Примеры сетевых топологий
Гигабитный Ethernet
Хотя Ethernet на 1 Гбит/с и не использовал все свои возможности, реализован уже 10Гбитный Ethernet (IEEE 802.3ae, 10GBase-LW или 10GBase-ER). Этот стандарт утвержден в июне 2002 года и в случае использования для построения региональных каналов соответствует спецификациям OC-192c/SDH VC-4-46c (WAN). Опробован канал длиной 200 км с 10 сегментами. Существует серийное сетевое оборудование обеспечивающее надежную передачу на скорости 10Гбит/с при длине одномодового кабеля 10 км ( l=1310 nm). Эти данные взяты из журнала "LANline" (www.lanline.de) N7, Juli 2002. При работе с оптическими волокнами могут применяться лазеры с вертикальными резонаторами и поверхностным излучением VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser). В случае мультимодовых вариантов используются волокна с градиентом коэффициента преломления. В протоколе 10Гбит/c Ethernet предусмотрен интерфейс chip-to-chip (802.3ae-XAUI - буквы ае означают здесь Ethernet Alliance - ). Такие каналы могут использоваться и в LAN для соединения переключателей сетевых кластеров. Соединение организуется по схеме точка-точка. Эта технология удобна для использования в фермах ЭВМ. Стандартизованы порты: 10Gbase-LR (до 10 км по одномодовому волокну - для высокопроизводительных магистральных и корпоративных каналов), 10Gbase-ER (до 40 км по одномодовому волокну), 10Gbase-SR (до 28 м по мультимодовому волокну - для соединений переключателей друг с другом), а также 10Gbase-LХ4 (до 300 м по мультимодовому волокну стандарта FDDI - для сетей в пределах одного здания). Обсуждается возможность построения 100Гбит/c Ethernet. В 10Gbase для локальных сетей применяется кодирование 64В/66B (вместо 8В/10B, используемого в обычном гигабитном Ethernet), так как старая схема дает 25% увеличение паразитного трафика. Следует обратить внимание, что такое решение делает непригодными существующие оптоволоконные технологии SDH/SONET. К концу 2002 года технология 10Гбит-Ethernet вторглась в область региональных (MAN; смотри и EFM Task Force) и даже межрегиональных (WAN) сетей, тесня SDH, Fibre Channel, OC-192, PCI Express и InfiniBand.
В версии 10Gbase-X4 используется кодирование 8В/10B. Там формируется 4 потока по 3,125Гбит/с, которые передаются по одному волокну (1310нм) с привлечением техники мультиплексирования длин волн (WWDM). В случае 10Gbase-W на уровне МАС вводится большая минимальная длина IPG.
Рис. 4.1.1.2.7. Схема уровней для 10Gbase Ethernet
- MDI Medium Dependent Interface
- XGMII 10 Gigabit Media Independent Interface
- PCS Physical Coding Sublayer
- PMA Physical Medium Attachment
- PMD Physical Medium Dependent
- WIS WAN Interface Sublayer
Таблица 4.1.1.2.5. Классификация категорий оптических волокон для сетевых приложений (данные взяты из журнала "LAN line Special" за июль-август 2002 года; www.lanline.de). Согласно принятым сокращениям буквы в конце обозначения канала (например, 10Gbase-LX) характеризуют оптическое волокно [E - Extended (для WAN или MAN, длина волны 1550нм), L - Long (для расстояний
| Тип сети | Потери ввода (дБ) | Канал ISO/IEC 11801на основе | |||||||||
| Много- мод |
Одно- модa |
Волокна ОМ1 | Волокна ОМ2 | Волокна ОМ3 | Волокно ОS1 | ||||||
| 850 нм | 1300 нм | 1300 нм | 850 нм | 1300 нм | 850 нм | 1300 нм | 850 нм | 1300 нм | 1300 нм | 1500 нм | |
| ISO/IEC 8802-3: 10Base-FL, FPb & FBf |
12,5(6,8) | - | - | OF-2000 | OF-2000 | OF-2000 | |||||
| ISO/IEC TR 11802-4: 4 & 16 Мбит/c, Token Ringf | 13,0(8,0) | - | - | OF-2000 | OF-2000 | OF-2000 | /td> | ||||
| ATM @ 52 Мбит/cg | NA | 10,0(5,3) | 10.0 | OF-2000 | OF-2000 | OF-2000 | OF-2000 | ||||
| ATM @ 155 Мбит/cg | 7,2 | 10,0(5,3) | 7.0 | OF-500 | OF-2000 | OF-500 | OF-2000 | OF-500 | OF-2000 | OF-2000 | |
