Коммутаторы второго уровня Ethernet 10/100 Мбит/с
Методика тестирования коммутаторов
HP ProCurve switch 2524 (model j4813A)
3Com OfficeConnect Dual Speed Switch 16 (Model 3C16735B)
ELINE 16-port 100/10M N-way Rack Mount Switch Hub EL-816DX-A\2A
Intel Express 410T Standalone Switch
SMC EZ Switch 10/100 SMC EZ1024DT
Стековые коммутаторы Cajun P330
В тестовой лаборатории «КомпьютерПресс» проведено тестирование
управляемых и неуправляемых коммутаторов второго уровня Ethernet 10/100 Мбит/с.
Среди управляемых коммутаторов были протестированы: Cisco Catalyst C2924-XL;
D-Link DES-1218; HP ProCurve switch 2524 (model j4813A); Intel Express 510T;
SVEC FD1620-24.
Среди неуправляемых коммутаторов были протестированы: 3Com OfficeConnect Dual
Speed Switch 16 (model 3C16735B); CNet PowerSWITCH CNSH-1600; CNet PowerSwitch
CNSH-2400; ELINE 16-port 100/10M N-way Rack Mount Switch Hub EL-816DX-A\2A;
Intel Express 410T Standalone Switch; LinkPro OfficeSwitch 24T; PRIME PS-1024;
SMC EZ Switch 10/100 SMC EZ1024DT.
Введение
В условиях последовательного развития инфраструктур малого и среднего бизнеса все большее значение приобретает построение локальных сетей на низшем уровне иерархии, то есть сетей начального уровня, рассчитанных на небольшой офис или отдел. Сегодня стало очевидным, что подавляющее большинство таких сетей построены по технологии Ethernet. Классическая технология Ethernet подразумевает режим коллективного доступа к среде передачи данных с опознанием несущей и обнаружением коллизий (carrier-sense-multiply-access with collision detection, CSMA/CD). Все компьютеры сети имеют возможность получать данные одновременно, однако в конкретный момент времени передавать данные на общую шину может только один компьютер в сети. Основным недостатком классической технологии Ethernet является сам принцип ее функционирования — в результате коллективного доступа к среде передачи данных увеличение числа пользователей снижает производительность сети.
Классическая технология Ethernet в полной мере реализована в сетях, построенных на концентраторах. При этом подразумевается, что все компьютеры сети работают в полудуплексном режиме, образуя единый домен коллизий.
Сеть, построенная на основе концентратора и объединяющая в себе несколько десятков клиентов, может оказаться недееспособной в том смысле, что скорость передачи данных в такой сети будет неприемлемо низкой или некоторым клиентам будет вообще отказано в доступе к сетевым ресурсам. Известно, что работа в классических сетях Ethernet может быть эффективной при коэффициенте загруженности сети, не превышающем 40%. Повысить производительность сети частично можно за счет перехода на более скоростные протоколы передачи данных. Однако это не решает проблемы масштабируемости сети, так как увеличение скорости передачи данных не изменяет принципа функционирования, если только эта сеть не построена на базе коммутатора.
В отличие от концентраторов коммутаторы являются более интеллектуальными устройствами, способными анализировать адрес назначения кадра и передавать его не всем станциям сети, а только адресату.
Конструктивно коммутатор представляет собой многопортовое устройство, предназначенное для деления сети на множество сегментов коллизий. В сетях Ethernet коммутаторы используют в своей работе алгоритм прозрачного моста (transparent bridge), регламентированного в стандарте IEEE 802.1D. Этот алгоритм подразумевает, что коммутатор «обучается» в процессе работы и строит свою адресную таблицу (таблицу MAC-адресов, Filtering Database) на основе пассивного наблюдения за трафиком, циркулирующим в сети.
