Будни технологии 10 Gigabit Ethernet

Положение 10 GbE на рынке

Сегодня технология Ethernet занимает лидирующее положение в секторе высокопроизводительных локальных сетей. Во всем мире предприятия вкладывают средства в кабельные системы и оборудование для Ethernet и в обучение персонала. Широкое распространение этой технологии позволяет удерживать низкие цены на рынке, а стоимость внедрения каждой новой генерации имеет тенденцию снижаться. Постоянный рост объема трафика в современных сетях заставляет операторов, администраторов и архитекторов корпоративных сетей присматриваться к более быстрым сетевым технологиям, чтобы решить проблему дефицита пропускной способности сетей. Добавление в семейство Ethernet стандарта 10 GbE позволит LAN поддерживать новые ресурсоемкие приложения. Технология 10 GbE отвечает критериям, которые делают ее естественным выбором для повышения производительности существующих сетей Ethernet:

•технология обеспечивает низкую по сравнению с альтернативными стоимость владения, включая как стоимость приобретения, так и поддержки, поскольку имеющаяся у заказчиков инфраструктура сетей Ethernet легко взаимодействует с 10 GbE;

•10 GbE привлекает администраторов знакомыми управлением и возможностью применить накопленный опыт, так как использует процессы, протоколы и средства управления, уже развернутые в существующей инфраструктуре;

•стандарт предоставляет гибкость при проектировании соединений между серверами, коммутаторами и маршрутизаторами;

•статус индустриального стандарта обеспечивает совместимость устройств от многих производителей.

Стандарт 10 GbE не только повысил скорость передачи данных до 10 Gbps, но и расширил
возможности Ethernet как технологии для соединений узлов сети. Подобно Gigabit
Ethernet (1 GbE) стандарт 802.3ае поддерживает как одномодовый, так и многомодовый
оптоволоконный кабель, однако длина канала для одномодового волокна возросла с
5 км (для 1 GbE) до 40 км.

С развитием технологии 10 GbE и соответствующего рынка цены на оборудование снижаются.
К тому же стандарт предусматривает использование недорогой оптики, не требующей
охлаждения, и лазера поверхностного излучения с вертикальным объемным резонатором,
который по сравнению с телекоммуникационными лазерами позволит понизить стоимость
устройств, реализующих зависимый от среды уровень (Physical Medium Dependent —
PMD). К тому же индустрию поддерживает агрессивный полупроводниковый рынок, обеспечивающий
решения со сверхвысокой интеграцией.

Каркас для системы связей

Системы связей, будь то между серверами или в SAN, традиционно являлись
областью выделенных, часто закрытых (с патентованной технологией) сетей с относительно
небольшой инсталлированной базой, по крайней мере по сравнению с Ethernet. Каналы
связи строились на технологиях InfiniBand, Servernet, Myranet, Wulfkit или Quadrics
и, как правило, обеспечивали исключительно высокие пропускную способность и производительность
для достаточно коротких соединений (в большинстве случаев менее 20 м). Однако
закрытые системы было довольно сложно устанавливать и обслуживать ввиду незначительного
количества опытных профессионалов, хорошо знакомых с данными технологиями. Малые
объемы инсталляций приводили к высокой стоимости серверных адаптеров и коммутаторов.
К тому же закрытые решения не взаимодействовали между собой и с другими технологиями
без специальных маршрутизаторов и коммутаторов.

В области SAN недостаток стандартов и проблемы взаимодействия привели к тому,
что эту нишу сплошь заполнили соединения на базе Fibre Channel. Однако этой технологии
также присущ ряд вышеперечисленных проблем, включая относительно дорогие адаптеры
и порты, а также отсутствие прямого взаимодействия с другими сетевыми технологиями.

В настоящее время технология 10 GbE находит наиболее широкое применение в центрах обработки данных, использующих серверные фермы. Вычислительные системы на базе серверов-лезвий с высокой плотностью монтажа требуют для управления консолидированными данными каналов с большой пропускной способностью. Ряд решений на базе как оптоволокна, так и медных соединений уже присутствуют на рынке.

