Реферат: Конфигурирование интерфейсов Ethernet на маршрутизаторе

Реферат

Тема: Конфигурирование интерфейсов
Ethernet на маршрутизаторе

Оглавление

1. Введение: Описание маршрутизаторов Cisco2511 и Cisco1600

2. Начало работы с маршрутизатором Cisco

Общие сведения о командном языке

Редактирование командной строки

3. Подключение к маршрутизатору и начало работы

4. Настройка порта Ethernet на Cisco и установка IP адреса:

IP адресация

5. Защита доступа к роутеру

6. Заключние: Перспективы развития технологии Ethernet

Новая жизнь Ethernet

10 Gigabit Ethernet в России

7. Источники

1. Введение:
Описание маршрутизаторов Cisco2511 и Cisco1600

Маршрутизатор Cisco 1601

Маршрутизаторы серии Cisco 1601 служат для подключения небольших офисов, в которых развернута локальная сеть Ethernet, к Internet и к внутренней сети компании, или к корпоративной локальной сети через несколько подключений глобальных сетей, таких как ISDN, асинхронные последовательные и синхронные последовательные.

Cisco 1601 имеет один Ethernet-порт, один встроенный WAN-порт и один слот для необязательного второго WAN-порта.
Слот для интерфейсного модуля позволяет потребителю изменить тип или добавить ещё один порт на машрутизаторе, в случае изменения потребностей или цен на услуги компаний-провайдеров линий связи. Поэтому серия маршрутизаторов Cisco 1600 предлагает более широкую гибкость по сравнению с другими продуктами этого же класса. Последовательный порт на модели 1601 и интерфейсной карте может работать в следующих режимах:

• Асинхронный со скоростями до 115.2 Кб/с по коммутируемой телефонной линии (протоколы PPP, SLIP)
• Синхронный со скоростями до 2.048 Мб/с по выделенной линии (протоколы Frame Relay, SMDS, X.25, HDLC, LAPB, PPP)

Cisco 1601: вид сзади

Маршрутизаторы Cisco 2500

Маршрутизаторы серии Cisco 2509 предназначенны как для использования в небольшом офисе, так и в сетях с удаленными узлами.
Модель оснащена двумя из следующих интерфейсов:

• 1 Ethernet
• 2 Синхронный последовательный
• 8 Асинхронный последовательный

Маршрутизаторы серии Cisco 2500 оснащены Flash-памятью технологии EPROM, которая применяется для хранения программных образов и обеспечивает их легкую модернизацию.

Эти системы могут работать с разнообразными программными комплектами (feature set) операционной системы Cisco IOS, поэтому заказчик может выбрать комплект программ, соответствующий конкретным протоколам, применяемым в его сети. Программные комплекты имеют очень широкий спектр - от простых IP и мостовых соединений до полного набора функциональных возможностей ПО фирмы Cisco, включая APPN и RMON.
Все модели, за исключением комбинированных с концентратором, имеют AUI разъём Ethernet-портов. Синхронные порты имеют универсальный DB-60 разъем, а тип порта определяется подключаемым кабелем (V.35, RS-232, и т.д.). Асинхронные порты на серверах доступа собраны по 8 портов в 68 контактные разъёмы. На корпусе также имеется терминальный порт с разъёмом RJ-45, а также порт AUX, который можно использовать либо для удалённого управления маршрутизатором, либо как асинхронный порт для резервной линии связи.

Cisco 2511: вид сзади

2. Начало работы с маршрутизатором Cisco

Подключаем терминал (или PC с TELEMATE) к консольному порту (или вспомогательный порт ранее сконфигурированной Cisco, и заходим обратным телнетом), все нужные нам кабели (синхронный, Ethernet, модемы), включаем питание и начинаем конфигурирование.

При первом включении IOS пытается скачать конфигурацию из глобальной сети - можно подождать несколько минут, чтобы дать ей понять, что на том конце ничего нет, или временно отсоединить синхронный кабель. Потерпев неудачу, IOS предлагает выполнить команду setup - соглашайтесь. В этом случае IOS задает вам несколько вопросов и самостоятельно конфигурируется. После этого можно зайти и исправить конфигурацию, как вы пожелаете. Команду setup можно запустить в любой момент с командной строки в привилегированном режиме:

Router#setup

Конфигурирование осуществляется следующими способами:

1. Командный интерфейс:
telnet Router - имя Cisco
имя-Cisco>
с терминала: conf term
NVRAM: conf memory
из сети: conf network

2. Через WWW (начиная с версии 11.0(6), 11.1(5), не все возможности, в версии 12.0 - все возможности): ip http server

3. ClickStart (конфигурирование Cisco 1003, 1004 и 1005).

Общие сведения о командном языке:

1. help - в любой момент можно ввести "? " - киска в ответ выдаст список команд или операндов.
2. Любое ключевое слово или имя можно сокращать до минимально возможного.
3. Если терминал нормально настроен, то можно редактировать командную строку как в emacs или bash ( как в UNIX ).
4. Почти каждую команду можно предварять словом no , если Вы собираетесь отказаться от команды.

Уровни привилегий: предусмотрено 16 уровней привилегий - от 0 до 15. Если не производить дополнительной настройки, то уровень 0 - это уровень пользователя: доступны только "безопасные" команды. Уровень 15 - это уровень супервизора: доступны все команды. Переходим с уровня на уровень по команде:
enable [номер уровня]

Любую команду можно перевести на уровень, отличный от стандартного; любому пользователю можно назначить определенный уровень, устанавливаемый при входе этого пользователя; таким образом права пользователей можно тонко настраивать (только help-ом при этом тяжело пользоваться).

Режимы командного языка:

1. Режим пользователя

2. Привилегированный режим:

1. верхний уровень
2. режим глобальной конфигурации:

1. собственно верхний уровень конфигурирования
2. конфигурирование интерфейса

1. конфигурирование интерфейса
2. конфигурирование подинтерфейсa (serial в режиме Frame Relay)

3. конфигурирование контроллера (T1)
4. конфигурирование хаба (cisco 2500 - ethernet)
5. конфигурирование списка карт (ATM и FrameRelay)
6. конфигурирование класса карт (Quality of Service over Switched Virtual Circuit - ATM, FrameRelay или dialer)
7. конфигурирование линий
8. конфигурирование маршрутизатора (bgp, egp, igrp, eigrp, is-is, iso-igrp, mobile, OSPF, RIP, static)
9. конфигурирование IPX-маршрутизатора
10. конфигурирование карт маршрутизатора
11. конфигурирование ключевых цепочек с его подрежимами (RIP authentication)
12. конфигурирование генератора отчетов о времени ответа
13. конфигурирование БД LANE (ATM)
14. режим команд APPN с его подрежимами (advance peer-to-peer Networking - второе поколение SNA)
15. режим команд присоединения канала IBM с его подрежимами (Cisco 7000 с CIP)
16. режим команд сервера TN3270
17. конфигурирование списков доступа (для именованых IP ACL) 18.режим шестнадцатеричного ввода (задание публичного ключа для шифровки)
19. конфигурирование карт шифровки

3. ROM монитор (нажать break в первые 60 секунд загрузки, тоже есть help).

Редактирование командной строки

• Задать размер истории команд: terminal history size размер .
• Предыдущая/следующая команда: Ctrl-P/Ctrl-N или стрелка вверх/вниз.
• Включить/выключить редактирование: [no] terminal editing .
• Символ вперед/назад: Ctrl-F/Ctrl-B или стрелка вперед/назад.
• В начало/конец строки: Ctrl-A/Ctrl-E
• На слово вперед/назад: Esc F/Esc B
• Развертывание команды: Tab или Ctrl-I
• Вспомнить из буфера/вспомнить следующий: Ctrl-Y/Esc Y
• Удалить символ слева от курсора/под курсором: Delete/Ctrl-D
• Удалить все символы до начала строки/конца строки: Ctrl-U/Ctrl-K
• Удалить слово слева от курсора/справа от курсора: Ctrl-W/Esc D
• Перерисовать строку: Ctrl-L/Ctrl-R
• Поменять символы местами: Ctrl-T
• Экранирование символа: Ctrl-V или Esc Q
• Комментарии начинаются с восклицательного знака, но в NVRAM не сохраняются.

3. Подключение к маршрутизатору и начало работы

1. Подключаем консольным кабелем от соответствующего маршрутизатора к порту COM компьютера.

2. Запускаем и настраиваем Term95 или Telix под соотвествующий порт и скорость (обычно 9600 kb/s). Установите терминал в режим 8N1. Включите маршрутизатор.

3. Включаем свой маршрутизатор

4. Если в нем уже была какая-то настройка, то стираем ее:
Router>enable
Router#erase startup configuration
Router#reload

5. Отказываемся от автоматической настройки:
Would you like to enter the initial dialog? [yes]:no

6. Через некоторое время появится сообщение:
Router>
Войти в режим администратора:
Router>enable
Подсказка > должна смениться на #

7. Начать конфигурирование с терминала:
Router#configure terminal

8. Задать имя хоста:
Router(config)#hostname Router (любое имя какое вам нравится)

9. Задать защищенный пароль администратора:
Router (config)#enable secret cisco (любое пароль какой вам нравится)

10. Введите команды:
Router(config)#ip subnet-zero
Router(config)#ip classless

11. Отключаем DNS, если его нет:
Router(config)#no ip domain-lookup

12. Выйдите из режима конфигурации:
Router(config)#exit
Router#

13. Сохраните конфигурацию:
Router(config)#exit
Router#write

14. Выйдите из режима расширенных команд:
Router#exit
Router>

15. Настройка терминальных линий (vty) для доступа к Cisco через локальную сеть:
Router#configure terminal (или conf t )
Router(config)#line vty 0 4
Router(config-line)#login
Router(config-line)#password Сisco
Router(config-line)#session-timeout 10 output
Router(config-line)#exit или Сtrl^Z
Router#write terminal (wr - сокращенно)

4. Настройка порта Ethernet на Cisco и установка IP адреса:

Просматриваем список интерфейсов на нашем роутере :

Router#show ip interface brief

Interface IP-Address OK? Method Status Protocol

FastEthernet0/0 unassigned YES unset administratively down down

Serial0/0 unassigned YES unset administratively down down

Serial0/1 unassigned YES unset administratively down down

1. Сначала нужно войти в режим конфигурирования с терминала:
Router#configure terminal

2. Выберем нужный интерфейс:
Router(config)#interface Ethernet0 или сокрашенно int E0

3. Теперь нужно задать IP адрес:
Router(config-if)#ip address 172.16.150.1 255.255.255.0

4. Выполним включение апаратуры:
Router(config-if)#no shutdown

Также доступны следующие команды:

(Interface configuration commands)

access-expression Build a bridge boolean access expression

arp Set arp type (arpa, probe, snap) or timeout

backup Modify backup parameters

bandwidth Set bandwidth informational parameter

bridge-group Transparent bridging interface parameters

carrier-delay Specify delay for interface transitions

cdp CDP interface subcommands

cmns OSI CMNS

custom-queue-list Assign a custom queue list to an interface

default Set a command to its defaults

delay Specify interface throughput delay

description Interface specific description

duplex Configure duplex operation.

exit Exit from interface configuration mode

fair-queue Enable Fair Queuing on an Interface

full-duplex Configure full-duplex operational mode

half-duplex Configure half-duplex and related commands

help Description of the interactive help system

hold-queue Set hold queue depth

ip Interface Internet Protocol config commands

keepalive Enable keepalive

llc2 LLC2 Interface Subcommands

load-interval Specify interval for load calculation for an

interface

logging Configure logging for interface

loopback Configure internal loopback on an interface

mac-address Manually set interface MAC address

max-reserved-bandwidth Maximum Reservable Bandwidth on an

Interface

media-type Interface media type

mtu Set the interface Maximum Transmission Unit

(MTU)

multilink-group Put interface in a multilink bundle

netbios Use a defined NETBIOS access list or enable

name-caching

no Negate a command or set its defaults

ntp Configure NTP

priority-group Assign a priority group to an interface

random-detect Enable Weighted Random Early Detection

(WRED) on an interface

rate-limit Rate Limit

service-policy Configure QoS Service Policy

shutdown Shutdown the selected interface

snapshot Configure snapshot support on the interface

snmp Modify SNMP interface parameters

speed Configure speed operation.

standby Hot standby interface subcommands

timeout Define timeout values for this interface

traffic-shape Enable Traffic Shaping on an Interface or

Sub-Interface

transmit-interface Assign a transmit interface to a

receive-only interface

tx-queue-limit Configure card level transmit queue limit

IP адресация

Системный администратор должен свободно ориентироватся в IP адресации. Адрес любого компьютера подключенного к сети интернета состоит из двух частей : адрес сети и адрес хоста, например в сети класса C полный адрес хоста выглядит так :

Конечно, роутер работает с адресами в двоичном представлении (в качестве основания взято число "2")о чем и подет речь ниже. Полный IP адрес занимает 32 байта или 4 октета по 8 битов в каждом. Напрмер часто используемая маска сети 255.255.255.0 в двоичном представлении выглядит так :

Преобразование адресов из двоичной в десятичную систему счисления (CC) производится путем подсчета значащих (заполненных единицами ) битов в каждом октете и возведении в эту степень двойки. Напрмер число 255 есть 2 в восьмой степени или полностью заполненые все восемь битов в октете единицами (см. выше). Обратный же процесс преобразования адреса из десятичной CC в двоичную тоже прост - достаточно запомнить значение каждого бита в десятичной системе и путем операции "Логическое И" над адресом и нашим шаблоном получаем двоичное представление.