Построив таблицу MAC-адресов, коммутатор может передавать полученные кадры не на все порты, а только по адресу назначения. Если на порт коммутатора поступает кадр с адресом назначения, приписанным к другому порту коммутатора, то кадр передается между портами. Такой процесс называется продвижением кадра (forwarding). Если же коммутатор определяет, что адрес назначения приписан к тому порту, на который поступил данный кадр, то кадр отбрасывается или отфильтровывается, то есть удаляется из буфера порта. Такой процесс называется фильтрацией (filtering).
Основное преимущество коммутаторов перед концентраторами заключается в том, что за счет изменения самого принципа коллективного доступа к среде передачи данных коммутаторы позволяют решать задачу масштабируемости сети и повышения ее производительности и пропускной способности. Фактически коммутаторы устраняют главный недостаток технологии Ethernet, предоставляя 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. При этом поддерживается как полудуплексный, так и полнодуплексный режим работы.
В полудуплексном режиме работы прием и передача кадров осуществляется в различные моменты времени, хотя и по разным витым парам, поэтому даже в случае, когда к каждому порту коммутатора подключено по одному компьютеру (микросегментация сети), возможно возникновение коллизий. При этом доменом коллизий являются сам порт коммутатора, порт сетевого адаптера и собственно сетевой кабель. Коллизия в этих условиях может возникнуть, если сетевой адаптер и порт коммутатора одновременно или почти одновременно начинают передачу кадров, решив, что кабель не занят.
В полнодуплексном режиме работы такая ситуация не считается коллизией, поскольку данный режим предусматривает одновременную передачу данных в обоих направлениях. Таким образом, если сеть микросегментирована, то есть к каждому порту коммутатора подключено по одному компьютеру, то коллизии в принципе возникать не могут. Узлу разрешается отправлять кадры в коммутатор, когда бы ему это ни потребовалось. Однако при этом отсутствует механизм регулирования потока от каждого узла. Действительно, ведь при разделении среды передачи данных всеми узлами сети трафик саморегулировался тем, что по мере повышения интенсивности генерации трафика некоторыми узлами повышалась и вероятность перехода этих узлов в режим ожидания.
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 применяется технология Advanced Flow Control, описанная в стандарте IEEE 802.3х. Эта технология использует для контроля потока кадров со стороны коммутатора команды «Приостановить передачу» и «Возобновить передачу». Сетевой адаптер или порт коммутатора, поддерживающий стандарт IEEE 802.3x, получив команду «Приостановить передачу», прекращает передавать кадры до получения команды «Возобновить передачу».
При работе в полудуплексном режиме коммутатор также может сталкиваться с перегрузками, когда сумма входящих трафиков превышает сумму выходящих. Однако при полудуплексном режиме технология Advanced Flow Control неприемлема, так как передача и прием кадров осуществляются по одной витой паре. 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 (сигнал jabber).
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. Естественно, что сам конечный узел прекращает генерацию кадров, что дает порту коммутатора возможность разгрузить свой внутренний буфер.
С конструктивной точки зрения современные коммутаторы выполняются в виде комбинаций трех типовых схем: с коммутационной матрицей, с общей шиной и с разделяемой многовходовой памятью.
В схеме с коммутационной матрицей каждый порт коммутатора обслуживается отдельным процессором кадров (Ethernet Packet Processor, EPP). Работу всех процессоров координирует системный модуль, который содержит адресную таблицу коммутатора. При поступлении кадра в порт коммутатора процессор EPP буферизует служебные байты кадра, для того чтобы прочитать адрес назначения. После того как адрес назначения установлен, процессор, не дожидаясь прихода остальных байтов кадра, принимает решение о продвижении или фильтрации кадра. Если процессор, на основе анализа адресной таблицы, принимает решение о продвижении кадра, коммутационная матрица устанавливает соединение между портом приема и портом назначения. Однако установление соединения в коммутационной матрице возможно только в том случае, если порт назначения свободен. Если же порт назначения занят, то кадр полностью буферизуется портом, оставаясь там до тех пор, пока не будет возможно установить соединение. При этом все остальные входящие пакеты отбрасываются, вызывая эффект HOL (head of line blocking).