Среди оптических версий конкурируют в основном два стандарта: 10GBase-SR и 10GBase-LX4.
Каждый имеет свои особенности. Первый предоставляет последовательный канал связи
на базе как одномодового, так и многомодового оптоволокна длиной 30—80 м. Это
самая распространенная сегодня технология для связи коммутаторов, серверов и устройств
NAS в центрах обработки данных. Второй стандарт для передачи использует четыре
параллельно работающих лазера, излучающих на разных длинах волн. Они могут либо
передаваться по четырем многомодовым волокнам, либо мультиплексироваться с помощью
технологии DWDM и передаваться по одному волокну. Длина канала в типичном случае
может достигать 300 м. Главным минусом здесь являются сложность и дороговизна
передатчика с четырьмя лазерами.

Одним из основных недостатков всех оптических технологий остается их высокая стоимость.
Поэтому утверждение в начале прошлого года стандарта IEEE 802.3ak, или 10GBase-CX4,
в котором предусмотрен в качестве среды передачи двужильный экранированный медный
кабель (такой же, как в InfiniBand), без сомнений, ускорит внедрение 10 GbE для
организации связи между устройствами в серверных комнатах. Двунаправленный канал
образуется с помощью четырех отдельных пар в каждом направлении. Этот кабель более
жесткий и тяжелый, чем неэкранированная витая пара Cat 5/6 и, естественно, более
дорогой. Длина канала может достигать 15—20 м. Предполагается, что 10GBase-CX4
будет в основном применяться для подключения серверов или устройств NAS к коммутаторам
в центрах обработки данных.

Однако весь мир корпоративных сетей с нетерпением и надеждой ждет завершения работы
над спецификацией 10GBase-T, базирующейся на недорогой неэкранированной витой
паре. Рабочая группа была сформирована IEEE в ноябре 2003 года, хотя производители
начали собственные исследования несколько лет тому назад. Предполагается, что
финальная версия стандарта будет готова в июле 2006 г. Разработка преследует такие
основные цели:

•оставить неизмененным формат кадра или его минимальную и максимальную длину;

•реализовать только дуплексный обмен для соединений типа точка—точка в звездообразной сетевой топологии;

•обеспечить поддержку автосогласования (autonegotiation);

•обеспечить совместимость со стандартом 802.3af (Power over Ethernet);

•поддерживать длины каналов 20—40 м (для UTP Cat 5e), 55—100 м (Cat 6) и 100 м (для экранированной витой пары STP Cat 7).

10 GbE в городских и глобальных сетях

Gigabit Ethernet уже получил достаточно широкое распространение в качестве
магистральной технологии в сетях масштаба города (MAN). Теперь же, используя соответствующие
интерфейсы 10 GbE, оптические трансиверы и одномодовое волокно, операторы сетей
и Интернета будут иметь возможность строить каналы длиной до 40 км, замыкая в
кольцо городские сети.

Для применения в глобальных сетях стандарт предусматривает три оптических интерфейса (WAN PHY) с суффиксами SW, LW и EW. Первые буквы суффиксов соответствуют длинам волн, на которых происходит излучение. Так, S (от short) обозначает короткую длину волны (850 нм), L (long) — длинную (1310 нм), а E (extra long) — сверхдлинную (1550 нм).

Единственной целью этой разработки было стремление достичь совместимости 10 GbE
и SONET OC-192/STM-64. Таким образом, данные версии стандарта интересуют в основном
операторов сетей и услуг Интернета. Однако ими могут воспользоваться и корпорации
для объединения своих географически разделенных локальных сетей.

Ethernet прошел проверку временем и стал наиболее распространенной сетевой технологией в мире. С ростом зависимости бизнеса от сетей и увеличением количества приложений, требующих высокой пропускной способности, операторы сетевых услуг ищут сетевые решения, которые были бы простыми и в то же время доступными. В этом смысле стандарт 10 GbE имеет целый ряд неоспоримых преимуществ по сравнению с альтернативными сетевыми технологиями.