Верхняя строка показывает нумерацию разрядов в октете или степень двойки в каждом разряде, нижняя строка - значение двойки в степени. Напрмер возмем адрес 233.233.233.111, и начнем перевод в двоичную СС. 233 в десятичную систему счисления : первый байт 233 получается суммой следующих слагаемых, которые мы набираем из нижней строки :

где позиции из которых были задействованны слагаемые мы записываем единицами, остальные нулями и получается - "11101001". Адрес хоста (последний октет) - десятичное 113 раскладывается так :

Адрес сети в зависимости от первых трех битов делится на сети класса A, B, C, а маршрутизатор по первым битам определяет какого класса данная сеть, что ускоряет процесс маршрутизации. Ниже представленна таблица сетей, где AAA - часть адреса сети, BBB - часть адреса хоста

Сеть класса A (первый бит "0):

Соответственно число узлов в сети класса A (16 777 214) больше чем узлов в сети класса B (65534) и совсем немного станций можно определить в сети класа C - всего 254. Почему не 256 - спросите вы ? Дело в том что два адреса содержащего только нули и только единицы резервируется и от числа адресов отнимается 2 адреса 256-2 = 254. То же касается и части адреса сети : в сети класса A можно создать 128-1=127 сетей, так как один нулевой адрес сети используется при указании маршрута по умолчанию при статической маршрутизации, сетей класса B может быть 2 в 14 степени = 16384 (2 октета по 8 бит = 16 битов - 2 первых зарезервированных бита = 14), сетей класса C насчитывается 2 в 21 степени (3 октета по 8 бит = 24 бита - 3 первых зарезервированных бита = 21).

Еще пример. Есть маска сети 255.255.224.0 и ее надо представить в двоичном виде. Вспомнив что 255 в двоичной системе счисления есть 8 единиц мы записываем :

Число 224 раскладывается по шаблону на следующие множители :
128 + 64 + 32 = 224 и заполнив единицами позиции из которых мы использовали слагаемые а нулями неиспользуемые позиции получаем полный адрес в двоичном представлении : получаем двоичное число

Теперь перейдем к пониманию того как же образуются подсети на примере сети класса C. Введение понятия подсети необходимо для экономии и четкого упорядочивания адресного пространства в компании, поскольку давать каждому отделу свое адресное пространство на 256 хостов в каждой сети нет необходимости да и накладно будет подобное для ISP. К тому же снижается трафик в сети поскольку роутер теперь может направлять пакеты непосрественно в нужную подсеть (определяющую отдел компании) а не всей сети.

Для того чтобы разделить сеть на подсети используют часть битов из адресного пространства описывающего адрес хоста с помошью маски подсети. Например в сети класса C мы можем использовать последний октет (8 битов), точнее его часть. Теперь разберемся с логической структурой компании . Компания имеет 10 отделов с числом компьютеров в каждом отделе не более 12-ти. Для такой струкруты подойдет маска подсети 255.255.255.240. Почему спросим мы ? Если представить маску в двоичном представлении :

то мы увидим что последний октет состоит из 4-х единиц и нулей. Поскольку 4 бита забирается из адреса сети для маски подсети то у нас остается 2 в четвертой степени адреса (2xx4=16 - адресов). Но согласно RFC использовать нулевые адреса и адреса состоящие их единиц не рекомендуется, значит из 16 адресов мы вычитаем 2 адреса = 14 адресов в каждой подсети. Аналогично мы можем подсчитать число подсетей равное : 2 в 4-й степени = 16 - 2 зарезервированных адреса , итого 14 подсетей.