Коммутационная матрица обеспечивает самый быстрый способ коммутации портов. Однако число портов ограничено, так как сложность схемы возрастает пропорционально квадрату числа портов. Кроме того, очень сложно решается вопрос с multicast-трафиком, так как это требует синхронизации нескольких (в модульных коммутаторах, возможно, сотен) портов.
В схемах с общей шиной процессоры портов связываются между собой высокоскоростной шиной. Связь портов через такую шину происходит в режиме разделения времени. Для того чтобы такой коммутатор мог работать в неблокирующем режиме, пропускная способность общей шины должна быть не ниже совокупной производительности всех портов коммутатора.
Передача данных по такой шине может происходить не только кадрами, но и более мелкими порциями, размер которых зависит от производителя (впрочем, известно, что в коммутаторах Cisco передача данных происходит целыми кадрами). Для этого процессор передающего порта разбивает кадр на более мелкие порции, прибавляя к каждой из них адрес порта назначения — тэг адреса (у Cisco это называется POE, port of exit). Процессоры выходных портов содержат фильтры тэгов, что позволяет им выбирать предназначенные им данные. В схеме с общей шиной, так же как и в схеме с коммутационной матрицей, невозможно осуществить промежуточную буферизацию кадров.
В схемах с разделяемой памятью процессоры портов связаны через специальный переключатель с разделяемой памятью. Работой переключателей и памяти управляет специальный блок управления DMA, direct memory access. Этот блок организует в памяти очередь данных для каждого выходного порта. Когда какому-либо порту необходимо передать данные, процессор этого порта делает запрос блоку управления, который связывает данный порт с разделяемой памятью, что дает возможность записать данные в очередь нужного выходного порта. Параллельно с записью данных в очереди выходных портов блок управления поочередно подключает процессоры выходных портов к соответствующим очередям, в результате чего данные из очереди переписываются в выходной буфер процессора. Применение общей буферной памяти, распределяемой блоком управления между отдельными портами, снижает требования к размеру буферной памяти процессора порта.
В коммутаторах могут использоваться различные комбинации схем коммутации. К примеру, коммутационные матрицы, объединяющие в себе четыре порта, могут связываться по схеме с общей шиной или по схеме разделяемой памяти, что позволяет комбинировать высокую скорость коммутации и большое количество портов.
Независимо от способа их конструктивной реализации все коммутаторы характеризуются некоторыми общими параметрами, определяющими их производительность при коммутации unicast-трафика. Наиболее важные из них: скорость продвижения (forwarding) и фильтрации (filtering), пропускная способность коммутатора (throughput), время задержки передачи кадра, тип коммутации; размер адресной таблицы и размер буферной памяти.
Скорость продвижения, измеряемая в количестве кадров минимальной длины, то есть 64 байта, в секунду, определяет скорость, с которой происходит передача кадра между входным и выходным портами.
Скорость фильтрации, так же как и скорость продвижения, измеряется в количестве кадров в секунду и характеризует скорость, с которой порт фильтрует, то есть отбрасывает ненужные для передачи кадры.
Пропускная способность коммутатора, измеряемая в мегабитах в секунду (Мбит/с), определяет, какое количество пользовательских данных можно передать через коммутатор за единицу времени. Максимальное значение пропускной способности достигается на кадрах максимальной длины, поскольку в этом случае доля накладных расходов на служебную информацию в каждом кадре мала.
Время задержки передачи кадра определяется как время, прошедшее с момента поступления первого бита кадра на входной порт коммутатора до момента появления этого бита на его выходном порту. Время задержки, так же как и скорость фильтрации и продвижения, зависит от типа коммутации, поэтому принято указывать лишь минимально возможное время задержки, которое составляет от единиц до десятков микросекунд.
Тип коммутации — это режим работы коммутатора. От типа коммутации зависят скорости продвижения и фильтрации, а также время задержки передачи кадров. Поэтому тип коммутации косвенно влияет на производительность коммутатора. Различают четыре типа коммутации: сквозная коммутация (cut-through), коммутация с промежуточной буферизацией (store-and-forward switching), бесфрагментная коммутация (fragment-free switching) и адаптивная коммутация (intelligent, adaptive).
При сквозной коммутации в буфер входного порта поступают лишь несколько первых байтов кадра, что необходимо для считывания адреса назначения. После установления адреса назначения, параллельно с приемом остальных байтов кадра, происходит коммутация необходимого маршрута и кадр передается к выходному порту. Сквозная коммутация возможна лишь в том случае, если выходной порт не занят в момент поступления кадра. В противном случае весь кадр поступает в буфер входного порта.
Сквозная коммутация обеспечивает самую высокую скорость коммутации, что обеспечивает значительный выигрыш в производительности. Однако наряду с ростом производительности снижается надежность. Действительно, если не происходит полной буферизации кадра, то невозможно осуществить и анализ этого кадра. Как следствие — могут быть пропущены кадры с ошибками. Таким образом, сквозная коммутация не поддерживает защиту от плохих кадров.
При коммутации с промежуточной буферизацией кадр поступает в буфер входного процессора, где по контрольной сумме проверяется на наличие ошибок. Если ошибки не обнаружены, пакет передается на выходной порт. Этот способ коммутации гарантирует фильтрацию от ошибочных кадров.
При бесфрагментной коммутации в буфер входного порта поступает не весь кадр, а только первые 64 байта. Для кадра минимального размера это соответствует полной буферизации, а для кадров, размер которых превышает 64 байта, это соответствует сквозной коммутации. Таким образом, при бесфрагментной буферизации проверке подлежат только кадры минимального размера.
В зависимости от конкретных условий работы предпочтителен тот или иной способ коммутации. Так, если передача происходит с большим количеством ошибок, предпочтительной является коммутация с промежуточной буферизацией, а если передача происходит без ошибок, то для повышения производительности предпочтительна сквозная коммутация. При адаптивной коммутации коммутатор сам выбирает для каждого порта оптимальный режим работы. Вначале все порты устанавливаются в режим сквозной коммутации, потом те из них, на которых возникает много ошибок, переводятся в режим бесфрагментной коммутации. Если и в этом случае количество ошибок остается неприемлемо большим, то порт переводится в режим коммутации с промежуточной буферизацией, что гарантирует полную фильтрацию от ошибочных кадров.
Режимы сквозной и бесфрагментной коммутации актуальны в том случае, когда к портам коммутаторов подключаются концентраторы. Поскольку в настоящее время в подавляющем большинстве случаев пользователь сразу получает порт коммутатора, большинство коммутаторов работают в режиме store-and-forward.
Размер адресной таблицы определяет то максимальное количество MAC-адресов, которое может хранить коммутатор. Размер адресной таблицы зависит от области применения коммутаторов. Так, при использовании коммутатора в рабочей группе при микросегментации сети достаточно всего несколько десятков адресов. Коммутаторы отделов поддерживают несколько сот адресов, а коммутаторы магистралей сетей — до нескольких тысяч адресов. Размер адресной таблицы сказывается на производительности коммутатора только в том случае, если требуется больше адресов, чем может разместиться в таблице. Если адресная таблица порта коммутатора полностью заполнена и встречается кадр с адресом, которого нет в таблице, то, в соответствии со стандартом, процессор может (но не обязан) разместить этот адрес в таблице, вытеснив при этом какой-либо старый адрес. Эта операция отнимает у процессора порта часть времени, что снижает производительность коммутатора. Кроме того, если после этого порт получает кадр с адресом назначения, который предварительно пришлось удалить из таблицы, то процессор порта передает этот кадр на все остальные порты, так как не может определить адрес назначения. Это в значительной степени отнимает процессорное время у процессоров всех портов и создает излишний трафик в сети, что еще больше снижает производительность коммутатора.
