической маршрутизации (поиск картчайшего пути, скажем).- Permanent Virtual Connection (PVC)
- Permanent Virtual Channel Connection (PVCC)
- Permanent Virtual Path Connection (PVPC)
- Switched Virtual Channel Connection (SVCC)
- Switched Virtual Path Connection (SVPC)
- Soft Permanent Virtual Channel Connection (soft PVCC)
- Soft Permanent Virtual Path Connection (soft PVPC)
Сигнализация
Мы плавно подошли к вопросу сигнализации. Напомню, для установления SVC и Soft PVC нужен какой-то механизм, чтобы установить соединение. Сам процесс происходит в несколько этапов и выглядит довольно просто и лаконично, если не вдаваться в подробности.
Каждый интерфейс в ATM сети (да и в любой другой в принципе) можно охарактеризовать как NNI (network-network interface) или UNI (user-network interface). Названия говорят сами за себя. Первый интерфейс обычно смотрит в сторону сети, второй - в сторону конечного пользователя. От типа интерфейса будет зависеть поведение коммутатора. Например то, как будет выполнятся сигнализация. Зачем клиенту передавать информацию, которая нужна для построения кратчайшего пути, например. А вот сигнализация по NNI секитам происходит средствами протокола PNNI (Private Network Node Interface), который также отвечает за маршрутизацию. О нем мы поговорим сразу после адресации.![]()
Адресация
В последовательсти шагов выше, я упоминал адреса, которые передаются вместе с сигнальными кадрами. Можно сразу привести какой-нибудь типичный адрес в ATM для затравки. 47.00918100000000E04FACB401.00E04FACB401.00 А вы говорите IPv6.
- E.164. Выглядит как телефонный номер в формате X-XXX-XXX-XXXX. Словом, обычный телефонный номер. Как я понимаю, такая адресация используется в глобальных ATM сетях.
- NSAP. Если вы знакомы с IS-IS, то вы знаете что это формат адреса разработанный в стародавние времена OSI. Да-да, как модель OSI. Адрес имеет довольно сложную структуру, для ATM он обычно генерируется следующим образом (пример для Cisco):
- AA - AFI - Authority and Format Identifier. Например, 39 - выдан ISO, 45 - закодированный E.164 в NSAP. На деле практически всегда это одно число.
- IIII - ICD - International Code Designator. На деле для Cisco это всегда 0091
- HHHHHHHH - часть HO-DSP - High-Order Domain Specific Part. Для Cisco 81000000.
- SSSSSSSSSSSS - MAC. MAC аддрес коммутатора.
- MMMMMMMMMMMM - MAC. Mac аддрес интерфейса.
- SS - SEL. На деле всегда по нулям, а вообще это что-то вроде порта в TCP/IP.
ILMI (Integrated Local Management Interface)
Как и во Frame relay, у ATMа есть свой протокол для упрощения жизни на "последних милях". Здесь он называется ILMI и выполняет несколько отличную от LMI во Frame Relay функцию. После подключения конечного устроства к ATM коммутатору через UNI линк, первый сообщает второму свой MAC адрес, коммутатор добавляет к нему свой префикс (13 байт, о которых я говорил ранее) и отправляет полный адрес назад хосту. Такая процедура составляет таблицу адресов на ATM интефейсе.
PNNI (Private Network Node Interface)
Строго говоря, в ATM есть два протокола. Interim Interswitch Signaling Protocol (IISP) и Private Network-Node Interface (PNNI). Первый позволяет прописывать статически маршруты на коммутаторах, а второй пользоваться всеми прелестями динамической маршрутизации. Поэтому далее речь пойдет только про второй.
- Cell delay variation (CDV) - максимальный delay на линке
- Maximum cell transfer delay (MCTD) - CDV + прочие фиксированные задержки на линке
- Available cell rate (AvCR) - доступный bandwidth на линке.
- Cell loss ratio (CLR) - потери на линке.
Теперь, мы можем немного расширить описание предыдущей картинки.
Итак, устройство A по прежнему сигнализирует VC до устройтсва Z.![]()
E.164 или плюс семь четыре семь четыре два.
ATM, как и многие другие протоколы и сетевые технологии, унаследовал многое от телефонных сетей. В нашем случае, это глобальная адрессация, в том числе.
На схеме ниже можно увидеть две приватные ATM сети, которые используют PNNI сигнализацию. Две эти сети связаны между собой через публичную ATM сеть, в которой используется E.164 сигнализация. Кроме того, что в этих двух сетях используется разный тип сигнализации, так ещё и адресация разная. В первом случае это NSAP, а во втором E.164. Ничего не напоминает? Подождите, дальше лучше.
![]()
NSAP адреса из приватных сетей не могут передаваться в открытом виде в публичных сетях, поэтому некие граничные коммутаторы должны производить что-то вроде трансляции из NSAP в E.164 и обратно. Ну как вам?
- Gateway. Что-то вроде статического маршрута, который проинструктирует левый коммутатор с картинки отправлять данные на E.164 адрес правого коммутатора.
- Autoconversion. В таком случае NSAP адрес будет сконверторован в E.164 адрес по определенному правилу, а на принимающей стороне будет произведена обратная операция.
- Translation. Моё любимое. Настраивается таблица соответсвий NSAP адресов к E.164. После чего происходит трансляция один к одному. "Дык это ж NAT?", может воскликнуть читатель. Ну, в общем-то, да.
LANE (LAN Emulation)
Рано или поздно, инженеры столкнулись с проблемой эмуляции LAN в ATM. Учитывая тот факт, что концепции broadcast трафика в ATM нет как таковой, задача была не из легких. Да и вообще, ATM это Poin-to-Point технология. а нужно было Point-to-Multipoint. Пришлось обкладывать всю сеть костылями.
LANE довольно сложная тема, но мы не будем сильно на ней останавливаться. Для меня главное понять концепцию. А концепция проста, для того чтобы эмулировать broadcast придется использовать unicast.
- LANE Client (LEC) - клиент, который хочет думать, что он подключен к локалке, а не к ATM сети.
- LANE Server (LES) - сущность, которая регистрирует клиентов. По сути, отвечает на ARPы и строить таблицу коммутации.
- Broadcast and Unknown Unicast Server (BUS) - принимает broadcast от хостов и отправляет его юникастом к другим клиентам.
- LANE Configuration Server (LECS) - хранит базу "какой клиент к какой сети принадлежит".
Я нашел неплохое описание процесса подключения к LANE, отправки ARPа и передачи BUS трафика в одном из стареньких гайдов от Cisco, по нему и пробежимся.
Читайте также:
