Библиотека Интернет Индустрии I2R.ru

Тема данного обзора — устройства, предназначенные для построения ЛВС крупных организаций. Речь пойдет прежде всего о новинках этого рынка. Первоначально коммутаторы использовались в ЛВС для повышения производительности последних, поскольку обеспечивали лучшие характеристики по сравнению с концентраторами и «коаксиалом», хорошо знакомым специалистам (10Base2).Однако со временем на коммутаторы стали возлагать все более сложные задачи. Девиз современных ЛВС — применяйте коммутацию везде, где только возможно; маршрутизацию — исключительно по необходимости. Время серверов с множеством сетевых карт для маршрутизации между сегментами сети безвозвратно уходит в прошлое.Классические коммутаторы работают на втором (канальном) уровне модели OSI. Они решают следующие основные задачи: буферизация входящего трафика, построение таблицы физических (MAC-) адресов станций, подключенных к их портам, выдача кадров на порты в соответствии с таблицей MAC-адресов


Такие коммутаторы обладают высоким быстродействием, поскольку не обрабатывают IP-пакеты, а лишь направляют кадры Ethernet с одного порта на другой. Они способны передавать данные со скоростью работы физического интерфейса (wire speed). Если такой режим поддерживается одновременно на всех портах, то устройство называют неблокируемым, поскольку оно не сбрасывает кадры при максимальной нагрузке. На это свойство следует обращать особое внимание, так как далеко не каждое устройство, даже среди моделей широко известных марок, обладает такими возможностями, а трафик в сети имеет тенденцию неуклонно возрастать.
Однако неблокируемые коммутаторы не способны избавить сеть от "узких мест", обусловленных наличием в ЛВС маршрутизаторов (исключение составляют устройства доступа к WAN-сетям). Обычные программные маршрутизаторы анализируют каждый поступающий IP-пакет данных, прежде чем определить пункт назначения пакета и направить его по определенному пути. Проблема состоит в том, что такие маршрутизаторы способны обрабатывать всего несколько сотен тысяч пакетов в секунду, а современные ЛВС на базе Fast/Gigabit Ethernet требуют гораздо большей производительности.
Коммутаторы уровня 3, или маршрутизирующие коммутаторы (иногда их называют коммутирующими маршрутизаторами и даже IP-коммутаторами) выполняют одновременно функции и коммутации, и маршрутизации. Они работают на третьем, сетевом уровне модели OSI, на котором, в частности, определяются IP-адреса и пакеты. Такие коммутаторы создаются на базе специализированных интегральных микросхем и "коммутационных матриц". Кроме того, в них используются быстродействующие RISC-процессоры и другие элементы, позволяющие достичь высокой скорости маршрутизации.
Коммутаторы уровня 3 могут с успехом заменить маршрутизаторы, объединяющие сегменты ЛВС. Так, по утверждению компании Avaya, ее коммутатор Cajun P550 по сравнению с традиционными маршрутизаторами повышает скорость обмена данными между сегментами ЛВС в 10-100 раз.
Таким образом, коммутаторы уровня 3, как правило, обеспечивают высокую (по сравнению с традиционными маршрутизаторами) скорость маршрутизации для протоколов IP/IPX, малую задержку, а также позволяют организовывать виртуальные локальные сети (VLAN). При этом поддерживаются следующие протоколы маршрутизации: RIP, RIPv2, OSPF (некоторые производители предусматривают даже поддержку BGP - Border Gateway Protocol), а также протоколы многоадресного вещания - IGMP (Internet Group Management Protocol), PIM (Protocol Independent Multicast) и DVMRP (Distance Vector Multicast Routing Protocol).
Еще одно преимущество коммутаторов 3-го уровня - возможность обеспечения гарантированного качества обслуживания (QoS) для различных типов трафика (при коммутации на уровне 2 эта функция нереализуема).
Наиболее совершенные коммутаторы уровня 3 позволяют осуществлять одновременную фильтрацию трафика для уровней 2, 3, 4 и даже выше, а значит, и гарантированную доставку критически важных данных.
Использование функций уровня 4 позволяет управлять трафиком. Целесообразность совмещения функций, реализуемых на четвертом уровне, с функциями коммутации и маршрутизации (уровни 2 и 3) обусловлена тем, что с точки зрения предотвращения перегрузок в сети может оказаться полезной способность системы анализировать информацию транспортного и более высоких уровней. Подобный анализ позволяет различать трафик протоколов высших уровней: HTTP, FTP, SMTP. Классификация трафика по приложениям и/или пользователям требует перехода на еще более высокие уровни. Такие коммутаторы способны, например, блокировать трафик потокового аудио или видео (mp3/MPEG4) для обеспечения своевременной доставки пакетов критически важных приложений.
Особое место среди коммутаторов верхних уровней занимают устройства с поддержкой портов Gigabit Ethernet, создание которых стало возможно только благодаря технологическому прорыву в сфере разработки специализированных микропроцессоров.
Ведущие производители коммутаторов, такие как 3Com, Сisco Sys-tems, Riverstone Networks (образовалась после разделения Cabletron Systems), Hewlett-Packard, IBM и Nortel Networks, пошли по эволюционному пути, добавив порты Gigabit Ethernet и модули коммутации 3 и 4-го уровней в коммутаторы уровня 2. Одновременно на рынке появились новые компании, которые сразу начали выпускать Gigabit-Ethernet-коммутаторы 3-4-го уровней, однако у нас они пока мало известны.
Коммутаторы Gigabit Ethernet уровня 3 предназначены для использования в качестве коммутаторов магистральной сети предприятия, а также для подключения серверных ферм (групп серверов, расположенных в одном помещении и соединенных между собой для выполнения общих приложений).
Далее мы рассмотрим 48-портовые коммутаторы Fast Ethernet, которые поддерживают ряд функций 3 и 4-го уровня (табл. 1). Интересно, что в устройствах этого класса функции 3-го уровня практически не предусмотрены (из соображений экономии). Действительно, в сегменте 100 Мбит/с, состоящем из 48 узлов, в маршрутизации, как правило, нет необходимости, зато функции 4-го уровня позволяют обеспечить требуемое качество обслуживания трафика критически важных приложений.



Продукция этой компании, еще недавно переживавшей не лучший период своей истории, сейчас занимает прочное, на наш взгляд, положение в обсуждаемом секторе украинского рынка благодаря относительно невысокой стоимости устройств.
В конце прошлого года 3Сom представила ряд новых коммутаторов SuperStack 3 серий 4300/4400, которые пришли на смену серии 3300. Основное преимущество новой линейки - производительность. Коммутаторы серий 4300/4400 являются полностью неблокируемыми, чего не скажешь о 3300 - их производительность никогда широко не афишировалась производителем.
Очень интересное решение из новой линейки - стекируемые коммутаторы 4400 с возможностями коммутации на 2 и 4-м уровне. 24-портовая версия способна обрабатывать до 6,6 млн. кадров в секунду, а 48-портовая - до 10 млн. Все модификации имеют компактный корпус высотой 1U и снабжены двумя слотами для установки модулей расширения 1000Base-T/SX/LX и 100Base-FX и отказоустойчивого модуля для объединения в стек. В одном стеке может размещаться до 192 портов Fast Ethernet.
В каждом из этих коммутаторов предусмотрена возможность объединения портов для создания единого высокоскоростного канала связи с другим коммутатором или сервером. Поддерживаются виртуальные локальные сети на базе стандарта IEEE 802.1Q и резервирование соединений на основе "быстрого" протокола Spanning Tree (IEEE 802.1w), а также возможность установки дополнительных резервных блоков питания.
Рассмотрим возможности устройства по коммутации на 4-м уровне. Своевременная доставка критически важного трафика обеспечивается благодаря поддержке технологии Advanced Class of Service, наличию четырех очередей на каждый порт, поддержке приоритизации на канальном уровне (802.1р) и возможности многоуровневой классификации пакетов.
ПО 3Com Network Supervisor позволяет сконфигурировать коммутаторы SuperStack 3 Switch 4400 для автоматического обнаружения критичных видов трафика, например электронной почты или данных ПО SAP, и назначить им приоритеты внутри корпоративной ЛВС. С другой стороны, можно заблокировать нежелательный трафик, например потоковое аудио.
Имеется система контроля и управления на основе SNMP или Web-интерфейса, встроенные средства RMON, а также фирменное ПО 3Com Transcend Network Supervisor.
Удачно вписывается в рассматриваемую категорию устройств линейка маршрутизирующих коммутаторов Rapier компании Allied Telesyn.
Наиболее интересна, на наш взгляд, модель Rapier 48i. Данный коммутатор имеет 48 портов Fast Ethernet с автоопределением скорости, а также два слота для гигабитных модулей расширения. С коммутатором поставляется полный набор гигабитных интерфейсов: 1000Base-SX для многомодового оптоволокна, 1000Base-LX для одномодового и "медный" модуль 1000Base-T.
Коммутатор имеет встроенный RISC-процессор 200 МГц и 2 Мб буферной памяти. Все функции коммутации 2 и 3-го уровня выполняются на базе ASIC, что позволило добиться высоких показателей производительности на этих уровнях - 10 млн. кадров в секунду при пропускной способности шины коммутатора 19,2 Гбит/с.
Несложные расчеты показывают, что коммутатор является полностью неблокируемым: максимальная производительность для портов 100 Мбит/с составляет 148 800 кадров/с, а для гигабитных - 1 488 000 кадров/с. Устройство поддерживает 8192 MAC-адреса и 2048 IP-адресов.
В коммутаторе предусмотрен широкий набор средств для обеспечения необходимого качества обслуживания и оптимизации пропускной способности: приоритизация трафика 802.1p (четыре очереди на каждый порт), управление потоком 802.3x, фильтрация многоадресного трафика (протоколы IGMP и PIM-DM/SM). Поддерживается до 255 виртуальных ЛВС (что немаловажно для больших сетей) на основе стандарта 802.1Q, а также резервирование соединений на основе протокола остовного дерева (802.1D).
Среди других возможностей - обеспечение QoS на высших уровнях: обработка полей IP TOS, поддержка протокола RSVP (Resource Reservation Protocol), анализ заголовков ТСР и т.д. Поддерживаются протоколы маршрутизации RIP, OSPFv2, BGP4 (опционально), VRRP (Virtual Router Rеdundancy Proto-col) и DVMRP, оптимизирующий доставку мультимедийного трафика. В качестве дополнительных возможностей доступны функции маршрутизации протоколов IPX и Apple-Talk, а также межсетевого экрана (!).
Отличительная черта данного коммутатора - широкие возможности управления: поддержка RMON, управления через консоль, Telnet, SNMP, а также через Web-интерфейс. Для безопасного удаленного управления предусмотрен сервер SSH v. 2.0 (SSH - Secure Shall) и аутентификация на базе RADIUS. Пропускная способность входных портов варьируется от 64 Кбит/с до физической скорости порта, гигабитных выходных портов - от 1 Мбит/с.
Отметим также возможность объединения портов (802.3ad) для создания высокоскоростных каналов связи с серверами или магистралью и функцию зеркалирования портов: трафик одного порта можно перенаправить на другой, что очень удобно в плане мониторинга трафика и подключения различных сетевых анализаторов.
Как всегда на высоте фирменная светодиодная индикация состояния портов. Стоит упомянуть и о возможности установки внешнего резервного блока питания, а также внутреннего на -48 В.
Недавно представленное семейство интеллектуальных коммутаторов Ethernet Cisco Catalyst 2950 включает моноблочные устройства, допускающие установку в отказоустойчивый стек. У каждого из них 24-48 портов Fast Ethernet и два слота для модулей Gigabit Ethernet. Максимальная производительность этих устройств составляет 10 млн. кадров в секунду.
Коммутаторы способны выполнять интеллектуальные функции, такие как расширенная поддержка качества обслуживания, классификация трафика (по следующим признакам: MAC/IP/TCP/UDP-адрес или порт, поле IP-TOS, метки 802.1p), ограничение полосы (rate-limiting), фильтрация и управление многоадресным трафиком (IGMP).
Для выполнения высокоэффективной маршрутизации IP-трафика в сетях среднего размера компания Cisco рекомендует использовать Cata-lyst 2950 в сочетании с коммутаторами серии Catalyst 3550. Коммутаторы третьего уровня Ethernet Cisco Catalyst 3550 - это стекируемые устройства, предназначенные для работы в корпоративных сетях, с 24-48 портами Fast Ethernet и двумя слотами для модулей Gigabit Ethernet, либо только 10 портами Gigabit Ether- net и двумя слотами для модулей.
Catalyst 3550 с 48 портами Fast Ethernet обрабатывает до 10,1 млн. кадров/с; версия с 12 портами Gi-gabit Ethernet - 17 млн. кадров/с. Эти коммутаторы, аналогично Cata-lyst 2950, обеспечивают расширенную поддержку качества обслуживания, возможность ограничения скорости портов (rate-limiting), поддерживают решения Cisco для контроля доступа к сети на базе протокола RADIUS и стандарта 802.1x, управление многоадресным трафиком (IGMP) и высокопроизводительную маршрутизацию IP-трафика (протоколы RIPv1, RIPv2, OSPF, IGRP, (Interior Gateway Routing Protocol) EIGRP, PIM-SM/DM, DVMRP).
Программное обеспечение Cisco Catalyst 3550, Enhanced Multilayer Image (EMI), позволяет организовать в корпоративной сети аппаратную однонаправленную (unicast) и широковещательную (multicast) IP-маршрутизацию, маршрутизацию между ВЛВС, трассируемые списки контроля доступа (RACLs), маршрутизацию с горячей заменой (HSRP - Hot Standby Router Protocol). Cisco Catalyst с портами Gigabit Ethernet поставляется с предустановленным EMI. Конфигурации без Gigabit Ethernet могут поставляться как с предустановленным EMI, так и без него (возможна последующая инсталляция этого ПО).
Расширенное программное обеспечение Cisco Cluster Management Suite (CMS), встроенное в Cisco Catalyst серий 2950 и 3550, включает ряд "мастеров" конфигурирования, упрощающих реализацию объединенных приложений и сетевых сервисов.
Компания Enterasys представлена в данном обзоре недавно выпущенным устройством серии Vertical Horizon VH-2402-L3. Это 24-портовый коммутатор 10/100 Мбит/с с двумя модулями расширения; индекс L3 свидетельствует о возможностях коммутации третьего уровня.
Коммутатор построен на базе процессора Toshiba TX3927, имеет буфер объемом 16 Мб и таблицу MAC-адресов на 8 тыс. записей. Производительность внутренней шины составляет 9 Гбит/с, что обуславливает суммарную производительность 6,6 млн. 64-байтных кадров/с. Таким образом, это полностью неблокируемый коммутатор.
Устройство имеет 24 порта 10/100 Мбит/с с автоматическим определением скорости (100Base-TX или 10Base-T), а также режима дуплекса. На всех портах поддерживается управление потоком IEEE 802.3x и приоритизация трафика 802.1p, для чего организуется четырехуровневая очередь.
Порты Gigabit Ethernet поставляются как дополнительные модули, которые могут быть установлены в свободный слот на передней панели коммутатора. Имеются оптические порты 1000Base-LX/SX/Т. До четырех портов 100 Мбит/с или два гигабитных могут быть объединены в высокопроизводительный дуплексный "транк" для соединений коммутатор-коммутатор или сервер-коммутатор. Коммутатор поддерживает ВЛВС стандарта IEEE 802.1Q.
Поддерживается маршрутизация IP-трафика по протоколам RIP-1/ RIP-2, а также фильтрация многоадресного трафика IGMP.
Линейка ProCurve компании Hewlett-Packard недавно пополнилась новой серией модульных коммутаторов - 4100gl. Рассмотрим наиболее интересное устройство этой серии - 48-портовый модульный коммутатор 4148gl 10/100 Мбит/с.
Коммутатор имеет два свободных слота для установки дополнительных 24-портовых модулей 10/100 Мбит/с, модулей 1000Base-LX/SX/T или модуля стекирования, а также модулей 100Base-FX. Пропускная способность шины составляет 18 Гбит/с, что обеспечивает обработку до 35 млн. 64-байтных кадров в секунду. "Сердцем" коммутатора является процессор Motorola PowerPC с тактовой частотой 200 МГц. Объем буферной памяти составляет 16 Мб для гигабитных модулей и 512 Кб для модулей 10/100, размер таблицы MAC-адресов - 8 000 записей.
Чтобы ограничить передачу группового широковещательного трафика (например, видео), используется протокол группового вещания - IGMPv2.
В коммутаторе реализована поддержка различных видов ВЛВС - на базе портов, MAC-адресов, а также 802.1Q; кроме того, поддерживается аутентификация пользователей, подключенных к портам коммутатора по протоколу RADIUS (стандарт IEEE 802.1x). Объединение портов по стандарту 802.3ad и Cisco Fast EtherChannel позволяет повысить пропускную способность магистральных линий связи. Для резервирования сетевых соединений используется недавно стандартизованный алгоритм остовного дерева с быстрой сходимостью - IEEE 802.1w. Приоритизация трафика поддерживается на канальном уровне - на базе стандарта 802.1p. Возможно управление потоками кадров в дуплексном режиме согласно стандарту 802.3х.
Предусмотрены различные способы управления коммутатором: через SNMP, Web-интерфейс, консоль. Кроме того, поддерживается мониторинг: четыре группы RMON, SMON (Switch Monitoring) и протокол CDP (Cisco Discovery Protocol). При удаленном управлении поддерживается защищенное соединение через протокол SSH.
Высокий коэффициент готовности коммутатора обеспечивается за счет резервирования блоков питания и возможности горячей замены модулей. Особо следует отметить заявленную поддержку нового протокола iSCSI для сетей SAN, а также обещанные производителем возможности IP-маршрутизации между VLAN, которые должны появиться в ближайшем обновлении ПО коммутатора.
