Gigabit как стандарт корпоративной сети

С момента утверждения стандарта IEEE 802.3z в июне 1998 года история показала, что Gigabit Ethernet — одна из самых популярных технологий для построения локальных сетей. Хотя сегодня принято считать, что гигабитные скорости недостаточно востребованы российским рынком — слишком мало приложений, действительно требующих передачи данных по сети с такой скоростью, — полоса пропускания 1 Гбит/с дает новое качество сети.

Gigabit Ethernet достаточно быстро проникает на отечественный корпоративный рынок, хотя считают что данный сегмент пока ограничен использованием в основном недорогих неуправляемых коммутаторов для подключения серверов и коммутаторов небольших рабочих групп в масштабах кампуса. Перспективы этой технологии в локальных сетях связаны с ростом объемов трафика (это касается любых сетей — корпоративных или операторских). Просто в корпоративных сетях гораздо проще выделить требовательных к полосе пропускания пользователей и рабочие группы, которым необходимы гигабитные соединения. В этом случае Gigabit Ethernet можно использовать не во всей сети, а локально, что многие и делают. Оператору же сложнее предсказать, кому из его заказчиков понадобится большая полоса, поэтому исходить приходится из «наихудших» прогнозов.

Использование более высокоскоростной технологии, естественно, несколько удорожает стоимость соединений, но на сегодня разница в цене между решениями на базе Fast и Gigabit Ethernet не столь велика.

Мы поставили своей целью рассказать о гигабитных решениях ведущих поставщиков, а также привести примеры реализации сетевых проектов с использованием оборудования Gigabit Ethernet. Информация об этом, возможно, поможет разумно спланировать политику в отношении модернизации сетей и выбрать наиболее экономичное решение.

3Com

Обзор решений стоит начать с компании 3Com, поскольку и на мировом, и на российском рынке этот поставщик занимает лидирующие позиции. Классическая схема корпоративной сети на оборудовании 3Com выглядит так. В качестве центральных и магистральных систем передачи данных, а также центральных коммуникационных узлов сети используются неблокируемые гигабитные маршрутизирующие коммутаторы 3Com Switch 4050/4060, образующие распределенную фабрику по технологии построения ядра локальной сети XRN (eXpandable Resilient Networking). Также на этом уровне может использоваться шассийный коммутатор третьего уровня 3Com Switch 4005.

На уровне серверной группы применяется XRN-фабрика из неблокируемых гигабитных маршрутизирующих коммутаторов SuperStack 3 Switch 4924.

В качестве устройств, обрабатывающих трафик на уровне рабочих групп, используются стекируемые высокопроизводительные Ethernet 10/100 коммутаторы второго уровня с широким перечнем возможностей анализа пакетов вплоть до четвертого уровня и расширенной поддержкой QoS — SuperStack 3 Switch 4400. Стекирование этих коммутаторов (до 8 устройств на стек) реализуется по отказоустойчивой схеме, то есть при выходе из строя одного из устройств работа стека не нарушается и замену устройства можно провести в горячем режиме. Кроме того, поддерживаются «функции через стек» — агрегирование каналов (802.3ad LACP), резервные связи.

Каждый из серверов оснащен двумя гигабитными серверными сетевыми адаптерами по витой паре 3Com Gigabit Server 3C996B-T.

Таким образом, предлагаемую схему сети можно кратко охарактеризовать как «неблокируемая высокопроизводительная сеть L2-L3-L4, основанная только на стандартах, с расширенной поддержкой QoS, обеспечивающая отказоустойчивость на всех уровнях «от центра до края».

