Мини-коммутаторы для сетей Fast Ethernet

Сергей Пахомов, Сергей Самохин

Введение

Методика тестирования

Выбор редакции

Результаты тестирования

   CNet CNSH-500

   CNet CNSH-800

   D-Link DES-1005D

   ELINE 5-port 100/10M N-way Mini Switch Hub-R EL-805X-R\1A

   ELINE 8-port 100/10M N-way Mini Switch EL-808X-R\2A

   GENIUS GS4050N

   GENIUS GS4080N

   Intel InBusiness 8-Port 10/100 Switch (SS101TX8)

   LinkPro SOHO Switch SH-9008V

   SMC EZ Switch 10/100 SMC6405TX

   SMC-EZ108DT EU

   SUPERCOM EP-805X-R

   SVEC FD821

 

В тестовой лаборатории «КомпьютерПресс» проведено тестирование тринадцати неуправляемых двухскоростных мини-коммутаторов. Тестировались: CNet CNSH-500, CNet CNSH-800, D-LinkDES-1005D ELINE 5-port 100/10M N-way Mini Switch Hub-R EL-805X-R\1А, ELINE 8-port 100/10M N-way Mini Switch EL-808X R\2A, GENIUS GS4050N, GENIUS GS4080N, Intel InBusiness 8-Port 10/100 Switch, LinkPro SOHO Switch SH-9008V, SMC EZ Switch 10/100 SMC6405TX, SMC-EZ108DT EU, SURECOM EP-805X-R, SVEC FD821.

Введение

Все течет, все изменяется. Еще несколько лет назад использование коммутаторов для построения локальных сетей считалось дорогим удовольствием, благодаря чему коммутаторы, если и использовались, то в основном как центральное устройство сети. На нижнем уровне иерархии безраздельно господствовали концентраторы. Однако за последние год-два стоимость коммутаторов в расчете на порт значительно снизилась, благодаря чему они стали вытеснять концентраторы с рынка оборудования для построения сетей. В настоящее время коммутаторы эффективно используются не только в качестве центральных устройств, но и на уровне малых рабочих групп, то есть для микросегментации сети. Главным образом здесь используются неуправляемые мини-коммутаторы.

Анализ цен за порт для мини-коммутаторов и аналогичных моделей мини-концентраторов показывает, что они практически совпадают и составляют приблизительно от 15 до 20 долл. США. Впрочем, это и понятно, так как элементная база, используемая в производстве коммутаторов и концентраторов, мало чем отличается друг от друга. Среди компаний, производящих микросхемы для коммутаторов и концентраторов, можно выделить следующие: ADMtek, AMD, AtanTech, Broadcom, Galileo Technology, Intel, Kendin, Realtek, VIA. Анализ элементной базы концентраторов позволил выявить, что в большинстве случаев применяются микросхемы коммутации пакетов, обеспечивающие одновременную коммутацию не более чем двух портов, то есть ту функциональность, которую принято ожидать от концентраторов, но на элементной базе, типичной для коммутаторов. Таким образом, концентратор в современном понимании – это коммутатор, обеспечивающий одновременную коммутацию пакетов не более чем между двумя портами. Соответственно и цены на мини-коммутаторы мало чем отличаются от цен на мини-концентраторы.

В тоже время использование коммутаторов позволяет заметно повысить пропускную способность сети и с легкостью решать задачу масштабирования, то есть добавление новых узлов в сеть.

Основное преимущество коммутаторов перед концентраторами заключается в том, что за счет изменения самого принципа коллективного доступа к среде передачи данных, заложенного в технологии Ethernet, они предоставляют каждому узлу сети выделенную пропускную способность протокола.

Практически все современные коммутаторы сетей Ethernet способны работать в двух режимах: 10 Мбит/с по стандарту Ethernet и 100 Мбит/с по стандарту Fast Ethernet и поддерживают функцию автоопределения, то есть способны самостоятельно «договариваться» с сетевыми адаптерами о режимах работы. При этом поддерживается как полудуплексный, так и полнодуплексный режим работы.

В полудуплексном режиме работы прием и передача кадров осуществляется по одной витой паре, поэтому даже в случае, когда к каждому порту коммутатора подключено по одному компьютеру (микросегментация сети), возможно возникновение коллизий.

Полнодуплексный режим предусматривает одновременную передачу данных в обоих направлениях. Поэтому, если сеть микросегментирована, то есть к каждому порту коммутатора подключено по одному компьютеру, то коллизии в принципе не могут возникать. Узлу разрешается отправлять кадры в коммутатор, когда бы ему это ни потребовалось. Однако в полнодуплексном режиме работы нет механизма саморегулирования трафика и если дополнительно не предусмотреть средств регулирования потока кадров, коммутаторы могут столкнуться с перегрузками.

