Введение

Пропускная способность стандарта Ethernet была определена в 10 Мбит/с, что в далеком 1973 году, когда был утверждён стандарт, казалось чем-то далеким и недостижимым. Тогда использовалась технология с разделяемой средой передачи данных и методом доступа к ней – конкуренцией. Полоса пропускания разделялась между всеми пользователями сегмента. При увеличении числа пользователей доля общего канала, доступная каждому из них, уменьшалась. Но потребности пользователей постоянно росли. И на смену Ethernet пришел Fast Ethernet, обеспечивающий пропускную способность в 100 Мбит/с, а сегодня вслед за ним идет Gigabit Ethernet.

Рассматривая историю развития сетевых технологий, трудно не заметить тот факт, что потребности в пропускной способности сети постоянно растут. На примере стандарта Ethernet эта эволюция прослеживается в таких реализациях, как стандартный Ethernet, Fast Ethernet и Gigabit Ethernet. Десяти мегабит стало недостаточно уже давно, и тогда был реализован Fast Ethernet. Сегодня и его пропускной способности явно не хватает, и на помощь приходит Gigabit Ethernet. Мы решили протестировать гигабитное сетевое оборудование, чтобы попытаться ответить на вопрос о необходимости и целесообразности перехода на гигабит. Было протестировано следующее сетевое оборудование: коммутатор SMC8606T TigerSwitch 1000, сетевой адаптер SMC9462SX TigerCard 1000 для работы по оптоволокну и сетевой адаптер для работы по витой паре – SMC9452TX.

TigerSwitch 1000

TigerSwitch 1000 позиционируется как высокопроизводительный коммутатор, предназначенный для использования на магистральных участках сетей и на тех сегментах, где пропускной способности 100-мегабитной сети недостаточно. В том виде, в котором он поставляется, у него шесть разъемов RG-45 и два слота для подключения GBIC-портов. Вместе с коммутатором поставляются комплект документации, кабель питания, кабель для консольного подключения через СОМ-порт и комплект кронштейнов для установки в стойку.

GBIC-модули в комплекте не поставляются, а приобретаются, в случае необходимости, отдельно. Коммутатор может работать с GBIC-модулями, рассчитанными на напряжение пять вольт и стандарт 1000Base-SX (одномодовое оптоволокно) и 1000Base-LX (многомодовое оптоволокно). GBIC порты поддерживают “горячую” замену модулей, что избавляет от необходимости выключения устройства для установки или замены GBIC-модулей.

Все шесть портов, рассчитанных на работу с витой парой, могут работать при скоростях 10 Мбит/с, 100 Мбит/с и 1000 Мбит/с в полнодуплексном или полудуплексном режимах. У всех шести портов реализовано автоматическое определение разводки кабеля (MDI/MDIX) и автоматическое управление потоками, что предотвращает переполнение их буферов.

TigerSwitch 1000 в комплекте.

Спецификации

Лицевая панель устройства, кроме портов, содержит множество индикаторов. Три общих индикатора: питание, питание от резервного источника и индикатор режима диагностики. Кроме этих общих индикаторов, показывающих состояние устройства в целом, есть также индикаторы, отображающие статус каждого из портов. Для этого предусмотрены по три индикатора на каждый порт: верхний ряд (FDX) показывает, в каком режиме работает порт (полнодуплексный или полудуплексный), средний ряд (ACT) сообщает о передаче данных, а нижний ряд (Link) указывает на скорость передачи (зелёный мигающий – скорость порта 1000 Мбит/с, зелёный – 100 Мбит/с, оранжевый – 10 Мбит/с)

Совместимость со стандартами

Управление и безопасность

В коммутаторе есть встроенный агент управления, включающий широкие возможности управления: через консоль (при использовании последовательного порта), Telnet- и Web- интерфейсы, а также посредством протоколов SNMP и RMON.

Для работы с каким-либо интерфейсом устройства, исключая последовательный порт, нужно чтобы оно обладало собственным IP-адресом, по которому выполняется обращение к устройству и дальнейшая работа с ним. Поэтому вам необходимо указать IP-параметры (IP-адрес и маску подсети), их можно задать вручную или получить при помощи DHCP. Также мы настоятельно рекомендуем сменить параметры административной учётной записи.