Справедливости ради отметим, что влияние размера адресной таблицы на производительность коммутатора не столь очевидно, как может показаться. Дело в том, что по ряду очевидных причин неразумно строить домен размером в тысячи хостов. Как правило, размер рабочей группы не превышает несколько десятков хостов и в этом смысле количество поддерживаемых MAC-адресов роли не играет.
Размер буферной памяти оказывает непосредственное влияние на производительность коммутатора. Буферная память используется для временного хранения кадров в случае невозможности немедленной передачи на выходной порт. Основное назначение буферной памяти заключается в сглаживании кратковременных пиковых пульсаций трафика. Чем больше объем буферной памяти, тем ниже вероятность потери кадров при перегрузках. Для повышения эффективности использования буферной памяти в некоторых моделях коммутаторов память может перераспределяться между портами, так как перегрузки на всех портах маловероятны.
Кроме рассмотренных выше характеристик коммутаторов, определяющих их производительность, многие управляемые модели коммутаторов способны выполнять ряд дополнительных функций. К числу наиболее распространенных дополнительных возможностей можно отнести такие: фильтрация трафика, приоритетная обработка кадров, поддержка протокола Spanning Tree Protocol (STP), поддержка виртуальных сетей, поддержка транкового объединения портов, поддержка протокола SMNP, поддержка протокола RMON.
Возможность дополнительной фильтрации трафика позволяет создавать пользовательские фильтры, которые ограничивают доступ заданных заранее групп пользователей к определенным службам сети. Фактически фильтрация трафика — это сервис, повышающий уровень сетевой безопасности.
Приоритетная обработка кадров подразумевает возможность обрабатывать входящие кадры в соответствии с указанным приоритетом. Самый простой способ осуществлять приоритетную обработку кадров — назначать уровни приоритета непосредственно самим портам. Однако у такого способа есть существенный недостаток — если к порту подключается не один компьютер, а сетевой сегмент, то соответствующим уровнем приоритета будут пользоваться все компьютеры этого сегмента, что может быть нежелательно. Более гибкой является схема назначения уровня приоритета самим кадрам. Такой механизм реализован в спецификации IEEE 802.1p. Для того чтобы могла осуществляться приоритетная обработка кадров по спецификации IEEE 802.1p, ее должен поддерживать не только коммутатор, но и сетевые адаптеры конечных узлов.
Поддержка протокола Spanning Tree Protocol (STP), то есть алгоритма покрывающего дерева, определяет корректную работу коммутатора в случае, когда между конечными узлами сети существует несколько логических или физических маршрутов, в состав которых входят коммутаторы. Такие дублирующие пути могут прокладываться специально для повышения отказоустойчивости сети. При существовании нескольких дублирующих друг друга путей, называемых петлями, возникают явления, которые способны парализовать работу всей сети, если только коммутатор не придерживается определенных правил. Протокол STP описан в документе IEEE 802.1D и определяет правила поведения коммутатора в случае обнаружения им петель. Если коммутатор обнаруживает несколько дублирующих маршрутов, то начинается процесс определения оптимального и блокировка всех остальных. Естественно, что для реализации протокола STP необходимо, чтобы все коммутаторы сети обеспечивали его поддержку.
Поддержка виртуальных сетей (Virtual LAN, VLAN) позволяет с помощью коммутатора создавать изолированные друг от друга локальные сети. Виртуальные сети поддерживают защиту от широковещательного трафика, поэтому говорят, что виртуальная сеть образует домен широковещательного трафика (broadcast domain). Изоляция виртуальных сетей друг от друга происходит на канальном уровне. Это означает, что передача кадров между различными виртуальными сетями на основании адреса канального уровня (MAC-адреса) невозможна. Технология образования виртуальных сетей определяется в спецификации IEEE 802.1Q. Кроме указанной технологии, коммутаторы могут поддерживать способ образования виртуальных сетей по группировке портов. Для этого каждый порт коммутатора приписывается той или иной виртуальной сети.
