Ж у р н а л   о   к о м п ь ю т е р н ы х   с е т я х   и   т е л е к о м м у н и к а ц и о н н ы х   т е х н о л о г и я х
СЕТИ И СИСТЕМЫ СВЯЗИ on-line
  ПОИСК: ПОДПИСКА НА НОВОСТИ: НОМЕР:
    ДОМОЙ • Архив: Новостей | Конференций | НомеровПодписка
 
   
 
   
    
РЕДАКЦИЯ
 
Все о журнале
Подписка
Как проехать
Где купить
Отдел рекламы
График выхода журнала
Адреса в Интернет

РУБРИКАТОР
   
• Инфраструктура
• Информационные
   системы

• Сети связи
• Защита данных
• Кабельные системы
• Бизнес
• Колонка редактора
• Электронная
   коммерция

• Только на сервере
• Системы
   учрежденческой
   связи

• Новые продукты


Rambler's Top100

  

Переходим к Fast Ethernet

Джоэл Коновер

Сотрудники вашего предприятия жалуются на медленную работу сети? Внедрение технологии Fast Ethernet — один из способов увеличить ее производительность, а следовательно, облегчить их труд. В журнале Network Computing мы не раз тестировали разнообразные продукты Fast Ethernet, но никогда раньше не имели возможности проверить эту технологию в реальной промышленной среде. И наконец такая возможность нам предоставилась. В вычислительном центре Университета штата Висконсин нами была построена сеть Fast Ethernet промышленного масштаба. При ее создании мы столкнулись с определенными трудностями, о которых и расскажем в этой статье.

До модернизации сеть имела следующую структуру (рис. 1): два сегмента Ethernet (10 Mбит/с), состоящие в общей сложности из 84 рабочих станций, подключались к маршрутизатору AGS+ фирмы Cisco Systems, а он, в свою очередь, — к кольцу FDDI. Серверы Novell NetWare и UNIX подсоединялись непосредственно к магистрали FDDI. Загруженность сегментов и уровень коллизий в них были слишком большими, поэтому во время периодов максимальной загруженности скорость передачи существенно снижалась.

С помощью фирм Asante Technologies, Dayna Communications, Intel и 3Com мы полностью заменили сегменты Ethernet, построенные на базе коаксиального кабеля (10Base2) и витой пары (10Base-T), на сегменты Fast Ethernet (100Base-TX). Результаты такой модернизации оказались вполне удовлетворительными — сотрудники лаборатории ВЦ отметили колоссальное повышение скорости.

Кабельная система

При построении сети Fast Ethernet наиболее часто возникают проблемы с кабельной системой. Для устойчивой работы такой сети требуются витые пары категории 5. Хотя и существуют варианты Fast Ethernet, работающие на витых парах категории 3, но, как мы выяснили, в целом они уступают своим аналогам, использующим пары категории 5. Кроме того, для достижения скорости 100 Mбит/с сетевые адаптеры Fast Ethernet, работающие по витым парам категории 3 (100Base-T4), используют восемь проводов. Во многих зданиях, где проложен кабель из четырех витых пар категории 3, две пары используются для телефонной связи или для организации дополнительного соединения Ethernet. Да, прокладка витой пары категории 5 связана с дополнительными расходами, но надо помнить, что кабельная система "живет" дольше другого оборудования, необходимого для построения сетевой инфраструктуры. Поэтому вложение денег в кабельную систему является достаточно выгодным делом.

Для построения своей сети Fast Ethernet мы использовали экранированную витую пару (STP) категории 5. Заметим, что неправильная установка такой кабельной системы, предъявляющей серьезные требования к организации заземления, может вызвать ряд проблем. В нашем случае модернизация кабельной системы не потребовала прекращения функционирования сети и была выполнена в рабочие часы — новые провода проложили параллельно старым. Мы поручили модернизацию кабельный системы сертифицированным специалистам по прокладке кабелей категории 5. Заметим, что приложение большой силы при протяжке проводов может нарушить плотность их переплетения, поэтому при прокладке кабельной системы для обеспечения высокого качества необходима аккуратность.

