Заменит ли IP-коммутация технологию ATM?

Нахальный новичок может украсть будущее у его величества Гарантированного Успеха

Разделит ли ATM злую судьбу ISDN, лишенную права первородства менее сложными технологиями? Едва обретя наконец место под солнцем в сфере Internet-доступа, ISDN тут же столкнулась с угрозой узурпации: на ее рынок претендуют модемы со скоростью передачи 56 кбит/с.

Не исключено, что и для ATM настала очередь уступить место за рулем более легковесному и поворотливому претенденту. Удостоенная одновременно титулов “Гарантированный успех” и “Универсальное решение” для высокоскоростных высокопроизводительных глобальных сетей,  ATM вдруг оказалась перед серьезной опасностью: на ее законное место в будущем глобальных сетей покушается этот нахальный новичок  -  технология IP-коммутации.

Сторонники ATM уверяют: те, кто думает, будто IP-коммутация действительно способна бросить вызов их фавориту, просто бредят. Некоторые из них еще допускают возможность ее внедрения в область опорных сетей Internet, но при этом они непоколебимы в уверенности, что для решения прочих задач глобальных сетей она не подходит. Чтобы IP-коммутация заняла место ATM в технологии будущего? Да никогда в жизни!

Посмотрим, посмотрим, отвечают им оппоненты. Один из основных борцов за эту технологию фирма Ipsilon Networks (Саннивейл, шт. Калифорния) представила на рынок свой первый IP-коммутатор еще в прошлом году. Ее специалисты разработали новые протоколы, обеспечивающие надежную  -  почти как по ATM-сети  -  доставку информации поверх TCP/IP.

Более того, тяжелая артиллерия в производстве IP-маршрутизаторов  -  фирма Cisco Systems  -  предложила собственную версию IP-коммутации под названием “коммутация с использованием тегов”. Так же поступила и корпорация 3Com, предложив технологию Fast IP.

Как только технология Gigabit Ethernet наберет потенциал, который позволит ей стать альтернативой ATM для локальных сетей, IP-коммутация может оказаться такой альтернативой для сетей глобальных. По иронии судьбы  производители IP-коммутаторов по-прежнему отводят ATM роль транспортного механизма для передачи коммутируемого IP-трафика.

В своей простейшей форме IP-коммутация является усовершенствованной формой традиционной IP-маршрутизации, введенной с целью ускорения передачи по сетям TCP/IP. В отличие от традиционного IP-маршрутизатора, выбирающего маршрут для каждой полученной IP-дейтаграммы по отдельности, IP-коммутатор прокладывает через всю сеть фиксированный маршрут, по которому направляется весь поток взаимосвязанных IP-дейтаграмм.

Суть состоит в том, что IP-коммутатор создает в TCP/IP-сети виртуальный канал с высокой скоростью передачи данных. Обычный же IP-маршрутизатор не интересуется ничем, кроме собственно обрабатываемой дейтаграммы: каждая из них рассматривается как самостоятельная, не связанная ни с чем другим сущность. Таким образом, в IP-сети больших размеров, как, например, Internet, IP-маршрутизаторы обращаются с дейтаграммами подобно почтальону, сортирующему письма  -  по одному письму за раз, не принимая во внимание никаких связей между предыдущими и последующими.

Именно по этой причине качество работы в Internet приложений, требующих постоянного доступа к полосе пропускания фиксированной ширины (таких, как средства потоковой передачи голосовых или видеоданных), оказывается значительно хуже, чем должно было бы быть. При построении IP-маршрутизаторов для Internet априори предполагалось, что через них будут проходить нечувствительные к небольшим задержкам данные. Возможность же обработки дейтаграмм, передаваемых чувствительными к задержкам приложениями, создателями первоначального варианта протокола IP не рассматривалась.

В коммерческом продукте IP-коммутация впервые была реализована в прошлом году, когда фирма Ipsilon выпустила серию устройств IP Switch 1600. В их основу была заложена идея о том, что к IP-маршрутизации приложимы все те же принципы, которые применяются и в коммутируемых сетях.

Коммутация предполагает организацию маршрута между двумя устройствами, по которому идет весь трафик. Если в сети IP-маршрутизаторов (или, правильнее будет сказать, IP-коммутаторов) окажется возможным проложить постоянный маршрут, это будет существенным усовершенствованием по сравнению с обычной IP-маршрутизацией.

Куски полосы пропускания

Такой подход позволит IP-коммутаторам выделять полосу пропускания чувствительным к задержкам приложениям “кусками” фиксированной ширины; при этом сохраняются все преимущества высокоскоростных каналов, посредством которых маршрутизаторы соединяются между собой. Да, да, конечно же вы не забыли: именно для этого и создавалась ATM.

Проблема состоит в том, что передача IP-трафика по ATM-сети требует его отображения на протоколы ATM при входе в такую сеть и обратного преобразования на выходе из нее. Для выполнения этих операций было разработано несколько методов, включая эмуляцию локальной сети по стандарту LANE (LAN Emulation) и спецификацию MPOA (Multiprotocol Over ATM  -  передача трафика различных протоколов по сетям ATM). В свою очередь, сторонники IP-коммутации предлагают обходиться на всем протяжении пути форматом IP.