Применяя данную методику посчета мы можем организовывать адресное пространство согласно структуре компании, в нашем случае каждый отдел будет иметь по 14 адресов с маской 255.255.255.240 с числом отделов до 14-ти. Но системный администратор должен знать еще и диапазон адресов в назначаемый им каждом отделе. Это делается путем вычитания первого подсети ("16) подсети из числа 256, т.е 256-16=240, 240-16=224... и так до тех пор пока не получится число меньше чем 16. Корректные адреса хостов лежат в диапазоне между подсетями, как в таблице :

В первой подсети 16 вы видите что диапазон адресов находится в границах от 17 до 30. "31" адрес (а если быть точнее часть адреса исключая биты подсети) состоит из единиц (используя 4 последних бита под адрес хоста мы получим широковещательный адрес) и мы не можем использовать его, само число 31 в двоичном представлении = 00011111. Старайтесь всегда переводить числа в двоичную с/с или пользуйтесь таблицами, ведь маршрутизатор получив неправильную маску или адрес хосто не сможет доставить обратно пакеты этому хосту.

Значит первую подсеть мы можем выделить секретариат отделу где каждый хост должен иметь маску подсети 255.255.255.240. При работе с маршрутизатором Вам следует учесть что использовать нулевую подсеть, c маской 255.255.255.128 в RFC не рекомендуется , но Вы можете решить эту проблему введя команду ip classless в глобальную кофигурацию роутера.

5. Защита доступа к роутеру

Так как по линиям Ethernet с помощью telnet сессий доступно управление роутером необходимо провести соответствующую настройку защиты, мы займемся защитой паролем доступа к трем внешним источникам конфигрирования роутера :

Для того чтобы закрыть доступ по консоли роутера войдите в режим конфигурирования

и введите команду задания пароля :

Задание пароля на AUX порту задается так же :

И наконец пароль для telnet сессий :

Обратите внимение, что при задании пароля для telnet сеанса вы указываете число разрешенных сессий равное 4-м. При попытке получить доступ по любому из перечисленных способов получения доступа к роутеру вы получите приглашение такого рода : "Enter password:" При большом количестве роутеров использкуюте AAA acounting для задания механизма единой авторизации на всех устройствах cоздав пользователя командой :

По комапнде snow config мы увидим что наш пароль зашифрован и разгадать его достаточно сложно :

Затем включаем в глобальном конфиге AAA accounting :

Далее сконфигурируем AUX, Console, telnet сессию, чтобы получить в итоге в конфиге :

Теперь при попытке залогиниться получим следующее приглашение (пароль не отображается):

6. Заключние:
Перспективы развития технологии Ethernet

Cisco развивает технологии Gigabit Ethernet и выводит на рынок новые коммутаторы Catalyst для доступа и агрегации

Поставив на рынок более 1 миллиона портов Gigabit Ethernet, Cisco нацеливает свои лучшие в отрасли коммутаторы на доведение гигабитных скоростей до пользовательских настольных систем

Компания Cisco Systems, Inc. продолжила переход на технологию Gigabit Ethernet, предложив рынку новые модели коммутаторов серии Cisco Catalyst 3750 и Cisco Catalyst 2970. Модели Cisco Catalyst 3750G-12S и Cisco Catalyst 2970G-24TS с фиксированной конфигурацией сочетают скорость Gigabit Ethernet с интеллектуальными услугами коммутации на сетевой периферии (Edge), что позволяет крупным компаниям и предприятиям среднего размера уверенно внедрять новые приложения.

К настоящему моменту Cisco поставила на рынок более миллиона портов Gigabit Ethernet для коммутаторов Catalyst. Это указывает на явный интерес заказчиков к данной технологии и к возможности поддержки гигабитных скоростей на настольных системах (Gigabit to the Desktop - GTTD). "Мы видим интересную тенденцию. Заказчики внедряют технологию Gigabit Ethernet не только в магистралях, но и в периферийной части сетей. Многие заказчики уже завершили модернизацию магистралей, и теперь мы ожидаем широкого внедрения GTTD. Именно поэтому мы выводим на рынок наши новые модели коммутаторов для распределительных шкафов," - заявила Кэти Хилл (Kathy Hill), вице-президент и генеральный менеджер отдела настольной коммутации Cisco.