Заменяем адаптеры

Установив новую кабельную систему, мы принялись за компьютеры — их тоже надо было подготовить к переходу к Fast Ethernet. На рабочих станциях на базе процессора Pentium Pro мы устанавливали адаптеры Fast Ethernet EtherExpress PRO/100B и Fast Etherlink XL, предоставленные фирмами Intel и 3Com соответственно, а на рабочих станциях Power Mac с шинами PCI — адаптеры AsanteFast 10/100 фирмы Asante. Впрочем, на машинах с Pentium Pro можно было использовать и адаптеры Asante.

Установка адаптеров Fast Ethernet и соответствующих драйверов на рабочие станции заняла большую часть времени, затраченного нами на всю модернизацию сети, — мы провозились примерно по полчаса с каждой станцией. Адаптеры 10Base-T были удалены из компьютеров, а новые адаптеры установлены и подключены к повторителям с портами 10 Mбит/с. Для рабочих станций с интерфейсами 10Base2 мы установили временные концентраторы 10Base-T с коаксиальными приемопередатчиками. Замена адаптеров производилась в рабочие часы, поэтому каждому пользователю примерно по полчаса пришлось обходиться без своего ПК.

Обходим ограничения

В отличие от традиционной сети Ethernet, Fast Ethernet налагает более жесткие ограничения на диаметр домена коллизий и число "пролетов" между повторителями. Для Fast Ethernet неприменимо правило "четырех повторителей", которым руководствуются при построении сетей Ethernet. При использовании медного кабеля для построения сети Fast Ethernet расстояние между рабочей станцией и повторителем не должно превышать 100 м, а между рабочей станцией и информационным центром (мостом, коммутатором или маршрутизатором. — Прим. ред.) может располагаться не более двух повторителей. (В одном домене коллизий Fast Ethernet допустима установка только одного повторителя класса I или двух повторителей класса II. — Прим. ред.)

Если в вашей сети Fast Ethernet не применяется волоконно-оптический кабель, то максимальное расстояние между информационным центром и рабочей станцией не должно превышать 205 м. При этом расстояние между двумя концентраторами, связанными каскадным соединением, может составлять только 5 м, что делает практически невозможным построение традиционных каскадных сетей. Для решения этой проблемы мы установили в нашей сети несколько коммутаторов Fast Ethernet. Коммутаторы разделяют домен коллизий Fast Ethernet на легко управляемые участки и предоставляют мощные средства управления, например такие, как средства удаленного мониторинга (Remote Monitoring — RMON).

Мы подключили семь концентраторов Fast Ethernet к коммутатору SuperStack II Switch 3000TX фирмы 3Com, а остальные шесть — к коммутатору Intel Express Switching Hub фирмы Intel (рис. 2). Каждый из этих коммутаторов подсоединили к коммутатору Catalyst 5000 фирмы Cisco Systems, установленному в центральном аппаратном шкафу. Более масштабируемым решением стала бы установка в Catalyst коммутирующей платы с 12 портами 100Base-TX. Задействуя же в Catalyst 5000 только два порта Fast Ethernet, мы сэкономили около 12 тыс. долл., но примерно на 85% (с 1400 до 200 Мбит/с) сократили доступную полосу пропускания.

Другой способ увеличения диаметра сети Fast Ethernet основан на использовании двухпортовых коммутаторов, которые позволяют связывать мостовым соединением сеть Ethernet с сетью Fast Ethernet или даже две сети Fast Ethernet между собой. Заплатив за такое устройство около 1000 долл., вы сможете увеличить диаметр сети Fast Ethernet на 200 м. Недостатком таких коммутаторов является то, что они могут не справиться с высокой скоростью (т. е. не обеспечат передачу данных со скоростью канала).

Собираем все вместе

Чтобы подсоединить новую сеть Fast Ethernet к кольцу FDDI, мы должны были либо наделить маршрутизатор AGS+ портом Fast Ethernet, либо использовать два уже имеющихся порта Fast Ethernet на Catalyst 5000. Поскольку наш маршрутизатор AGS+ не поддерживает (и, по-видимому, уже никогда не будет поддерживать) интерфейсы 100Base-T, мы решили задействовать порты на Catalyst 5000.