Telnet интерфейс

Рассмотрим административные интерфейсы коммутатора. Традиционный и привычный для многих Telnet-интерфейс реализован здесь достаточно удобно и красиво. Он позволяет настраивать практически все параметры коммутатора. Подключившись к нему, мы увидим окно приглашения, где нам будет предложено ввести имя учётной записи и пароль. Далее перед нами предстанет меню, в различных пунктах которого можно просмотреть информацию об устройстве и настроить различные его параметры.

Таким образом, мы убедились, что, используя Telnet-интерфейс, вы можете настроить практически всё, начиная от IP-параметров, и заканчивая учетными записями и параметрами STA.

Web-интерфейс

Web-интерфейс более приятен и дружелюбен для пользователя, чем Telnet. Именно по этой причине, мы остановимся на нём немного подробнее.

Когда вы наберёте адрес или имя коммутатора в окне любого Web-браузера и укажете верные учётные данные, перед вами предстанет примерно следующее:

Как видно по скриншоту, при использовании такого интерфейса практически не может возникнуть трудностей. Отображается имя, IP-адрес, ID (или МАС-адрес) и время работы устройства. Интересна реализация справочной системы. Она реализована через Web-интерфейс и хранится в прошивке устройства. Такое решение может показаться неудобным – система доступна только при возможности доступа к устройству, но, учитывая тот плюс, что вам не придется каждый раз искать диск с документацией, это кажется нам невысокой ценой. А если интерфейс недоступен или выключен? Для этого есть бумажный вариант, в котором достаточно информации, чтобы включить коммутатор и получить доступ к Web-интерфейсу.

Подробно на интерфейсах управления мы останавливаться не будем.

Сетевые адаптеры

Мы тестировали коммутатор совместно с гигабитными сетевыми адаптерами для витой пары и для оптоволокна. Оба адаптера обладают примерно одинаковой функциональностью. Могут использовать технологию Jumbo Frame, которая использует кадры большей длины, чем стандартные для Ethernet. Такая технология позволяет снизить нагрузку на процессор, и, вследствие этого, повысить эффективность работы сети. SMC утверждает, что прирост пропускной способности может составить до 300 % при передаче данных большого объема. Но использование такой технологии возможно только в том случае, если все устройства поддерживают её. Обе модели поддерживают VLAN, у обеих реализована поддержка приоритетов трафика, состоящая из восьми уровней.

SMC9462SX

Версия адаптера для оптоволоконного кабеля, которую мы сейчас рассмотрим, предназначена для использования совместно с многомодовым оптоволокном и с соответствующими GBIC-модулями.

Эта версия адаптера предназначена для работы с 64-разрядной шиной PCI, но может также работать и с 32-разрядной.

Стиль коробки, в которой поставляется адаптер, отличается от ранее попадавших нам.

Адаптер предназначен для использования с 64-разрядной версией шины PCI, но может работать и с 32-разрядной версией шины.

Проблем с установкой адаптера у нас не возникло. Система нашла новое устройство, драйверы пришлось устанавливать с прилагавшегося диска. Для тестирования мы использовали Windows 2000 и Windows XP, как наиболее широко распространённые сегодня. Кроме того, в этих ОС достаточно хорошо реализована поддержка стека TCP/IP. Если вы используете другие версии ОС, то у вас не должно возникнуть проблем с драйверами для наиболее распространенных из них. На диске, который поставляется в комплекте с адаптером, можно найти драйверы для Windows 9X/Me, Windows NT/2000 и NetWare и Linux.

Что касается стабильности работы и факторов, так или иначе с ней связанных, то здесь есть, что обсудить. Но об этом позже.

SMC9452TX

Эта модель гигабитного сетевого адаптера предназначена для работы в сетях Ethernet при скорости работы до 1000 Мбит/с по витой паре пятой и выше категории.

Адаптер предназначен для работы с 32-разрядной шиной PCI (33 и 66 МГц). Он поддерживает стандарты 1000BaseT, 100BaseTX и 10 BaseT. В полнодуплексном режиме может обеспечить пропускную способность до 2 Гбит/с.