В апреле этого года Nortel Net-works представила новую серию модульных стекируемых коммутаторов BayStack 470, пришедших на смену когда-то очень популярным, но уже устаревшим морально BayStack 450.
Модульный коммутатор BayStack 470-48T имеет 48 портов 10/100 Мбит/с с автоопределением скорости подключаемых устройств, два слота для установки гигабитных интерфейсных модулей (GBIC), а также, в отличие от 450-й серии, встроенный модуль для стекирования. В стек можно объединить до 8 устройств и получить таким образом до 384 портов Fast Ethernet.
Устройство может обрабатывать до 3,2 млн. 64-байтных Ethernet-кадров в секунду; это практически единственная в нашем обзоре модель, поддерживающая до 16 тыс. MAC-адресов.
Замечательной особенностью коммутаторов BayStack 470 является способ их стекирования. Каждый стековый модуль имеет два интерфейса, один из которых подключается к следующему устройству в стеке, а другой к предыдущему. У верхнего и нижнего коммутатора в стеке свободные порты также соединены, так что образуется своеобразное кольцо (рис. 1). Такое решение позволяет обеспечить работоспособность стека даже при полном выходе из строя одного из коммутаторов.
Коммутатор предоставляет широкие возможности конфигурирования виртуальных ЛВС. Может быть создано до 256 ВЛВС на базе портов или MAC-адресов, поддерживается также стандарт 802.1Q. Благодаря поддержке функций качества обслуживания (QoS) и фильтрации многоадресного трафика (IGMP) возможна интеграция голоса, видео и данных в одной сети.
Остановимся подробней на механизмах качества обслуживания, реализованных в BayStack 470. Коммутатор может маркировать Erthernet- -кадры в соответствии с различными классами обслуживания в зависимости от следующих параметров: значение поля TOS IP-пакета; IP-адрес источника/назначения или подсети; тип протокола (TCP/UDP/IGMP); значение TCP/UDP-адреса; тип Ether-net-кадра (IP/IPX); номер ВЛВС. Сопоставление значения поля ToS IP-пакета и метки Ethernet-кадра 802.1p выполняется аппаратно на базе заказных микропроцессоров (ASIC).
Правила QoS задаются через удобный графический интерфейс, позволяющий значительно упростить этот процесс в сравнении с использованием режима командной строки. Можно ограничить интенсивность входящего трафика в соответствии с типом QoS; на магистральных портах поддерживается функция управления полосой пропускания - traffic shaping.
Особое внимание разработчики данной модели уделили надежности и безопасности, приняв с этой целью ряд конструктивных мер. Каждое устройство в стеке хранит всю информацию об общей конфигурации стека, благодаря чему стек сохраняет работоспособность даже в случае выхода из строя какого-либо из компонентов.
Технология MultiLink Trunking позволяет подключать коммутаторы друг к другу или сервер к стеку, используя несколько физических линий, которые с точки зрения логической структуры сети представляют собой одно соединение. Для протокола остовного дерева это также одно логическое соединение, поэтому в случае обрыва физической линии внутри соединения реконфигурации сети не происходит. Таким образом, Multi-Link Trunking позволяет организовывать высоконадежные соединения между коммутаторами и серверами с малым временем восстановления (менее секунды). Для организации одного соединения MultiLink Trunking могут быть использованы порты разных коммутаторов, установленных в один стек. Поэтому даже при выходе из строя одного из коммутаторов стека работа критически важных сетевых приложений не нарушится.
Для резервирования соединений и распределения нагрузки в ЛВС поддерживается несколько копий протокола остовного дерева (до 8). Кроме того, можно установить в коммутатор резервный блок питания с автоматическим переключением.
Коммутатор поддерживает аутентификацию пользователей по протоколу RADIUS (стандарт 802.1x), а также новейшую, третью версию протокола SNMP, что обеспечивает высокий уровень безопасности.
Управление коммутаторами Bay-Stack 470 осуществляется с помощью платформы Optivity, разработанной Nortel Networks. Для управления используется протокол SNMP, а мониторинг и анализ сетевого трафика обеспечиваются за счет поддержки протокола RMON (4 группы на каждом порту: Alarms, Events, History и Statistics). В устройстве реализовано Web-управление, что позволяет сетевому администратору получать информацию с коммутатора при помощи Интернет-браузера.
К несомненным преимуществам устройства можно отнести наличие оптических модулей 1000Base-XD/ZX, обеспечивающих дальность связи до 40 и 80 км соответственно. А вот отсутствие модулей 1000Base-T - минус; будем надеяться, что они появятся в ближайшем будущем.