Транковые соединения представляют собой объединения нескольких портов друг с другом, так что с точки зрения коммутатора они видятся как один порт. В результате пропускная способность транкового соединения возрастает пропорционально количеству объединенных портов. К примеру, пропускная способность транкового соединения из четырех портов Fast Ethernet 100 Mбит/с составит 800 Мбит/c в полнодуплексном режиме работы. Такие соединения используются для соединения коммутаторов друг с другом или для соединения коммутатора с сервером при наличии соответствующего количества объединенных сетевых карт на сервере. Существует несколько различных типов технологий транкового объединения. К наиболее известным относятся фирменные технологии Fast EtherChannel (Cisco) и Link Aggregation (Intel), а также объединение по относительно новому стандарту LACP (IEEE 802.3ad).
Поддержка протокола SNMP (Simple Network Management Protocol) определяет возможность управления коммутатором. Протокол сетевого администрирования SNMP очень широко используется в настоящее время и входит в стек протоколов TCP/IP. Протокол SNMP используется для получения от коммутатора информации о его статусе, производительности и других характеристиках, которые хранятся в базе данных коммутатора, называемой базой данных управляющей информации — Management Information Base, MIB.
Поддержка протокола RMON (Remote Monitoring) определяет возможность удаленного мониторинга и управления коммутатором. Фактически RMON является расширением протокола SNMP, обеспечивая удаленное взаимодействие с базой данных MIB. Объекты RMON MIB включают в себя дополнительные счетчики об ошибках, более гибкие средства анализа статистики, средства фильтрации и т.д. В протоколе RMON выделяют 9 групп:
- Statistic — группа сбора текущих статистических данных о трафике, характеристиках пакетов, ошибках и т.д.
- History — группа сбора статистических данных, которые сохраняются через определенные промежутки времени для последующего анализа.
- Alarms — группа сбора пороговых значений показателей, при превышении которых посылается соответствующее сообщение.
- Hosts — группа сбора статистических данных о конечных узлах.
- Hosts Top N — группа сбора данных по конечным узлам с возможностью сортировки.
- Matrix — группа сбора данных о трафике между каждой парой узлов сети.
- Filter — группа сбора данных об условиях фильтрации пакетов.
- Capture — группа сбора данных об условиях захвата пакетов.
- Event — группа сбора данных об условиях регистрации и генерации событий.
Кроме перечисленных дополнительных возможностей, предоставляемых управляемыми коммутаторами, стоит отметить, что многие модели предусматривают возможность масштабирования.
Для неуправляемых коммутаторов эта функция реализуется в большинстве случаев через специальный порт UpLink, позволяющий связывать коммутатор с коммутатором или концентратором. Наличие такого порта — хотя и удобное, но не единственное решение. Два коммутатора можно связать друг с другом и через обычные порты, но с применением кроссированного кабеля.
Для управляемых коммутаторов возможность масштабирования решается с использованием либо транковых соединений, либо специальных высокоскоростных портов, что позволяет объединять несколько коммутаторов в стек (стековые коммутаторы).
Использование высокоскоростных портов для объединения коммутаторов в стек позволяет объединять несколько коммутаторов в общую систему, работающую как единый коммутатор. Как правило, использование высокоскоростного интерфейса позволяет объединять только коммутаторы одного производителя.
 |
|
Методика тестирования коммутаторов
Для нашего тестирования мы отобрали управляемые и неуправляемые коммутаторы, предназначенные для построения сетей Ethernet 10/100 Мбит/с начального уровня с количеством портов от 16 до 24. Подробные технические характеристики управляемых моделей коммутаторов представлены в табл. 1, а неуправляемых моделей — в табл. 2.
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 дополнительные возможности коммутаторов.
Для проведения тестирования разворачивалась локальная сеть Fast Ethernet, состоящая из 8 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. Параметры сетевых адаптеров на всех компьютерах были выставлены по умолчанию, а именно:
- поддержка протокола 802.1p (приоритетная обработка кадров) — запрещена (Disable);
- управление потоком 802.3x (Flow Control) — разрешено (Enable);
- режим работы (Duplex Mode) — определяется оборудованием (Hardware default);
- тип среды передачи данных (Media Type) — определяется оборудованием (Hardware default).