Упаковка выполнена в стандартном для SMC стиле.

В комплекте с адаптером поставляется дискета с драйверами для Windows 9X/Me, Windows NT/2000 и NetWare.

Процесс установки не отнял у нас много времени. Windows XP, равно как Windows 2000, смогли автоматически обнаружить устройства и установить драйверы. Но нам всё же пришлось переустановить драйверы вручную, используя на этот раз дискету.

Нас несколько взволновало то, что при работе адаптер сильно нагревается, но проблем с работоспособностью, связанных с перегревом, мы не встретили.

Тестирование производительности

Мы протестировали гигабитное оборудование компании SMC. Тестировалась производительность сети при использовании, как коммутатора, так и прямого соединения двух компьютеров, через кросс-кабель. Для того, чтобы сравнить показания производительности 100-мегабитной сети и гигабитной, мы провели также измерения 100-мегабитного соединения.

Полностью использовать пропускную способность гигабитных каналов нам не удалось. Ни один тест не показал скорость выше 300 Мбит/с, при этом загрузка процессоров составляла 100 %. Таким образом, все наши попытки заставить оборудование работать в полную силу не увенчались успехом. Всё ограничивалось производительностью наших компьютеров. К тому же мы использовали 32-битную шину PCI на 33 МГц, которая установлена в большинстве ПК.

У всех портов коммутатора, предназначенных для подключения витой пары, автоматическое определение MDI/MDIX, поэтому проблем с тем, какой кабель использовать, у вас возникнуть не должно. Мы использовали кабель, как с прямой обжимкой, так и с кроссированной. Все медные кабели были пятой категории. Если говорить об оптоволокне, то мы использовали многомодовый кабель, сетевой адаптер SMC9462SX, описанный выше, и соответствующий GBIC-модуль.

Когда всё было подключено, мы решили измерить время включения коммутатора. Лучший результат оказался чуть меньше двух минут, худший – немного больше трёх. Это, конечно, заставляет ждать, но ожидания оправданы. В конечном итоге сетевое оборудование не будет “узким местом” вашей сети.

Мы использовали следующие конфигурации аппаратного обеспечения для проведения тестов: чипсет KLE133, AMD Duron 750 МГц, память 256 Мб. Для тестирования 100-мегабитного сегмента использовались сетевые адаптеры Realtec.

Для проведения тестов производительности сети использовалась система NetIQ Chariot. При использовании коммутатора мы провели тесты, как с гигабитными адаптерами, так и со 100-мегабитными. Использовались и оптоволоконные адаптеры, и адаптеры для работы по витой паре.

Производительность коммутатора

Начнём с результатов тестов с использованием коммутатора. Для того чтобы было, с чем сравнивать, мы решили протестировать также коммутатор с использованием 100-мегабитных сетевых адаптеров.

Тест1_1

В этом тесте показана пропускная способность соединения при использовании нашего гигабитного коммутатора и двух 100-мегабитных сетевых адаптеров. Средняя пропускная способность составила 75,7 Мбит/с, минимальная – 74,8 Мбит/с, максимальная – 80 Мбит/с.

Тест1_2

В этом тесте мы измеряли пропускную способность при передаче данных через коммутатор с компьютера со 100-мегабитным сетевым адаптером на компьютер с гигабитным адаптером. Средняя пропускная способность оказалась даже ниже, чем в прошлом тесте и составила 70,6 Мбит/с, минимальная – 49,7 Мбит/с, а вот максимальная достаточно близко подошла к ста мегабитам и составила 95,2 Мбит/с.

Производительность коммутатора, продолжение

Тест1_3

Этот тест мы провели с целью проверить, есть ли различия в пропускной способности при передаче данных из 100-мегабитного сегмента в гигабитный и обратно. Как видно, различия есть: средняя скорость в этом тесте составила 88,2 Мбит/с, минимальная – 13,8 Мбит/с, максимальная – 95,2 Мбит/с

Тест1_4

Этот и следующий тесты проводились с целью определения эффективности работы при передаче данных между одним гигабитным каналом и двумя 100-мегабитными.