Новые модели Cisco Catalyst 3750G-12S и Cisco Catalyst 2970G-24TS расширяют семейство коммутаторов Cisco с фиксированной конфигурацией

Коммутатор Catalyst 3750G-12S - это самая новая модель из семейства Cisco Catalyst 3750, которое было представлено в апреле 2003 года. Все модели Catalyst 3750 являются новаторскими продуктами, повышающими эффективность локальных сетей. Они отличаются простотой использования и являются самыми надежными среди устройств со стековым подключением. Для "стекирования" коммутаторов этого семейства используется технология Cisco StackWise, поддерживающая быстродействие на уровне 32 Гбит/с. Модель Cisco 3750G-12S поддерживает все функции периферийной агрегации и работает под управлением программного пакета CMS (Cisco Cluster Management Suite - пакет программ Cisco для управления кластерами). На этом коммутаторе установлено 12 портов SFP, что отражает общую тенденцию перехода от меди к оптоволокну в соединениях между коммутаторами локальных сетей.

Университет города Портленд, самый крупный университет штата Орегон, использует коммутаторы Cisco Catalyst 3750 для предоставления услуг Ethernet непосредственно в здания университетского городка. Такой подход позволил значительно повысить емкость университетской сети. "Полный набор услуг Уровня 3 и широкие планы по расширению этого набора делают наше решение экономичным, высокопроизводительным и перспективным. Коме того, нас очень привлекает обещание поддержать IP-маршрутизацию, включая поддержку протокола IPv6, - утверждает Джон Снайдер (Jon Snyder), старший сетевой инженер университета. - Мы весьма удовлетворены работой устройств Cisco в периферийной части сети и рассчитываем распространить коммутаторы Catalyst 3750 на всю свою сеть."

Новый коммутатор Catalyst 2970G-24TS относится к семейству Cisco Catalyst 2970 Series. Этот коммутатор предоставляет высокоскоростные интеллектуальные услуги малым и средним предприятиям и отделениям крупных корпораций. "Catalyst 2970 вполне доступен по цене и в то же время обладает богатым набором функций. Коммутатор поддерживает скорости 10/100/1000 мбит/с на всех 24 портах и имеет 4 компактных разъема (SFP) для магистральных каналов (uplinks). В этой модели можно устанавливать избыточные блоки питания для повышения общей доступности услуг. Кроме того, Catalyst 2970 поддерживает полный набор функций безопасности, включая Secure Shell (SSH), - говорит г-н Снайдер. - Современные функции QoS в сочетании с высокой масштабируемостью и широкими планами дальнейшего развития делают этот коммутатор весьма привлекательным устройством для установки в периферийной части сети на Уровне 2".

Объявленные выше модели коммутаторов вместе с объявленными ранее новыми моделями из семейств Catalyst 6500 Series и Catalyst 4500 Series обладают высокой надежностью, широкой функциональностью и поддерживают интеллектуальные сетевые услуги, необходимые для распространения технологии Gigabit Ethernet на все сегменты сети.

Цены и доступность

Коммутаторы Cisco Catalyst 3750G-12S доступны по списочной цене 7.995 долларов США. Поставка коммутаторов Cisco Catalyst 2970G-24TS начнется в конце этого месяца по списочной цене 5.495 долларов США.

Новая жизнь Ethernet

Константин Изварский «Экспресс-Электроника», #8/2004

Успех Ethernet - одна из тех загадок, которые не перестают удивлять. Вряд ли у этой технологии были фантастические преимущества, скорее, она была посредственной, но в то же время - что гораздо важнее - более дешевой. Сегодня история повторяется: одобренный в июне 2002 года стандарт 10 Gigabit Ethernet, несмотря на свою дороговизну и отсутствие подходящих телекоммуникационных задач, уже находит применение в корпоративных сетях.

Если вспомнить историю Ethernet, возникает ощущение, что этой технологии повезло больше, чем другим. Технология создана в исследовательском центре компании Xerox в 1970-x годах. Базовая спецификация IEEE 802.3 опубликована в 1980 году, а вскоре фирмы Digital Equipment, Intel и Xerox совместно разработали вторую версию спецификации. Как технология Ethernet вряд ли стала оптимальным решением (напомним, что в ее основе лежит принцип множественного доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий - CSMA/CD) и изначально была ограничена тем, что множество пользователей конкурировали за одну полосу пропускания 10 Мбит/c. Однако со временем были найдены решения, частично снимающие эту проблему. В их основе лежит использование коммутаторов, в отличие от традиционных мостов имеющих большее количество портов и обеспечивающих передачу кадров между несколькими портами одновременно. Это позволяло эффективно применять коммутаторы и для таких сетей, в которых трафик между сегментами практически не отличается от трафика, циркулирующего в самих сегментах. После появления коммутаторов технология Ethernet перестала казаться бесперспективной, так как отныне стало возможным соединить низкую стоимость конечных устройств с высокой производительностью сетей, построенных на основе коммутаторов: используя технологию коммутируемого Ethernet, каждое устройство получает выделенный канал между собой и портом коммутатора.

