В 1998 году появился GigabitEthernet, а в 2002 году ? технология 10 GigabitEthernet. Раньше в Ethernet использовался метод доступа CSMA/CD (полудуплексный режим – HalfDuplex) и основным оборудованием в сети были концентраторы или хабы (Hub), работающие на 1-м уровне модели OSI. Метод CSMA/CD, основанный на обнаружении коллизий, имеет ограничения на максимальную длину сегмента, причем, чем выше скорость передачи, тем меньше допустимая длина сегмента. Если на скорости 10 Мбит/c максимальная длина сегмента составляет 2500 м, то на скорости 1000 Мбит/c – только 25 м. Кроме того, сеть, построенная на концентраторах, плохо масштабируется. Сегодня можно говорить об отказе от CSMA/CD и переходе на коммутируемый Ethernet (полнодуплексный режим – FullDuplex) с использованием коммутаторов (Switch), работающих на 2-м уровне OSI. Использование коммутаторов позволило снять ограничения на длину сегмента, связанные с методом CSMA/CD. Дополнительным аргументом в пользу перехода на коммутируемый Ethernet может служить также то, что в настоящее время в технологию Ethernet введены механизмы приоритезации трафика (IEEE 802.1p), что очень важно для построения мультисервисных сетей. Введение возможности по созданию виртуальных локальных сетей – VLAN (IEEE 802.1Q) значительно увеличило возможности по структуризации локальных сетей. Тем не менее, в технологии еще остаются ограничения, связанные, например, с топологией сети (протокол STP– IEEE 802.1D).
С появлением 10 GigabitEthernet появилась возможность использования привычной для всех технологии не только в локальных сетях, но и в региональных сетях (Metropolitan Area Network – MAN) и даже в глобальных сетях (WideArea Network – WAN). Особенностью данной технологии являются: - использование только режима FullDuplex; - управление скоростью передачи; - использование только оптической среды передачи; - возможность использования на расстояниях до 40 км; - возможность подключения к оборудованию SDH/SONET.
Сегодня даже появился термин MetroEthernet, означающий использование технологии Ethernet в сетях MAN. На рис. 1.31 и 1.32 показаны различные варианты использования 10 GigabitEthernet для построения корпоративной сети. Преимущества использования концепцииMetroEthernet для построения корпоративной сети очевидны и заключаются, прежде всего, в использовании единой технологии во всей корпоративной сети без необходимости преобразования протоколов.
Рис. 1.31
Рис. 1.32
С локальными сетями связано и появление в сетях MAN технологии динамических (эластичных) пакетных колец – RPR (IEEE 802.17), которая становится все более популярной (рис. 1.33). В основу данной технологии положена известная локальная сеть с методом доступа “Вставка регистра”.
Рис. 1.33
Как уже говорилось, сегодня при построении мультисервисных сетей сделан выбор в пользу технологии TCP/IP. И здесь решающим фактором, позволяющим данной технологии (и вообще технологиям КП) претендовать на обеспечение мультисервисности, конечно же, является переход от скоростей передачи, измеряемых в кбит/c к скоростям, измеряемым в Мбит/c, Гбит/c и Тбит/c. То, что в технологии АТМ (уменьшение времени передачи пакета) достигалось путем максимального возможного уменьшения размера пакета (короткие ячейки), сегодня достигается за счет резкого увеличения скорости передачи. Это позволяет, используя механизмы приоритезации, обеспечить возможность передачи трафика реального времени (РВ) средствами КП, с приемлемыми задержкой и её вариацией.
Тем не менее, сети с КП хорошо передают трафик РВ только тогда, когда его доля в общем объеме трафика невелика. В самом деле, если загрузка сети близка к 0, то задержка, связанная с передачей через сеть, минимальна и практически равна некоторой постоянной величине, которая, в основном, определяется суммой задержек передачи, распространения и коммутации, независимо от наличия или отсутствия в сети приоритезации. При увеличении загрузки задержка увеличивается и может изменяться во времени (очереди). Изменение загрузки сети в течение сеанса связи приводит к дополнительному увеличению вариации задержки. Введение приоритезации, например, для трафика РВ приводит к перераспределению задержек между двумя (или большим числом) видами трафика, но не устраняет причин вариации задержки. При этом, если доля трафика реального времени увеличивается, то эффективность приоритезации снижается, что, в конце концов, приводит к ситуации наличия в сети только одного вида трафика, только теперь это трафик реального времени. Выделение канальных ресурсов для трафика РВ по существу приводит к тому, что этот трафик передается теми же средствами КП в выделенной для него доле канальных ресурсов и, соответственно, как уже сказано, может удовлетворительно передаваться только, если его доля, теперь уже в выделенной части канальных ресурсов, не велика.