Здесь поток данных шел из двух 100-мегабитных сегментов на один гигабитный. Средняя пропускная способность рассчитывалась для гигабитного сегмента. Её значение составило 142,6 Мбит/с. Минимальное значение пропускной способности составило 51 Мбит/с, максимальное – 74,1 Мбит/с

Производительность коммутатора, продолжение

Тест1_5

Здесь поток данных шел из одного гигабитного сегмента в два 100-мегабитных. Среднее значение 136,2 Мбит/с, минимальное – 8,9 Мбит/с, максимальное – 95,2 Мбит/с.

Далее мы проводили измерения скорости в гигабитных сегментах.

Тест1_6

Этот тест проводился для измерения пропускной способности между компьютером, подключённым при помощи витой пары, и компьютером, подключённым при помощи оптоволокна. Передача при этом осуществлялась с “медного” сегмента на оптический. Средняя скорость составила 181,6 Мбит/с, минимальная – 112,7 Мбит/с, максимальная – 210,5 Мбит/с.

Производительность коммутатора, продолжение

Тест1_7

Для сравнения мы решили протестировать пропускную способность при передаче с оптического сегмента на “медный”. Здесь результаты оказались лучше. Средняя пропускная способность – 196,1 Мбит/с, минимальная – 153,8 Мбит/с, максимальная – 235,3 Мбит/с.

Тест1_8

Последние два теста проводились между двумя гигабитными сегментами на витой паре и одним сегментом на оптоволокне. Сначала мы измерили скорость работы при передаче данных из оптоволоконного сегмента в сегменты на витой паре. В этом случае средняя пропускная способность составила 184,5 Мбит/с, минимальная – 62,5 Мбит/с, максимальная – 195,1 Мбит/с.

Производительность коммутатора, продолжение

Тест1_9

В этом тесте, в отличие от предыдущего, передача данных осуществлялась из двух сегментов на витой паре в один оптоволоконный сегмент. Среднее значение пропускной способности оказалось 183,1 Мбит/с, минимальное – 39,6 Мбит/с, максимальное – 222,2 Мбит/с.

Результаты всех тестов приведены в следующей таблице.

Производительность соединения “точка-точка”

Кроме тестов гигабитного канала с использованием коммутатора мы провели ряд тестов без коммутатора. Для этого мы соединили два сетевых адаптера друг с другом при помощи кросс-кабеля, при этом, как и ожидалось, у нас создалось гигабитное соединение. Тестирование проводилось на тех же машинах, по такой же методике, что и в первой группе тестов.

Тест2_1

Так же, как при тестировании с коммутатором, сначала мы решили протестировать скорость работы 100-мегабитного соединения. Как видим, результат оказался невысоким: средняя пропускная способность – 74,4 Мбит/с, минимальная – 13,2 Мбит/с, но такие падения происходили кратковременно. Максимальная пропускная способность оказалась 80,8 Мбит/с. Обратите внимание, что максимальную теоретическую скорость (100 Мбит/с) вы никогда не получите.

Тест2_2

Далее мы решили поменять конечные точки теста местами. Вот что у нас получилось: средняя пропускная способность – 71,8 Мбит/с, минимальная – 51,6, максимальная – 78,4. Средняя пропускная способность снизилась, немного ниже стала и максимальная. Если говорить о минимальной пропускной способности, то её значение оказалось существенно больше. Это может говорить о каких-то затруднениях в сети, но не о производительности оборудования. Отметим также, что мы использовали кабели, обжатые в “домашних” условиях. Если вашу сеть будут прокладывать специалисты, можно ожидать иного результата.

Производительность соединения “точка-точка”, продолжение

Тест2_3

Следующий тест был нацелен на измерение производительности гигабитных сегментов. Полученные результаты оказались заметно лучше, чем в случае с Fast Ethernet, но всё же слишком далеки от теоретического гигабита. Средняя пропускная способность в этом тесте составила 205,2 Мбит/с, минимальная – 127,0 Мбит/с, максимальная – 228,6 Мбит/с. Связано это, во-первых, со слабостью тестируемых компьютеров (процессор 750 МГц), во-вторых, с использованием 32-битной шины PCI на 33 МГц.