| ATM @ 622 Мбит/ce,f,g | 4.0 | 6,0(2,0) | 7,0 | OF-300 | OF-500 | OF-300 | OF-500 | OF-300 | OF-500 | OF-2000 | |
| ISO/IEC 14165-111: Fibre Channel (FC-PH)@ 133Мбит/cc,f |
NA | 6,0 | OF-2000 | OF-2000 | OF-2000 | ||||||
| ISO/IEC 14165-111: Fibre Channel (FC-PH)@ 266Мбит/cc,g |
12.0 | 6,0(5.5) | 6.0 | OF-2000 | OF-2000 | OF-2000 | OF-2000 | OF-2000 | OF-2000 | OF-2000 | |
| ISO/IEC 14165-111: Fibre Channel (FC-PH)@ 531Мбит/cc,g |
8.0 | - | 14.0 | OF-500 | OF-500 | OF-500 | OF-2000 | ||||
| ISO/IEC 14165-111: Fibre Channel (FC-PH)@ 1062Мбит/ce,g |
4.0 | - | 6.0 | OF-300 | OF-500 | OF-500 | OF-2000 | ||||
| ISO/IEC 8802-3: 1000Base-SXe | 2.6(3.56) | - | - | OF-500 | OF-500 | ||||||
| ISO/IEC 8802-3: 1000Base-LXe,g | - | 2.35 | 4.56 | OF-500 | OF-500 | OF-500 | OF-2000 | ||||
| ISO/IEC 9314-9: FDDI LCF-PMDb,f | - | 7.0(2.0) | - | OF-500 | OF-500 | OF-500 | |||||
| ISO/IEC 9314-3: FDDI PMDf | - | 11.0(6.0) | - | OF-2000 | OF-2000 | OF-2000 | |||||
| ISO/IEC 9314-3: FDDI SMF-PMDg | - | - | 10.0 | OF-2000 | |||||||
| ISO/IEC 8802-3: 100BASE-FXf | 11.0(6.0) | - | OF-2000 | OF-2000 | OF-2000 | ||||||
| IEEE 802.3: 10GBASE-LX4d | 2.0 | 6.2 | OF-300 | OF-300 | OF-300 | OF-2000 | |||||
| IEEE 802.3: 10GBASE-ER/EWd | OF-2000 | ||||||||||
| IEEE 802.3: 10GBASE-SR/SWd | 1.6(62.5) 1.8(OM-2) 2.6(OM-3) |
- | - | OF-300 | |||||||
| IEEE 802.3: 10GBASE-LR/LWd,g | - | - | 6.2 | OF-2000 |
/p>
- Представлены значения для волокон с диаметрами 62.5/125 и 50/125 m(MMF). Там, где значения отличаются, в скобках дается величина для 50 мкм.
- Приложение в настоящее время промышленностью не поддерживается
- Приложение в настоящее время не поддерживается разрабатывавшей его группой
- Приложение в стадии разработки
- Приложение с ограниченной полосой пропускания для указанных длин канала. Использование для каналов с более высокими требованиями в случае применения компонентов с меньшим ослаблением, не рекомендуется.
- Длина канала может быть ограничена для волокон с диаметром 50 мкм.
- Длина канала для одномодового волокна может быть больше, но это находится вне пределов регламентаций стандарта.
Таблица 4.1.1.2.6. Максимальные длины каналов с мультимодовыми волокнами
| Сетевое приложение | Номинальная длина волны [нм] |
Максимальная длина канала в м | |
| Волокно 50мкмa | Волокно 62,5мкм;b | ||
| ISO/IEC 8802-3: FOIRL | 850 | 514 | 1000 |
| ISO/IEC 8802-3: 10BASE-FL&FB | 850 | 1514 | 2000 |
| ISO/IEC TR 11802-4: 4 &16Мбит/c Token Ring | 850 | 1857 | 2000 |
| ATM @ 155 Мбит/c | 850 | 1000a | 1000b |
| ATM @ 622 Мбит/c | 850 | 300a | 300b |
| ISO/IEC 14165-111: Fibre Channel (FC-PH) @ 266 Мбит/c | 850 | 2000 | 700 |
| ISO/IEC 14165-111: Fibre Channel (FC-PH) @ 531 Мбит/c | 850 | 1000 | 350 |
| ISO/IEC 14165-111: Fibre Channel (FC-PH) @ 1062 Мбит/cc | 850 | 500a | 350b |
| IEEE 802.3: 1000BASE-SX | 850 | 550a | 275b |
| ISO/IEC 9314-9: FDDI LCF-PMD | 1300 | 500 | 500 |
| ISO/IEC 9314-3: FDDI PMD | 1300 | 2000 | 2000 |
| ISO/IEC 8802-3: 100BASE-FX | 1300 | 2000 | 2000 |
| IEEE 802.5t: 100Мбит/c Token Ring | 1300 | 2000 | 2000 |
| ATM @ 52 Мбит/c | 1300 | 2000 | 2000 |
| ATM @ 155 Мбит/c | 1000 | 2000 | 2000 |
| ATM @ 622 Мбит/c | 1300 | 330 | 500 |
| ISO/IEC 14165-111: Fibre Channel (FC-PH) @ 133 Мбит/c | 1300 | Не поддерживается | 1500 |
| ISO/IEC 14165-111: Fibre Channel (FC-PH) @ 266 Мбит/c | 1300 | 2000 | 1500 |
| IEEE 802.3: 1000BASE-LXc | 1300 | 550a | 550b |
- Максимальное ослабление на км (850/130нм): 3.5/1.5 дБ/км; минимальная полоса пропускания для длин волн (850/130нм): 500МГцкм
- Максимальное ослабление на км (850/130нм): 3.5/1.5 дБ/км; минимальная полоса пропускания для длин волн (850/130нм): 200МГцкм/500МГцкм
- Эти приложения ограничены по полосе. Использование компонентов с меньшим поглощением для получения каналов с улучшенными параметрами, не рекомендуется.
