Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

Вместе с Gigabit Ethernet было добавлено и еще одно расширение. Джамбо-па-кеты( Jumbo frames) допускают кадры длиной более 1500 байт, обычно до 9 Кбайт. Это расширение защищено патентом. Оно не определяется в стандарте, потому что в противном случае Ethernet уже не будет совместим с предыдущими версиями. Тем не менее большинство производителей его все же поддерживают. Обоснование таково, что 1500 байт — это слишком маленькая единица информации на гигабитных скоростях. Манипулируя большими блоками информации, можно уменьшить частоту пересылки кадров и снизить нагрузку из-за необходимой обработки (например, не придется прерывать процессор, чтобы сообщить о прибытии кадра, или разбивать и заново соединять сообщения, не поместившиеся в одном кадре Ethernet).

4.3.7. 10-гигабитный Ethernet

Gigbit Ethernet был стандартизован, и комитет 802 заскучал. Тогда IEEE предложил ему начать работу над 10-Gigbit Ethernet (10-гигабитным Ethernet). Работа шла по тому же принципу, что и раньше, при стандартизации предыдущих версий Ethernet. Первые стандарты для оптоволоконного и экранированного медного кабеля появились в 2002 и 2004 годах, а стандарт для медной витой пары последовал в 2006 году.

10 Гбит/с — это поистине колоссальная скорость. В 1000 раз быстрее первоначального стандарта Ethernet! Где она может понадобиться? Ответ скрывается в дата-центрах и точках обмена трафиком с высококлассными маршрутизаторами, коммутаторами и серверами, а также в сильно загруженных магистральных каналах, соединяющих офисы компаний в разных городах. Весь город можно охватить единой сетью на базе оптоволокна и Ethernet. Такие длинные связи используют оптическое волокно, тогда как более короткие связи можно выполнять с помощью медных кабелей.

Все версии 10-Gigbit Ethernet поддерживают только полнодуплексную передачу данных. CSMA/CD больше не является частью архитектуры, и стандарты фокусируются на деталях физического уровня, которые обеспечивают такую высокую скорость. Однако совместимость не потеряла своего значения, поэтому интерфейсы 10-Gigabit Ethernet выполняют автоматическое согласование скорости и выбирают максимально возможное значение для обоих концов линии.

Основные типы 10-Gigbit Ethernet перечислены в табл. 4.4. На средних расстояниях применяется многомодовое волокно с длиной волны 0,85 мкм, а на больших расстояниях — одномодовое волокно с длиной волны 1,3 и 1,5 мкм. Сеть 10GBase-ER может охватывать до 40 км, что хорошо подходит для глобальных приложений. Все эти версии отправляют последовательный поток информации, которая получается путем смешивания бит данных и кодирования 64B/66B. Такое кодирование требует меньше накладных расходов, чем 8B/10B.

Таблица 4.4.Кабели 10-Gigbit Ethernet

Версия, определенная первой, 10GBase-CX4, работает на базе кабелей с четырьмя парами биаксиального медного провода. В каждой паре используется кодирование 8B/10B, они работают на скорости 3,125 Гсимволов/с, обеспечивая скорость передачи данных 10 Гбит/с. Эта версия дешевле волоконной и первой вышла на рынок, однако еще непонятно, сумеет ли она вытеснить с рынка 10-Gigbit Ethernet на базе витой пары.

10GBase-T — это версия, работающая на неэкранированной витой паре. Несмотря на то что официально она требует прокладки кабеля категории 6а, пока что можно использовать и более старые категории (включая пятую), то есть уже проложенные во множестве зданий по всему миру кабели. Неудивительно, что для достижения скорости 10 Гбит/с на витой паре огромные старания приходится приложить физическому уровню. Мы взглянем только на самые общие особенности. Каждая из четырех витых пар используется для пересылки данных в обоих направлениях на скорости 2500 Мбит/с. Это достигается за счет скорости пересылки сигналов 800 Мсимволов/с на 16 уровнях напряжения. Символы создаются путем перемешивания данных, применения кода LDPC( Low Density Parity Check) и последующего кодирования для исправления ошибок.

Различные варианты 10-Gigbit Ethernet еще не поделили рынок, а комитет 802.3 уже идет дальше. В конце 2007 года IEEE создала группу по стандартизации сетей Ethernet, работающих на скоростях 40 и 100 Гбит/с. Такой рывок позволит Ethernet стать серьезным соперником альтернативным технологиям в таких областях, требующих высокой производительности, как междугородные соединения в магистральных сетях и короткие соединения по системным платам устройств. Описание стандарта еще не завершено, однако определенные патентованные продукты уже доступны.

4.3.8. Ретроспектива Ethernet

Ethernet существует вот уже 30 лет, и никаких серьезных конкурентов за это время не появилось. Похоже, и в ближайшее время не появятся. Очень немногие микропроцессорные архитектуры, операционные системы и языки программирования могут похвастаться таким долгим и уверенным лидерством. Вероятно, Ethernet чем-то очень выгодно отличается от всех остальных систем. Чем же?

Возможно, основной причиной столь длительного успеха является простота и гибкость системы. Простота в данном случае означает, прежде всего, надежность, невысокую цену и легкость обслуживания. С тех пор как признание получили архитектуры на базе концентраторов и коммутаторов, чисто технические поломки стали чрезвычайно редки. Человек так устроен, что он с трудом может отказаться от чего-либо, что хорошо работает, в пользу чего-то другого. Нужно принять во внимание и тот факт, что огромное количество кое-как собранной компьютерной аппаратуры работает не слишком надежно. Именно по этой причине так называемые «апгрейды» часто дают результат, ровно противоположный ожидаемому. Бывает так, что системы после них работают не лучше, а даже хуже.

Вторая причина популярности Ethernet — это низкая цена. Витая пара сравнительно недорога, так же как аппаратные компоненты. Затрат может потребовать, например. переход на новые платы Gigabit Ethernet или коммутаторы, но это всего лишь дополнения к существующей сети (а не замена всего имеющегося оборудования), к тому же оптовые цены значительно выгоднее розничных.

Сети Ethernet не доставляют большой головной боли системным администраторам — они обслуживаются без особых проблем. Не нужно устанавливать никакое программное обеспечение (кроме драйверов), и очень мало конфигурационных таблиц (в которых так просто ошибиться). Новые узлы добавляются очень просто.

Еще одно достоинство Ethernet заключается в хорошем взаимодействии с TCP/ IP — доминирующим протоколом сети Интернет. IP — это протокол без установления соединения, поэтому он без проблем внедряется в локальных сетях Ethernet, которые также используют протоколы без установления соединения. IP имеет довольно плохую совместимость с сетями ATM, ориентированными на установку соединения. Этот факт крайне негативно сказывается на популярности ATM.