«С увеличением размера сети возрастают требования по производительности, масштабируемости, надежности и отказоустойчивости — отмечает Эдуард Луговой, системный инженер представительства 3Com в странах СНГ. — Большинство сетей в России — сети малого и среднего размера, и многие инсталляции сетевого оборудования — фиксированные конфигурации. Однако последние разработки 3Com, например, позволяют строить отказоустойчивые масштабируемые сети по принципу «pay as you grow». Очень яркий пример — новейшие моноблочные неблокируемые гигабитные маршрутизирующие коммутаторы 3Com Switch 4050 и 4060, в которых обеспечивается высокая степень готовности аппаратной платформы за счет поддержки двух блоков вентиляторов и двух резервных источников питания с распределением нагрузки и возможностью горячей замены. Эти коммутаторы, как и устройства семейства SuperStack 3 Switch 4900, могут образовывать распределенную фабрику по технологии XRN. Такая технология позволяет объединить несколько гигабитных коммутаторов в распределенную коммутационную матрицу, работающую как единое целое на всех уровнях, с возможностью ее расширения по мере роста сети без физических ограничений, связанных с применением центрального коммутационного устройства ядра сети».

Один из примеров построения гигабитной сети на базе решения 3Com — проект для ОАО «Башкиргаз». В конце 2001 года руководство этой компании приняло решение о переезде в новый офис, под крышей которого смогли бы разместиться основные структуры холдинга. Перед IT-отделом была поставлена задача проектирования и построения сетевой инфраструктуры, отвечающей возросшим требованиям предприятия.

По словам начальника отдела информационных технологий и телекоммуникаций ОАО «Башкиргаз» Эрнста Султанбекова, вопрос о выборе производителя перед ним не возникал. Четыре года назад при оборудовании старого офиса «Башкиргаза» руководителю отдела IT пришлось отказаться от зашитых в корпоративную политику «Межрегионгаза» коммутаторов Cisco Catalyst из-за их дороговизны. Впрочем, жалеть об этом решении впоследствии не пришлось: выбранные коммутаторы 3Com оказались, помимо экономичности, очень удобными в эксплуатации. В отличие от Cisco Catalyst, которые стекировались при помощи отдельных устройств, 3Com предлагал более продуманную архитектуру построения стека. Наконец, немаловажную роль сыграл и фактор бесплатного обновления ПО для управления устройствами 3Com.

Проект корпоративной сети разрабатывался еще одной дочерней компанией «Башкиргаза» — системным интегратором «БизнесСофт», и предусматривал построение локальной вычислительной сети на активном оборудовании 3Com и организацию спутникового канала связи с корпоративной сетью ОАО «Газпром». Центром корпоративной системы «Башкиргаза» стал гигабитный

24-портовый коммутатор 3Com Switch 4950 с возможностью расширения до 28 портов. Все шесть серверов «Башкиргаза» подключены к сети через центральный коммутатор. После модернизации активного сетевого оборудования специалисты IT-отдела заменили 100-мегабитные карты, стоящие сейчас на сервере базы данных Compaq Proliant 5500, на гигабитные.

Помимо 3Com Switch 4950 в корпоративной сети «Башкиргаза» будут эксплуатироваться несколько 48-портовых коммутаторов 3Com SuperStack 3 Switch 4400. Как рассказывает Эрнст Султанбеков, первоначально в спецификацию закладывалась 24-портовая модель коммутатора из семейства SuperStack 3 Switch 4400, однако сотрудники 3Com вовремя посоветовали дождаться поставок нового релиза данного устройства. Таким образом предприятию удалось более эффективно использовать имеющиеся площади и сократить затраты на стекирование новых коммутаторов.

В новом офисе архитектура сети, по утверждению Эрнста Султанбекова, значительно эволюционировала за счет использования разноуровневых потоков кабеля. Горизонтальная СКС и этажные кроссы служат для сбора и передачи информационных потоков внутри стека. Вертикальная СКС, проходящая по шахтам через все четыре этажа здания, обеспечивает связь между стеками и центральным коммутатором. СКС Signamax категории 5Е, выбранная специалистами «Башкиргаза», позволяет при необходимости перевести рабочие места на гигабитные скорости передачи данных.

Cisco Systems

Решения Cisco Systems поддерживают широкий спектр сред передачи данных.

Серия коммутаторов Catalyst 2900 XL — это полнофункциональная линия коммутаторов 10/100BaseTX с автоматическим выбором скорости передачи. Устройства данной серии могут быть использованы как для создания высокопроизводительных рабочих групп, так и для объединения групп серверов. Для повышения производительности выпускаются модули GBIC, дающие физический интерфейс гигабитного порта.

Ethernet-коммутаторы Cisco 3524 и Cisco 3548 обеспечивают 24 или 48 коммутируемых 100 Мбит/с порта и высокоскоростные гигабитные каналы для подключения к серверам и магистралям. Эти устройства могут использоваться для замены или сегментирования имеющихся концентраторов 100BaseT, чтобы обеспечить выделенную полосу пропускания 100 Мбит/с каждому пользователю или группе пользователей и сохранить капиталовложения, сделанные в адаптеры, проводку и обучение пользователей. Catalyst 3524 и 3548 предлагают два слота расширения, предусматривающие подключение к серверам или магистрали по каналам 100BaseTX, 100BaseFX, 1000BaseT.

Маршрутизаторы серии 3600 обеспечивают доступ к основному офису компании и выпускаются в конфигурациях с двумя, четырьмя и шестью слотами расширения и допускают установку различных модулей ГВС и ЛВС. Модели серии Cisco 1600, выпускаемые в конфигурации на четыре ЛВС/ГВС и имеющие дополнительный слот для модуля ГВС, предлагают аналогичный набор функций для подключения филиалов, однако вместо них рекомендуется использовать модульные маршрутизаторы доступа Cisco серии 1700. Маршрутизаторы серии Cisco 2500, выпускаемые в разных версиях конфигурации, обеспечивают удаленным узлам и мобильным пользователям доступ к филиалам компании. Маршрутизаторы серий Cisco 3600 и 1600 поддерживают взаимозаменяемые модули и предлагают полный набор вариантов ЛВС/ГВС, в том числе для каналов «асинхронный последовательный/синхронный последовательный» и ISDN.

Маршрутизаторы серий Cisco 3600, Cisco 1600 и Cisco 2500 обеспечивают доступ к Интернету пользователям главного офиса и удаленных филиалов. Эти маршрутизаторы поддерживают полный комплект программного обеспечения Cisco IOS, включая расширенные списки доступа, фильтрацию пакетов и учетные записи по операциям, выполненным пользователями. Маршрутизаторы Cisco 2600 предлагают физическую сегментацию ЛВС и поставляются с указанными функциональными программными средствами защиты Cisco IOS. Помимо обеспечения доступа к филиалам, маршрутизаторы серии 3600 обеспечивают соединения с основным офисом для мобильных пользователей и сотрудников, работающих дома, использующих для подключения асинхронные коммутируемые линии связи или каналы ISDN.

Серия коммутаторов Catalyst 5000 — наиболее полнофункциональные решения для коммуникационных центров, центров обработки данных или информационных магистралей. Дополнительный модуль маршрутизации в комбинации с модулем управления позволяет устройствам этой серии работать в режиме коммутации третьего уровня (маршрутизации), что дает возможность использовать их в качестве коммутирующих маршрутизаторов масштаба предприятия.

Маршрутизаторы Cisco старших моделей сочетают исключительную надежность, высокие эксплуатационные параметры и показатели производительности. Все модели серии Cisco 7500 поддерживают обширный спектр интерфейсных процессоров, в том числе Gigabit Ethernet Interface Processor (GEIP). Предусмотрены конфигурации с двумя процессорами RSP (в случае отказа основного RSP, все его функции возлагаются на второй) и двумя блоками питания.

Коммутирующие маршрутизаторы Catalyst 8500 CSR одни из самых последних устройств в арсенале коммутирующих маршрутизаторов масштаба предприятия. Catalyst 8500 CSR определяет новый класс специализированных коммутирующих маршрутизаторов, имеющих неблокирующую архитектуру. В Catalyst 8500 CSR интегрированы возможности коммутации ATM, что делает эти устройства единой промышленной платформой, способной воплотить в себе возможности интеграции данных, голоса и видео.

Маршрутизаторы серии Cisco 12000 GSR предназначаются в первую очередь для построения магистралей с обеспечением QoS, где для подключения клиентов используются современные технологии — xDSL, сети кабельного телевидения. Эта серия также широко используется в качестве магистральных маршрутизаторов в IP-сетях. Поддерживаемые интерфейсы включают в себя порты OC-12 (622 Мбит/с) и OC-48 (2,4 Гбит/с). Устройства данной серии внедрены во многие опорные сети Интернета.

Nortel

Решения от компании Nortel Networks могут инсталлироваться практически на всех участках каналов связи.

Решения для этажных коммутаторов — отказоустойчивый стек, собранный из коммутаторов BayStack 420 или комбинированный стек, в который могут включаться одновременно BayStack 450, 460, 470, Business Policy Switch 2000, последние три модели с расширенной поддержкой QoS, а BayStack 460 обеспечивает возможность передачи в Ethernet линии напряжения для электропитания VoIP терминалов. Отказоустойчивый стек — это объединение коммутаторов с помощью специальных стековых интерфейсов (использование которых не уменьшает количество доступных Gigabit Ethernet интерфейсов). Таких соединений у коммутатора два — в прямом и в обратном направлении. При выходе из строя (или необходимости технического обслуживания) одного из коммутаторов в стеке остальные продолжают работать. Для системы управления стек выглядит единым сетевым устройством, с одним IP-адресом и сквозной нумерацией портов.

Для серверных комнат могут применяться Baystack 380-24T или 380-24F, коммутаторы на 24 интерфейса Gigabit Ethernet. Для IP-магистрали используются Passport 1400, 1600, 8600.

Для каналов связи возможен выбор из интерфейсных опций Gigabit Ethernet, реализованных по GBIC-технологии. Особое внимание необходимо обратить на возможность реализации отказоустойчивых соединений. За основу принята стандартная технология многоканального транкинга (MLT) — IEEE 802.3ad, позволяющая объединить несколько интерфейсов, соединяющих два коммутатора, в одну многоканальную группу с равномерным распределением нагрузки между всеми каналами. Разработки Nortel расширяют стандартную реализацию MLT. Если коммутаторы объединены в комбинированный стек, то MLT группа может включать каналы с различных коммутаторов в стеке. Это позволяет обеспечить дополнительную надежность при соединении коммутаторов с магистралью, резервировать включение серверов.

Еще одно расширение стандарта MLT — технология SMLT (Split MLT), обеспечивающая надежность при включении сетевых устройств в магистраль с двукратным резервированием. Каналы коммутатора, объединенные в MLT-группу, включаются в два магистральных устройства, функционируют параллельно, в режиме равномерного распределения нагрузки. В классическом случае для реализации аналогичного резервирования MLT-соединение использовать невозможно, так как MLT-группа организуется только между двумя коммутаторами, а в случае резервирования необходимо соединить три устройства. Кроме невозможности использовать MLT, нужно также включить механизм ограничения широковещательного трафика — STP-протокол или перейти на Layer 3 маршрутизацию. При использовании STP-протокола один из каналов на магистраль будет заблокирован с целью ограничения широковещательного трафика (предотвращение Broadcast storm). Восстановление сети c STP происходит за время от 7 до 40 с (в зависимости от модификации STP). Переход на Layer 3 маршрутизацию накладывает требование наличия дополнительной функциональности на сетевых устройствах и усложняет схему сети. Использование Layer 3 маршрутизации также не обеспечивает высокой скорости восстановления схемы при аварии (от 5 с до нескольких минут). Технология SMLT в принципе должна решить перечисленные проблемы, поскольку она обеспечивает использование всех сетевых интерфейсов для пропуска трафика и равномерное распределение трафика.