Всякая, даже гигантская сеть была когда-то маленькой. Обычно сеть начинается с одного сегмента типа 1, 3 или 4 (рис. 4.1.1.2.1). Когда ресурсы одного сегмента или концентратора (повторители для скрученных пар) исчерпаны, добавляется повторитель. Так продолжается до тех пор, пока ресурсы удлинения сегментов и каналы концентраторов закончатся и будет достигнуто предельное число повторителей в сети (4 для 10МГц-ного Ethernet). Если при построении сети длина кабельных сегментов и их качество не контролировалось, возможен и худший сценарий - резкое увеличение числа столкновений или вообще самопроизвольное отключение от сети некоторых ЭВМ. Когда это произошло, администратор сети должен понять, что время дешевого развития сети закончилось - надо думать о приобретении мостов, сетевых переключателей, маршрутизаторов, а возможно и диагностического оборудования. Применение этих устройств может решить и проблему загрузки некоторых сегментов, ведь в пределах одного логического сегмента потоки, создаваемые каждым сервером или обычной ЭВМ, суммируются. Не исключено, что именно в этот момент сетевой администратор заметит, что топология сети неудачна и ее нужно изменить. Чтобы этого не произошло, рекомендуется с самого начала тщательно документировать все элементы (кабельные сегменты, интерфейсы, повторители и пр.). Хорошо, если уже на первом этапе вы хорошо представляете конечную цель и те возможности, которыми располагаете. Бухгалтерская сеть и сеть, ориентированная на выход в Интернет, будут иметь разные структуры. Прокладывая кабели, рекомендуется учитывать, что положение ЭВМ время от времени меняется, и это не должно приводить к изменению длины сегмента или к появлению дополнительных “сросток”. Следует также избегать применения в пределах сегмента кабелей разного типа и разных производителей. Если сеть уже создана, научитесь измерять информационные потоки в сегментах и внешние потоки (если ваша сеть соединена с другими сетями, например с Интернет), это позволит осмысленно намечать пути дальнейшей эволюции сети.
Если возможности позволяют, избегайте использования дешевых сетевых интерфейсов, их параметры часто не отвечают требованиям стандарта. Сетевая архитектура требует немалых знаний и это дело лучше поручить профессионалам.
Когда потоки данных в сети достигают уровня, при котором использование мостов и сетевых переключателей уже недостаточно, можно подумать о внедрении маршрутизаторов или оптоволоконных сегментов сети FDDI или быстрого (100 Мбит/с) Ethernet. Эти субсети будут играть роль магистралей, по которым идет основной поток данных, ответвляясь в нужных местах в субсети, построенные по традиционной технологии (см. раздел FDDI). Сеть FDDI для этих целей предпочтительнее, так как она не страдает от столкновений и у нее не падает пропускная способность при перегрузке. Если в вашей сети имеются серверы общего пользования, их рекомендуется подключить к быстродействующим сегментам и организовать несколько узлов доступа к FDDI-кольцу. Остальные потребители будут соединены с FDDI через эти узлы доступа (мосты/шлюзы). Аналогичную функцию могут выполнять и сегменты быстрого Ethernet (особенно хороши для этого схемы дуплексного обмена, см. выше).
Особую проблему составляют переходы 100 Мбит/с ®10 Мбит/с (рис. 4.1.1.2.8). Дело в том, что на MAC-уровне нет механизмов понижения скорости передачи для согласования возможностей отправителя и приемника. Такие возможности существуют только на IP-уровне (ICMP-congestion, опция quench). Если функцию шлюза исполняет, например, переключатель, то исключить переполнение его буфера невозможно. Такое переполнение неизбежно приведет к потере пакетов, повторным передачам и, как следствие, к потере эффективной пропускной способности канала. Решить проблему может применение в качестве шлюза маршрутизатора (здесь работает ICMP-механизм ”обратного давления”).
Рис. 4.1.1.2.8 Схема переходов 10-100-10 Мбит/с
Если любые 2 или более каналов справа попытаются начать работу с одним из каналов слева, или наоборот, потери пакетов неизбежны. Лучше, когда N<10.Проблема исчезает, когда SW работают на IP-уровне.