Подключив 84 машины к кольцу FDDI в "обход" маршрутизатора, мы исчерпали лимит IP-адресов, выделенных для соответствующей подсети нашей сети класса В. Решить эту проблему нам помогли маршрутизаторы Cisco: к IP-адресам, выделенным для кольца FDDI, мы добавили еще 1024 адреса. Заметим, что не каждый маршрутизатор позволяет использовать различные маски подсетей для разных сегментов. Возникшую проблему можно было бы решить и по-другому, например с помощью виртуальных ЛВС (ВЛВС). Правда, для этого требуются коммутаторы, которые способны обмениваться друг с другом информацией о ВЛВС, а соответствующий стандарт (802.1Q) еще "сыроват". Обойти проблему можно было бы и установив маршрутизатор с портами Fast Ethernet, но это сильно увеличило бы стоимость всего проекта.

Рабочие станции подключались к концентраторам Fast Ethernet (от 8 до 12 станций к каждому), а те, в свою очередь, подсоединялись к коммутаторам. Мы использовали концентраторы SuperStack II Hub 100 TX фирмы 3Com, Intel Express 100Base-TX Stackable Hub фирмы Intel, AsanteFAST 100 Hub фирмы Asante и BlueStreak 100 Fast Ethernet Hub фирмы Dayna. Модернизация сети потребовала от нас переконфигурации сервера DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol). Убедившись, что все подготовлено, мы "перекинули" кабели категории 5 с концентраторов Ethernet на новые концентраторы Fast Ethernet, высвободив таким образом старые концентраторы. Пока все шло гладко, проблемы возникли позже.

О том, чего невооруженным глазом не видно

Несмотря на тщательное планирование и аккуратное построение нашей сети, проблемы все-таки возникли. На коммутаторе Catalyst 5000 мы зафиксировали необычайно большое число кадров с ошибками выравнивания и контрольной суммы. Кроме того, рабочие станции иногда теряли связь с серверами приложений. Как вы понимаете, это не особенно радовало наших пользователей.

Чтобы разобраться, в чем же здесь дело, мы проверили каждый кабель категории 5 с помощью сканера PentaScanner 350 фирмы Microtest. В результате было обнаружено несколько неисправностей, связанных в основном с инвертированной полярностью или перекрестными помехами на разъемах. Заделав несколько разъемов заново, мы устранили эти неисправности и, таким образом, решили проблему с ошибочными кадрами. Следует отметить, что стандартный кабельный тестер не смог бы обнаружить повышенный уровень перекрестных помех — это сделал более сложный PentaScanner. Высокие требования к кабельной системе, налагаемые Fast Ethernet, оправдывают покупку кабельного сканера высокого уровня, способного обнаруживать неисправности, подобные нашим.

Поиск причин потери связи рабочих станций с серверами оказался куда более трудным. Только спустя несколько недель мы обнаружили, что проблема кроется в старых концентраторах FDDI фирмы Cisco (Crescendo), которые непонятно по каким причинам спонтанно перезапускались (порой до 50 раз в минуту). Клиенты, подключенные к кольцу FDDI через коммутаторы (а не через маршрутизаторы, как было раньше), испытывали на себе последствия этих перезапусков. Неизвестно, сколько бы еще это продолжалось, но после разговора с сотрудниками отдела технической поддержки фирмы Cisco нам заменили концентраторы. Проблема была решена. Так и не выяснив, каким образом более быстрые рабочие станции влияли на кольцо FDDI, мы тем не менее поняли, что изменение сетевой топологии может иметь нежелательные побочные эффекты.

Преимущества

Чтобы выяснить, какие преимущества новая сеть дала нашим пользователям, решено было провести ряд простых тестов. При испытании оборудования в нашей лаборатории мы конфигурируем компьютеры-клиенты таким образом, чтобы получить максимальную производительность, и нисколько не жалеем при этом серверы. В нашей реальной сети на рабочих станциях (компьютерах с процессором Pentium Pro, памятью объемом 64 Мбайт и ОС Windows 3.1) была установлена стандартная оболочка VLM (Virtual Loadable Module), а единственное сделанное нами изменение заключалось в увеличении размера межсетевых пакетов.