Типовая схема телекоммуникационного проекта с использованием оборудования Gigabit Ethernet от Nortel Networks включает оборудование Layer 2 коммутаторов Baystack/BPS, коммутирующих маршрутизаторов для магистрали Passport, интеллектуальных Layer 2 — Layer 7 коммутаторов Alteon для серверных комнат и решения задач информационной безопасности. Кроме того, для обеспечения безопасности при работе через Интернет используется Contivity-маршрутизатор с функциональностью удаленного доступа. Для построения Extranet VPN или VPN для приложений применяется решение на базе коммутаторов Alteon и Alteon iSD SSL, позволяющих оптимизировать SSL-решения.

В России реализацией проектов с использованием гигабитных решений Nortel занимаются партнеры компании. Кроме того, дистрибьюторы Nortel Networks работают с сетью реселлеров. Это специалисты, выполняющие консультирование, планирование, поставку и техническую поддержку оборудования.

По словам Алексея Собкевича, консультанта по продажам и сетевому инжинирингу представительства Nortel Networks в России, среди основных трудностей, с которыми приходится сталкиваться при интеграции нового оборудования и уже существующего у заказчика: проблемы взаимодействия с другими производителями, связанные с применением нестандартных протоколов. Так, например, на устройствах Cisco используется не стандартный MLT, а его модификация — EtherChannel. Однако Nortel Networks разработал методы взаимодействия по такими протоколам. К примеру, можно включить коммутатор Cisco, реализующий EtherChannel, в стек коммутаторов Nortel, на котором реализуется DMLT. Соединения EtherChannel можно также включить в магистраль по схеме SMLT.

Alcatel

Маршрутизатор Alcatel 7620 PowerRail Distribution Router (PDR), ранее известный как коммутатор Gigabit Ethernet PowerRail 2200 и 5200, создавался для городских сетей (MAN), интернет-провайдеров, коммерческих операторов связи и других провайдеров сетевых услуг. Устройство 7620 обладает широкими возможностями маршрутизации, имеет мощную архитектуру на базе общей памяти с параллельным доступом. Механизм маршрутизации Alcatel 7620 PDR без кеширования поддерживает более 256 тыс. МАС- или IP-маршрутов на порт. Все маршруты обрабатываются по наибольшему префиксу. Это означает, что на одной стойке поддерживается 3 млн маршрутов для подсетей, что вполне достаточно для самых крупных сетей. Маршрутизация осуществляется с помощью традиционных протоколов, таких, как RIP-1/-2, OSPFv2, IPX/RIP, IPX/SAP и BGP4. Маршрутизация с использованием программных средств поддерживается для AppleTalk Phase 2. Alcatel 7620 PDR осуществляет маршрутизацию с помощью матрицы Layer 3 и 4, используя ряд атрибутов, присущих конкретным приложениям.

Коммутатор Alcatel 7220 PowerRail Ethernet Switch (PES), ранее выпускавшийся под названием PowerRail 1000 Gigabit Ethernet Switch, предназначен для поддержки полосы пропускания, необходимой для современных рабочих станций. Этот коммутатор обладает интеллектуальными средствами Layer 3, которые позволяют распределить рабочую нагрузку традиционных маршрутизаторов IP и IPX. Он поддерживает неблокирующую коммутацию с полосой 8 Гбит/с, полную рабочую нагрузку на 20 портах Ethernet с автоматическим распознаванием скорости (10Base-T/100Base-TX) и на 2 портах 1000Base-SX или 1000Base-LX Gigabit Ethernet. Alcatel 7220 PowerRail обеспечивает маршрутизацию со скоростью около 6 млн пакетов в секунду и поддерживает 128 тыс. адресов Layer 2 и маршрутов Layer 3. Эта модель входит в состав продуктовой линейки PowerRail Core и создана для повышения производительности и снижения общей стоимости владения. Как и маршрутизатор распределения Alcatel 7620 PES, устройство 7220 PES решает эти задачи разными способами.