Характерно, что в используемой нами сети нет сервера. Для проведения тестовых испытаний мы использовали одноранговую локальную сеть.
Для создания интенсивного трафика использовалась утилита IOmeter, разработанная компанией Intel. Утилита IOmeter позволяет контролировать интенсивность генерируемого трафика, однако такой контроль 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 последовательно чтения с размером данных в 64 Кбайт при нулевом времени задержки.
При тестировании использовалось несколько режимов работы: полнодуплексный и полудуплексный режимы, режимы коммутации с сегментов 10 Мбит/с на сегменты 100 Мбит/с и обратно.
В полнодуплексном и полудуплексном режимах создание максимальной нагрузки на коммутатор достигалось за счет того, что каждый компьютер сети одновременно в псевдопараллельном режиме общался со всеми остальными компьютерами сети, то есть общение между узлами сети основывалось на принципе «многие ко многим».
В режимах коммутации с 10 Мбит/с на 100 Мбит/с и обратно задействовалось всего два компьютера, на одном из которых сетевой адаптер принудительно устанавливался в режим 10Base-TX.
Во всех тестах оцениваемой характеристикой являлся суммарный сетевой трафик, проходящий через коммутатор.
Учитывая, что проведенного нами исследования работоспособности коммутаторов недостаточно для получения объективной оценки качества, на втором этапе мы сравнивали наиболее важные, на наш взгляд, характеристики коммутаторов.
Из них мы выбрали следующие: цену за порт, экспертную оценку дополнительных возможностей коммутатора и экспертную оценку эффективности управления коммутатором (табл. 3).
Естественно, что приведенный перечень характеристик коммутатора далеко не полный, но, во-первых, сравнивать все характеристики коммутаторов было бы крайне сложно, а во-вторых, далеко не все характеристики коммутатора можно узнать по его паспортным данным. Так, например, выяснить пропускную способность, время задержки и объем буферной памяти для многих моделей коммутаторов оказалось невозможно. Кроме того, сравнивать возможность создания транкового объединения портов или виртуальных сетей также довольно трудно, поскольку различные модели коммутаторов поддерживают различные технологии (а иногда и сразу несколько) транкового объединения и виртуальных сетей. Поэтому дополнительные возможности коммутаторов оценивались нами интегрально. При оценке дополнительных возможностей коммутатора (только для управляемых коммутаторов) учитывался весь спектр дополнительных функций и возможностей. (К примеру, возможность выбирать режим коммутации — большой плюс.) Кроме того, учитывались возможности опциональной установки дополнительных модулей, возможность и технология создания виртуальных сетей, фильтрации трафика, обеспечения сетевой безопасности и т.д. Для класса неуправляемых коммутаторов перечень дополнительных возможностей куда более беден, чем для управляемых моделей. Однако все же встречаются неуправляемые модели коммутаторов, допускающие наличие элементарных функций настройки, создание виртуальных сетей и транкового объединения на основе портов, а также возможность опциональной установки дополнительных модулей. Всё это учитывалось нами при экспертной оценке дополнительных возможностей неуправляемых моделей коммутаторов.
В приведенном перечне оцениваемых характеристик поясним, что мы понимаем под «экспертной оценкой эффективности управления коммутатором» (только для управляемых коммутаторов).
Эффективность управления означает, насколько легко выбирать требуемую конфигурацию продукта и управлять им. Кроме того, учитывается и функциональность управления, то есть количество опций, доступных для настройки. Управление через Web-браузер или специализированный софт — приветствуется, но оно должно быть быстрым, простым в навигации и охватывать большинство, если не все важные функции устройства.
Часть из указанных характеристик учитывается по факту наличия, то есть либо «есть» либо «нет», часть характеристик рассчитывается субъективно по 10-балльной шкале.