Используя Microsoft Word и несколько документов размером 1 Мбайт, содержащих как текст, так и графику, мы обнаружили следующее: после перехода на Fast Ethernet время загрузки приложений уменьшилось на 18%, скорость записи данных на сетевые диски увеличилась на 50%, а скорость загрузки множества небольших файлов общим объемом 3 Мбайт — на 20%. Мы также протестировали работу приложений TCP/IP (использовав приложение Rapid-Filer FTP фирмы Novell) и получили такой результат: на передачу сжатого архиватором ZIP файла объемом 8 Мбайт по протоколу FTP ушло 8 с (скорость примерно 1 Mбайт/с). Наша старая сеть в такой же ситуации обеспечивала скорость 0,5 Mбайт/с.

Вскоре после развертывания сети Fast Ethernet мы решили перевести наши рабочие станции на Windows NT 4.0. Тут-то достоинства Fast Ethernet и проявились в полной мере. Время загрузки приложения уменьшилось с 9 с (сеть Ethernet, Windows 3.1 на рабочей станции) до 1 с (сеть Fast Ethernet, Windows NT на рабочей станции). Скорость передачи по FTP существенно возросла: чтобы "скачать" тестовый файл с сервера NetWare на рабочую станцию с Windows NT, потребовалось 2,2 с (скорость 3,6 Mбайт/c). Приложения AutoCAD и Visio также стали работать значительно быстрее.

Хотелось бы обратить ваше внимание еще на два фактора. Во-первых, это загруженность магистрали. Во время наших тестовых FTP-пересылок загруженность магистрали FDDI возрастала с 40 до 50%. Имейте в виду, что высокоскоростной трафик может вызвать такой же или более высокий уровень загруженности вашей магистрали. Во-вторых, ресурсы серверов. Наши серверы NetWare с оперативной памятью объемом от 96 до 128 Мбайт не стали "узким" местом новой высокоскоростной сети. Однако в условиях другой сети ситуация может быть иной.

В целом ясно, что технология Fast Ethernet значительно повышает производительность сети. Однако, планируя сеть Fast Ethernet, думайте не только о том, какое оборудование надо установить в аппаратный шкаф, — уделите внимание кабельной системе, ее соответствию спецификациям. Также учтите следующее: установка новых коммутаторов может повлиять на логическую структуру сети, у серверов могут возникнуть проблемы с производительностью, а для эффективного поиска неисправностей в новой сети существующие аппаратные и программные средства диагностики следует заменить. Технология Fast Ethernet очень устойчива, и на ее основе могут быть развернуты сети большого масштаба. Однако для успешного построения сети Fast Ethernet вам необходимо следовать стандартам и заранее предусмотреть возникновение возможных случайностей


распечатать статью




  
6 '1997
СОДЕРЖАНИЕ

колонка редактора

• Политэкономия модемных баталий

локальные сети

• Высокопроизводительные сетевые принтеры

• Разделение сетевых сервисов, или Еще раз о том, сколько нужно серверов

• UTP или STP?

• Переходим к Fast Ethernet

• Перспективы развития кабельных систем

корпоративные сети

• Серверы удаленного доступа для малого бизнеса

• Тестируем серверы удаленного доступа

услуги сетей связи

• Сегодня и завтра компьютерной телефонии

• По телефонной линии — со скоростью 56 Кбит/с

• ISDN: мечта или реальность?

• Звучит голос по Frame Relay

• Сети управления электросвязью

интернет и интрасети

• Всемирная Интер-активная Среда: как достичь критической массы?

• SCO Gemini: сверхновое созвездие

• Свежий Java: способы быстрого приготовления

• Глобальные сети для деловых коммуникаций

защита данных

• Воздвигая "огненные стены"

• Ведение личных финансов, покупки и управление банковским счетом через Интернет

новые продукты

• BayStack 350 Autosense Switch фирмы Bay Networks, Magellan Passport 30 фирмы Nortel, Новинки от SMC: скорость и гибкость

только на сервере

• PointCast — остров профессора Айболита

• Имя для домена верхнего уровня: право на выбор



 Copyright © 1997-2007 ООО "Сети и Системы Связи". Тел. (495) 234-53-21. Факс (495) 974-7110. вверх