То, что происходило дальше, наверняка, помнят многие. Идея Fast Ethernet родилась в 1992 году, а стандарт (802.3u) был одобрен в 1995-м. Fast Ethernet определяет три модификации для работы с разными видами кабелей - 100BaseTX, 100BaseT4 и 100BaseFX. Модификации 100BaseTX и 100BaseT4 рассчитаны на витую пару, 100Base FX - на оптический кабель. Наибольшее распространение нашли стандарты 100BaseTX для кабеля категории 5 (две неэкранированные витые пары) и 100Base FX (многомодовый оптический кабель). Хотя Fast Ethernet и был развитием стандарта Ethernet, переход к 100BaseTX требовал некоторого изменения в топологии сети. Теоретический предел сегмента Fast Ethernet составляет 250 м. Это ограничение определено самой природой метода доступа CSMA/CD и скоростью передачи, не превышающей 100 Мбит/c. Основная область использования Fast Ethernet в настоящее время - сети рабочих групп и отделов, но с некоторых пор его стали применять и для строительства городских (домашних) сетей.

Развитие сетей Ethernet с пропускной способностью 10 и 100 Мбит/c представляет технология Gigabit Ethernet. Ее основная цель состояла в значительном повышении скорости передачи данных с сохранением совместимости с установленными сетями на базе Ethernet. Продукты, поддерживающие Gigabit Ethernet, в основном внедряют в центре корпоративной сети. Разумеется, есть и другие варианты ее применения. Самый оптимальный путь получения отдачи от внедрения Gigabit Ethernet состоит в замене коммутаторов Fast Ethernet на коммутаторы и концентраторы Gigabit Ethernet. Это приводит к тому, что в сети появляется некая иерархия скоростей. К недостаткам Gigabit Ethernet относят отсутствие встроенного механизма QoS.

Самая интересная особенность проекта 10 Gigabit Ethernet - то, что это первая разработанная Институтом инженеров по электротехнике и электронике технология для Ethernet, которая специально создавалась для того, чтобы выйти за рамки локальных сетей. Допустим, Gigabit Ethernet всегда рассматривался в качестве технологии для локальных сетей. А 10 Gigabit Ethernet проектировался так, чтобы алгоритмы передачи, предусмотренные Ethernet, действовали из конца в конец глобальной сети.

Стандарт, имеющий наименование IEEE 802.3ae, практически не отличается от исходной версии Ethernet (см. таблицу): сохранен тот же формат заголовка, преамбула, минимальный и максимальный размер кадра.

Самое большое изменение - отказ от использования протокола CSMA/CD, поскольку 10 Gigabit Ethernet работает только в полнодуплексном режиме. Это кардинальное изменение, но оно облегчает жизнь, поскольку избавляет от несогласованности при использовании полнодуплексного и полудуплексного режимов.

Другое важное изменение касается физического интерфейса. В соответствии со спецификацией предусмотрено пять типов интерфейсов: 10GBASE-LR, 10GBASE-ER, 10GBASE-SR, 10GBASE-LW и 10GBASE-LX4. Все они являются оптическими. Отказ от "меди" понятен: даже если бы такие системы работали на витой паре, дальность передачи была бы очень ограниченной. Каждый физический интерфейс состоит из двух уровней: PCS (Physical Coding Sublayer), отвечающий за управление передаваемыми битовыми последовательностями, и PMD (Physical Media Dependent), преобразующий биты в оптические сигналы. Эти уровни спроектированы не зависящими друг от друга.

Для систем Gigabit Ethernet было предложено только два типа стандартизованных оптических интерфейса: в одном используется многомодовое оптоволокно, в другом - одномодовое (главное различие между ними заключается в их "дальнобойности"). В отличие от Gigabit Ethernet, стандарт 802.3ae поддерживает три разные длины волны (850, 1310 и 1550 нм), каждой из них соответствует свой PMD. В свою очередь, каждому PMD соответствует два типа физических интерфейсов - для локальных (LAN PHY) и территориально распределенных (WAN PHY) сетей.