Тест2_4

Здесь, по традиции, мы измерили пропускную способность того же канала, но уже после того, как поменяли конечные точки местами. В сравнении с предыдущим тестом, мы заметили некоторое ухудшение результатов. Среднее значение пропускной способности оказалось значительно меньше и составило 186,9 Мбит/с, минимум оказался 63 Мбит/с, максимум – 216,2 Мбит/с.

Производительность соединения “точка-точка”, продолжение

Следующие два теста мы провели на том же гигабитном сегменте, но здесь мы использовали технологию Jumbo Frame с размером кадра 9014 байт, вместо стандартных 1514.

Тест2_5

Как видите, пропускная способность заметно возросла. Средняя составила 249,3 Мбит/с, минимальная – 148,1 Мбит/с, а максимальная пропускная способность – 275,9 Мбит/с. Такие результаты немного улучшили общее впечатление о производительности сетевых адаптеров. То есть, при работе гигабитного Ethernet имеет смысл включить режим Jumbo Frame.

Тест2_6

Здесь, как обычно, мы поменяли конечные точки местами. В результате мы получили некоторое снижение производительности. Позже мы обоснуем такое снижение, а пока обратимся к результатам тестирования. Средняя скорость работы составила 238,6 Мбит/с, минимальная – 67,8 Мбит/с, максимальная – 266,7 Мбит/с.

Мы также посмотрели на загрузку процессоров. При выполнении тестов с использованием гигабитного оборудования она составляла 100%, это позволяет надеяться, что при увеличении скорости процессора, скорость работы сети также возрастет. Кроме того, мы заметили прирост пропускной способности при использовании технологии Jumbo Frame, и мы всё же рекомендуем, при возможности, ею пользоваться. Таким образом, как видно из таблицы, при использовании данного гигабитного сетевого оборудования можно достичь увеличения пропускной способности более чем в три раза.

Заключение

Как видно из результатов тестирования, гигабитное сетевое оборудование имеет достаточно большой потенциал. Машины, на которых проводилось тестирование, не обладали достаточной производительностью для реализации всех возможностей гигабитной сети (750 МГц процессор и 32-битная шина PCI на 33 МГц). На это указывает стопроцентная загрузка процессора. Но даже на таком слабом оборудовании мы увидели троекратное увеличение пропускной способности по сравнению с Fast Ethernet. Если вы хотите выжать из гигабитного Ethernet максимум, то вам необходимо использовать производительные компьютеры. Не стоит ожидать чего-то особенного при работе на машинах с тактовой частотой менее одного гигагерца. К тому же следует учитывать, что мы использовали кабели, обжатые в “домашних” условиях. Если вашу сеть будут прокладывать специалисты, то в таком случае можно ожидать лучшего качества связи.

Если вы решили перейти на гигабит, то при наличии кабельной системы на основе витой пары пятой или выше категории такой переход не составит труда, необходимо лишь заменить сетевые адаптеры и коммутаторы.

Если вы желаете соединить два компьютера, находящиеся у вас дома, гигабитным каналом, то всё, что вам необходимо, – два гигабитных сетевых адаптера и кросс-кабель на основе витой пары пятой или выше категории.

Вопрос о том, нужна ли вам такая пропускная способность, мы оставим для вас. В любом случае, стоит основательно обдумать шаг такого перехода, и только после этого действовать, или оставить пока всё как есть. Стоит также помнить: для того чтобы заметить преимущества гигабита, необходимо использовать правильную операционную систему. В семействе Windows к таковым можно отнести Windows 2000 и Windows XP. При работе в Windows 9X/Me вы не заметите различий, что является следствием неудачной реализации поддержки стека TCP/IP.

Программа Chariot предоставлена компанией ПроЛАН, Premier-партнером компании NetIQ. Компания ПроЛАН является ведущим поставщиком решений для диагностики и управления производительностью корпоративных сетей, пользовательских приложений, Internet-каналов, Web-серверов, сетей VoIP.