Для регулирования потока кадров в полнодуплексном режиме работы используется технология Advanced Flow Control, описанная в стандарте IEEE 802.3х.

При работе в полудуплексном режиме коммутатор также может сталкиваться с перегрузками, когда сумма входящих трафиков превышает сумму выходящих. В этом случае для управления потоком кадров коммутатор может использовать два метода, основанных на том, что коммутатор, в отличие от конечных узлов, может нарушать некоторые правила доступа к среде передачи данных.

Первый метод называется методом обратного давления (backpressure). В случае когда коммутатору необходимо «подавить» активность какого-либо порта, он искусственно генерирует коллизии на этот порт, посылая ему jam-последовательности.

Второй метод основан на агрессивном поведении порта коммутатора. Агрессивность поведения порта коммутатора заключается в том, что для доступа к среде передачи данных порт не выдерживает технологической паузы между кадрами. В этом случае порт коммутатора монопольно захватывает шину, направляя конечному узлу только свои кадры, что дает возможность порту коммутатора разгрузить свой внутренний буфер. Отметим, что второй способ управления потоком кадров в настоящее время практически не используется.

Все коммутаторы характеризуются некоторыми общими параметрами, определяющими их производительность. Наиболее важные среди них — это скорость продвижения (forwarding) и фильтрации (filtering), пропускная способность коммутатора (throughput), время задержки передачи кадра, тип коммутации; размер адресной таблицы и размер буферной памяти.

К сожалению, выяснить эти характеристики коммутаторов по технической документации далеко не всегда представляется возможным, особенно если речь идет о неуправляемых мини-коммутаторах.

Как правило, скорость продвижения и фильтрации совпадает с протокольной скоростью соединения, то есть составляет 148 800 пакетов в секунду для сегментов 100 Мбит/с и 14 880 пакетов в секунду для сегментов 10 Мбит/с. При этом речь идет только о передаче кадров минимальной длины. Для кадров максимальной длины, которые преобладают при передаче пользовательских данных, скорость продвижения и фильтрации естественно меньше.

Для неуправляемых мини-коммутаторов реализуется только один способ коммутации. Как правило, это коммутация с промежуточной буферизацией. При таком способе коммутации кадр поступает в буфер входного процессора порта, где по контрольной сумме проверяется на наличие ошибок. Если ошибки не обнаружены, пакет передается на выходной порт. Этот способ коммутации, хотя и не самый скоростной, но гарантирует фильтрацию от ошибочных кадров.

В начало В начало

Методика тестирования

Для нашего тестирования мы отобрали неуправляемые двухскоростные мини-коммутаторы Ethernet 10/100 Мбит/с с функцией автоопределения и количеством портов от 5 до 8. Такие коммутаторы используются для построния сетей начального уровня на низшем уровне иерархии, то есть для микросегментации или для построения маленьких (домашних) сетей. Подробные технические характеристики концентраторов представлены в табл. 1.

Тестирование коммутаторов проводилось в два этапа. На первом этапе оценивалась интегральная производительность коммутатора при работе в реальной сети, на втором этапе, который условно можно назвать функциональным тестированием, сравнивались функциональные возможности и дизайн.

Для проведения тестирования разворачивалась одноранговая локальная сеть Fast Ethernet, состоящая из пяти одинаковых по конфигурации рабочих станций с операционной системой Microsoft Windows 2000 Professional SP1 и коммутатора. На всех компьютерах устанавливались одинаковые сетевые адаптеры 3Com EtherLink 3C905B.

Тестирование производительности коммутаторов проводилось с помощью утилиты IOmeter, разработанной компанией Intel. Утилита позволяет генерировать и контролировать сетевой трафик высокой интенсивности. Контроль трафика осуществляется не непосредственно, а через дополнительные параметры настройки выполняемой задачи. Такими настройками являются: размер данных, над которыми выполняются файловые операции ввода-вывода (Transfer Request Size), тип выполняемой операции — последовательное чтение, выборочное чтение, последовательная запись, выборочная запись, а также смесь этих операций в процентном соотношении, время задержки между выполнением указанных задач. В нашем тестировании для получения максимально интенсивного трафика мы использовали операции последовательного  чтения с размером данных в 64 Кбайт при нулевом времени задержки. Кроме того, утилита позволяет организовать сетевое взаимодействие не только между двумя конечными узлами сети или сгенерировать сетевой трафик со стороны нескольких конечных узлов в направлении к серверу и обратно (как большинство других утилит), но и имитировать одновременное сетевое взаимодействие между всеми узлами сети. Именно в таком режиме работы, то есть когда каждый компьютер сети одновременно в псевдопараллельном режиме общается со всеми остальными компьютерами сети, на коммутатор ложится основная нагрузка.