В то время как другие PMD-интерфейсы преобразуют биты в световые сигналы последовательно, интерфейс 10GBASE-LX4 задействует технологию спектрального уплотнения WWDM для передачи битов одновременно на четырех длинах волн. Этот интерфейс является наиболее гибким, поскольку поддерживает как многомодовое оптоволокно с диаметром сердцевины 62,5 мкм для связи на ближних (до 300 м) расстояниях, так и одномодовое диаметром 9 мкм - на дальних (до 10 км).

Изначально 10 Gigabit Ethernet позиционировался как решение для сетей масштаба города (MAN), кстати, первая экспериментальная сеть, построенная на его основе, - это произошло в 2002 году в Лас Вегасе (США) - как раз и была рассчитана на передачу трафика в масштабах города. Но со временем, очевидно, его позиционирование пересмотрят, так как уже есть примеры использования 10 Gb Ethernet при строительстве крупных корпоративных и кампусных сетей.

Едва ли не самый щепетильный вопрос касается цен на сетевое оборудование, использующее данную технологию. Первое время продукты на базе 10 Gigabit Ethernet стоили крайне дорого. У некоторых производителей (сейчас в число крупнейших поставщиков оборудования 10 Gb Ethernet входят Cisco Systems, Enterasys Networks, Extreme Networks, Foundry Networks, Nortel Networks и Force10 Networks), к примеру, цена за порт составляла $100 тыс. Понятно, что поначалу это отпугивало потенциальных пользователей и интерес к ней испытывал самый малый процент пользователей - в шутку их называли богатыми энтузиастами. На сегодняшний день цена изделий значительно снижена, но при этом все равно остается высокой по сравнению со стоимостью оборудования Fast Ethernet и Gigabit Ethernet.

Предполагают, что массовой новая технология станет после того, как расценки упадут до $5000-6000 за порт. По расчетам аналитиков, это произойдет примерно к 2006 году. А пока решение остается еще очень дорогим. Такое внимание цене уделено не зря - ведь это единственный фактор, сдерживающий развитие 10 Gigabit Ethernet.

С другой стороны, все понимают, что перспективы 10 Gigabit Ethernet долгосрочные: данная технология позволяет перевести Ethernet на новый уровень без больших затрат и проблем администрирования, неизбежных при смене протокола. В ближайшие годы это будет самый оптимальный метод для агрегирования сетей (как LAN, так и MAN).

Таблица . Gigabit Ethernet vs 10 Gigabit Ethernet

10 Gigabit Ethernet в России

Первый в России официально объявленный проект, в котором ядро сети создается на базе технологии Ethernet 10 Гбит/с, выполняется на крупном промышленном предприятии - нефтехимическом комбинате "Салаватнефтеоргсинтез". Системным интегратором данного проекта выступает компания "Мехатрон", соисполнителем - CTI. В текущем году началась реализация проекта, который предполагается завершить до конца года. Сеть должна охватить довольно значительную площадь (около 15 кв. км) и поддерживать такие приложения, как ERP. Проект предусматривает создание ядра сети на базе восьми коммутаторов Cisco Catalyst 6500 с модулями коммутации и управления Supervisor 720. Кроме этого, будет установлено 54 коммутатора Catalyst 3750 и 24 устройства Catalyst 2950. В коммутаторы Catalyst 6500 встроены модули IDS, Firewall и NAM, которые должны обеспечить защиту сети от различных атак, а также анализ внутреннего трафика. В качестве ПО управления будут использоваться программные пакеты CiscoWorks LAN Management Solution/Routed WAN Solution, Secure Access Control Server, VPN и Security Management Solution. Отказоустойчивость системы предполагается обеспечить построением сети по модульному принципу, в результате сбой в одном модуле не будет влиять на систему в целом. Наиболее важные уровни сети, включая магистральные каналы, резервируются. На комбинате планируется внедрение систем видео-конференц-связи и IP-телефонии. Одним из интересных направлений развития сети может стать ее применение для передачи трафика АСУТП. Для этого в качестве устройств доступа Cisco Systems предлагает использовать коммутаторы Catalyst 2955, которые специально разработаны для применения в условиях промышленного производства. Они имеют расширенный температурный режим (от -40 до +60 С), полностью пассивное охлаждение, устойчивость к пыли, влажности и вибрации. Также они способны дифференцировать трафик в целях обеспечения QoS.

7. Источники

http://www.opennet.ru/docs/RUS/cisco_basic/index.html

http://www.opennet.ru/docs/RUS/cisco_config/index.html

http://ukrnews.kiev.ua/4258/

http://www.citforum.nensi.net/nets/hard/ethernet.shtml