Для каждой характеристики вычисляется ее показатель качества. Необходимость введения этого абстрактного понятия вызвано стремлением сравнить коммутаторы между собой. Ведь конечная цель тестирования заключается именно в таком сравнении, и не только по отдельным характеристикам, но и в целом. Сравнение коммутаторов было бы несложным делом, если бы у нас имелся какой-либо обобщенный (интегральный) показатель производительности или качества коммутатора. Для определения такого интегрального показателя качества сначала вычисляется показатель качества каждой отдельной характеристики, после чего они складываются с соответствующими весовыми коэффициентами.
Показатель качества каждой характеристики должен быть величиной безразмерной. Более того, показатель качества должен отражать действительное положение вещей, то есть если характеристика одного коммутатора хуже аналогичной характеристики другого коммутатора, то и соотношение показателей качества этих характеристик должно быть аналогичным. Формулы, позволяющие вычислить показатель качества каждой характеристики, приведены в табл. 3.
После того как определены показатели качества каждой характеристики, можно вычислить качество самого коммутатора. Однако просто сложить показатели качества для каждой характеристики недостаточно. Ведь разные характеристики имеют различную значимость. Поэтому для каждой характеристики необходимо определить ее весовой коэффициент, являющийся показателем значимости данной характеристики. 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. Учитывая, что в тестировании мы использовали как управляемые, так и неуправляемые коммутаторы, а сравнивать их друг с другом нельзя хотя бы потому, что эти коммутаторы предназначены для различных целей, весовые коэффициенты характеристик различны для управляемых и неуправляемых коммутаторов.
Рассчитанные по описанной выше методике интегральные показатели качества коммутатора использовались при выборе самого качественного коммутатора. Чем выше интегральный показатель качества, тем лучше. Результаты оценки характеристик и интегральный показатель качества для управляемых коммутаторов представлены в табл. 4, а для неуправляемых — в табл. 5.
|
|
Результаты тестирования
Мы сравнили две группы коммутаторов: управляемые и неуправляемые. В первую группу вошли устройства: Cisco Catalyst C2900-12, D-Link DES-1218, HP ProCurve switch 2524 (model j4813A), Intel Express 510T и SVEC FD1620-24. Вторую группу составили коммутаторы: 3Com OfficeConnect Dual Speed Switch 16 (model 3C16735B), CNet PowerSWITCH CNSH-1600, CNet PowerSwitch CNSH-2400, ELINE 16-port 100/10M N-way Rack Mount Switch Hub EL-816DX-A\2A, Intel Express 410T Standalone Switch, LinkPro OfficeSwitch 24T, PRIME PS-1024 и SMC EZ Switch 10/100 SMC EZ1024DT.
Среди управляемых коммутаторов можно выделить два типа устройств: стековые и одиночные (Stand Alone). Конечно, проводить сравнение между этими типами коммутаторов не вполне корректно. Но, во-первых, и стековые и одиночные коммутаторы лежат в одном ценовом диапазоне, а во-вторых, даже стековые коммутаторы мы рассматривали в качестве одиночных. Сам же факт возможности объединения таких коммутаторов в стек определялся нами как функция масштабируемости.
|
|
Выбор редакции
В конечном счете критерии выбора сводятся к производительности, масштабируемости, управляемости, функциональности, экономичности и ответу на вопрос, кому можно доверить свою сеть.
В анализируемой нами группе управляемых коммутаторов лучшими оказались два: Cisco Catalyst 2924-XL и HP ProCurve switch 2524 (model j4813A). Оба коммутатора отличаются удобством и функциональностью управления и богатейшим набором дополнительных функций. Именно на эти две модели коммутаторов и пал «Выбор редакции».
В группе неуправляемых коммутаторов «Выбора редакции» были удостоены модели CNet PowerSWITCH CNSH-1600 и LinkPro OfficeSwitch 24T (SH-7324T). Коммутатор LinkPro OfficeSwitch 24T оказался и самым дешевым в своей категории в расчете цены за порт.