Сказанное выше подтверждается и практическими рекомендациями. Так, по рекомендации компанииCisco доля трафика РВ не должна превышать 33% от доступной пропускной способности. Таким образом, сети с КП не инвариантны к структуре трафика (ограничение на долю трафика РВ), что, очевидно, является недостатком. Отмеченные ограничения являются следствием отсутствия в сетях с КП учета параметров времени. С одной стороны, асинхронность, характерная для сетей передачи данных, обеспечивает хорошее использование сетевых ресурсов. С другой стороны, в таких сетях каждое устройство действует в значительной мере независимо от других. Поступившие в сетевое устройство пакеты надо как можно скорее отправить дальше. Такое правило, хорошо работающее в двухточечной сети, в сети со сложной топологией, содержащей много узлов, постоянно создает условия для возникновения локальных перегрузок, которые затем пытаются разрешить, используя сложные механизмы управления трафиком. Данная особенность, присущая сетям с КП и приводящая к образованию очередей большого размера, допустима при передаче трафика данных, но оказывает крайне негативное воздействие на передачу трафика РВ.
Можно отметить, что сегодня в рамках технологий КП отсутствуют механизмы обеспечения QoS, сравнимые по эффективности с механизмами, используемыми в КК, так что вопросы обеспечения QoS в значительной мере возлагаются на оконечное оборудование.
Каждый из существующих методов коммутации хорошо подходит для трафика определенного типа. Очевидно, что с точки зрения накладных расходов, для передачи трафика с низким коэффициентом пульсаций лучше использовать метод КК, для передачи трафика с высоким коэффициентом пульсаций – КП. В современных сетевых технологиях, базирующихся на одном методе коммутации, в полной мере учесть этот параметр практически невозможно.
Если бы в реальных условиях доминировал трафик одного типа, то можно было бы строить мультисервисную сеть, оптимизируя её для передачи трафика соответствующего типа. Однако соотношение объемов трафика разного типа с течением времени может изменяться и тогда, оптимальную сегодня сеть необходимо будет коренным образом модифицировать. Решая задачу построения мультисервисной сети на базе одной технологии, мы на самом деле создаем моносервисную сеть с эмуляцией мультисервисности. В такой сети имеется один базовый сервис, соответствующий используемой технологии, так что трафик всех приложений пропускается через один и тот же стек протоколов независимо от того подходит этот стек для конкретного приложения или нет. Отсюда и происходят дополнительные издержки, связанные со стремлением обеспечить требуемый сервис фактически используя “негодные” средства. В этом и состоит задача эмуляции мультисервисности, неизбежно сопровождаемая значительными издержками.
В определенном смысле можно говорить, что в настоящее время реализуется очередной этап построения мультисервисной сети (если рассматривать ISDN и B-ISDN на основе АТМ, как предшествующие), учитывающий современное состояние сетевых технологий и имеющиеся технологические возможности. В будущем надо стремиться к действительно мультисервисной сети, которая будет обеспечивать прозрачную передачу разнородного трафика при эффективном использовании сетевых ресурсов.
Выводы
1. Информационная система (база) – это организационно-упорядоченная взаимосвязанная совокупность средств и методов информационных технологий, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели. Информационные системы создаются для обеспечения взаимодействия информационных процессов в природе и обществе, и связанного с этим взаимодействием обмена какими-либо сигналами или сведениями в рамках организационно-технической системы.
2. Современная информационная сеть – это сложная распределенная в пространстве техническая система, представляющая собой функционально связанную совокупность программно-технических средств обработки и обмена информацией и состоящая из территориально распределенных информационных узлов (подсистем обработки информации) и физических каналов передачи информации их соединяющих.
3. Компьютерные сети делят на типы по территориальному признаку. К локальным сетям – LocalAreaNetworks (LAN) – относят сети компьютеров, сосредоточенные на территории в радиусе не более 1-2 км. В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую одной организации. Глобальные сети – WideAreaNetworks (WAN) – объединяют территориально рассредоточенные компьютеры, которые могут находиться в различных городах и странах. Городские сети (или сети мегаполисов) – MetropolitanAreaNetworks (MAN) – предназначены для связи локальных сетей в масштабах города и соединения локальных сетей с глобальными.
4. Основной международной организацией, занимающейся стандартизацией локальных информационно-вычислительных сетей, является комитет 802 американского института IEEE.
5. Базовыми технологиями проводных локальных сетей являютя Ethernet (шинная топология) и TokenRing (кольцевая топология).
6. Расширяется использование информационных сетей, основанных на беспроводных технологиях Wi-Fi, WiMAX и др.
7. Методы доступа в локальных сетях делятся на конфликтные (CSMA/CD) и бесконфликтные (маркерный метод).
8. С появлением GigabitEthernet 10 GigabitEthernet технология Ethernet успешно применяется не только в локальных сетях, но и в магистральных (MAN и WAN).