При тестировании использовалось несколько режимов работы коммутатора. В первом тесте коммутатор работал в своем «естественном» полнодуплексном режиме на скорости соединения 100 Мбит/с. В этом тесте каждый из пяти подключенных к коммутатору компьютеров генерировал трафик на все остальные компьютеры. В итоге в сети имитировалось одновременное взаимодействие всех компьютеров друг с другом.

Во втором тесте проверялась способность коммутатора работать в полудуплексном режиме на скорости соединения 100 Мбит/с. Несмотря на то что все современные сетевые адаптеры поддерживают полнодуплексный и полудуплексный режимы работы, к портам мини-коммутатора в редких случаях могут подключаться концентраторы, образующие единый домен коллизий. В этом случае взаимодействие между коммутатором и концентратором происходит в полудуплексном режиме. Для имитации полудуплексного режима работы на всех сетевых адаптерах принудительно был задан именно этот режим, а максимальная нагрузка на коммутатор, как и в первом тесте, достигалась за счет одновременного взаимодействия всех компьютеров между собой.

Кроме того, производилось тестирование способности коммутаторов осуществлять взаимодействие между сегментами 10 и 100 Мбит/с. Для этого использовались два компьютера, на одном из которых сетевая карта при помощи драйвера принудительно устанавливалась в режим 10 Мбит/с. Данные передавались сначала из сегмента 100 Мбит/с на сегмент 10 Мбит/с, а затем направление менялось на обратное.

Во всех тестах оцениваемой характеристикой являлся суммарный сетевой трафик, проходимый через коммутатор.

На втором этапе тестирования коммутаторы сравнивались друг с другом по своим функциональным возможностям, дизайну и такому немаловажному критерию, как «цена за порт».

Под функциональными возможностями и дизайном коммутатора понималось прежде всего наличие индикаторов состояния портов, их количество и способность отображать такие параметры, как сетевую активность порта, полнодуплексный/полудуплексный режим работы, обнаружение коллизий, скорость работы порта и т.д.

Под дизайном коммутатора понималось прежде всего соответствие количества портов и размеров коммутатора, удобство расположения индикаторов, возможность настенного крепления коммутатора и в последнюю очередь — внешний вид концентратора.

Оценка за функциональность и дизайн выставлялась по 10-балльной шкале.

Для того чтобы иметь возможность сравнивать коммутаторы между собой не по отдельным характеристикам — результатам тестирования, а в целом, необходимо для каждого коммутатора рассчитать интегральный показатель качества. Такой обобщенный показатель качества должен включать в себя результаты сравнения коммутаторов по отдельным характеристикам. С этой целью для каждой оцениваемой характеристики коммутатора вычислялся ее безразмерный показатель качества. Формулы, позволяющие вычислить показатель качества каждой отдельной характеристики, приведены в табл. 2. Такие безразмерные показатели качества позволяют сравнивать коммутаторы друг с другом лишь по отдельным характеристикам, причем, поскольку показатели качества нормируются на максимальное значение в группе сравниваемых коммутаторов, максимальный результат равен единице.

Учитывая, что разные характеристики коммутатора имеют различную значимость, для каждой характеристики определялся ее весовой коэффициент, являющийся показателем значимости. Весовые коэффициенты выражаются в процентах или в долевых частях, но так, чтобы сумма всех весовых коэффициентов была равна 100%, или соответственно 1. Тогда интегральный показатель качества коммутатора вычисляется как сумма произведений показателей качества отдельных характеристик и соответствующих весовых коэффициентов. Для удобства сравнения интегральных показателей качества они нормируются на максимальное значение в группе сравниваемых коммутаторов так, что максимальное значение равно единице.

Рассчитанные по описанной выше методике нормированные интегральные показатели качества использовались при выборе самого качественного коммутатора. Результаты оценки отдельных характеристик и интегральный показатель качества коммутаторов представлены в табл. 3.

В начало В начало

Выбор редакции

В анализируемой нами группе коммутаторов лучшими оказались два: Intel InBusiness 8-Port 10/100 Switch (SS101TX8) и LinkPro SOHO Switch SH-9008V. Оба коммутатора отличались высокой производительностью. Коммутатор LinkPro SOHO Switch SH-9008V, кроме того, обладает достаточно низкой стоимостью в расчете на порт. Именно на эти две модели коммутаторов пришелся «Выбор редакции».

В начало В начало

Результаты тестирования

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3

Интегральные показатели качества коммутаторов

1999 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2001 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2002 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2003 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2004 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2005 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2006 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2007 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2008 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2009 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2010 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2011 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2012 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2013 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Популярные статьи
КомпьютерПресс использует