Предлагаемый ими метод позволит исключить три потенциальные проблемы. Во-первых, протоколы преобразования IP в ATM, подобные MPOA, отличаются сложностью и большинство администраторов сетей по-прежнему не знакомы с ATM. Во-вторых, эти протоколы пока еще не стандартизованы, хотя ждать стандартизации осталось недолго.

Наконец, если все дело сводится к тому, чтобы “протолкнуть” через ориентированную на передачу данных Internet как можно больше IP-трафика, то почему бы не отказаться от всех других возможностей, которые закладывались в технологию ATM при ее создании (таких, как передача речевой информации), и не ограничиться использованием ее высокопроизводительного масштабируемого оборудования для пропускания IP-трафика?

Ирония ситуации заключается в том, что система IP-коммутации выжимает свою высочайшую производительность из служащей ей основанием ATM-сети с передачей ячеек данных. IP-коммутаторы используют ATM, но только в качестве транспортного средства  -  на уровне 2 модели ISO.

Сторонники IP-коммутации предлагают вместо преобразования IP в ATM с помощью MPOA оставить данные в формате IP и позволить самому IP-коммутатору решать, по какому пути должен доставить их транспортный механизм, в роли которого во многих случаях будет выступать ATM.

Компонентами ATM, нашедшими место в этой схеме, оказываются только высокоскоростные коммутаторы, но никак не протоколы высокого уровня. Если это решение удастся реализовать, протоколы преобразования IP  -  ATM, такие, как MPOA, останутся не у дел.

Впрочем, на стороне ATM значительный временный перевес. Положение технологии будущих глобальных сетей она занимает довольно давно. Спросите людей из телефонных компаний и поставщиков услуг дальней связи, на чем будут строиться их опорные сети в следующем десятилетии, и большинство вам поведает один и тот же рассказ.

В конце концов, скажут они, это будет система ATM-коммутаторов, связанных опорной сетью SONET (Synchronous Optical Network), по которой на базе новой объединенной архитектуры наравне с цифровыми данными можно будет передавать голосовую и видеоинформацию. Сегодня даже AT&T не смешивает речевой и Internet-трафик в своей ATM-сети, но как только применение оптического волокна станет экономически оправданным, оно войдет в структуру ATM.

До пришествия коммутируемой 100 Мбайт/с Ethernet другой основы для организации высокоскоростной опорной сети помимо технологии ATM просто не существовало. Теперь, однако, Gigabit Ethernet превращается для нее в реальную угрозу. Чего ради трудиться над преобразованием Ethernet-трафика в ATM, если Gigabit Ethernet позволяет обойтись без этого при более широкой (чуть ли не в полтора раза) полосе пропускания  и меньшей стоимости в расчете на порт?

Сторонники IP-коммутации прибегают к тем же рассуждениям на тему: “Зачем нам нужна ATM?” и обращаются к Internet. Если имеется система IP-коммутаторов, соединенных базовой сетью на линиях OC-3, то почему нельзя организовать из них IP-сеть, работающую на тех же скоростях, что и ATM, и избавиться от всех этих IP/ATM-преобразований?

Вполне вероятно, что крестовый поход за внедрение в опорные сети IP-коммутации возглавят поставщики услуг доступа в Internet. Поскольку эти компании используют свои сети почти исключительно для передачи IP-трафика, они смогут от внедрения данной технологии получить немалый выигрыш. К тому же им не приходится иметь дело с голосовым трафиком, который доминирует в сетях телефонных компаний и поставщиков услуг дальней связи.

В августе фирма General DataComm (Мидлбери, шт. Коннектикут) приступила к тестированию технологии IP-коммутации в своей сети на базе ATM-коммутаторов производства фирмы Apex, развернутой во Франции. Цель испытаний заключается в том, чтобы проверить, насколько хорошо IP-коммутаторы фирмы Ipsilon взаимодействуют с ATM-коммутаторами в опорной сети с организацией различных типов служб.

Сетевым же администраторам приходится действовать наугад. Gigabit Ethernet по-прежнему многим менеджерам по маркетингу видится скорее как свет в конце туннеля, нежели как готовая к внедрению технология. IP-коммутация представлена коммерческими продуктами, но ее способность к масштабированию до по-настоящему больших объемов трафика пока остается без подтверждения. С другой стороны, ATM может похвастаться внушительным послужным списком как в локальных, так и в глобальных сетях.

Так что, если компания не нуждается в высокоскоростной опорной сети прямо сегодня (в этом случае выбирать не из чего, единственный вариант  -  ATM), не лучше ли подождать и поглядеть, насколько удастся IP-коммутации оправдать возлагаемые на нее надежды?    4

Уильям Датчер

Источники справочной информации

по IP-коммутации

Ipsilon Networks. Помимо информации о продуктах для технологии IP-коммутации на данном узле опубликованы две статьи, посвященные технологическим вопросам. В одной из них обсуждается идея интеграции высокоскоростного ATM-оборудования в сети IP вместо IP-маршрутизации через сети ATM. Во второй рассматриваются два различных подхода к высокоскоростной маршрутизации  -  применение гигабитных маршрутизаторов и IP-коммутаторов. Посетители узла найдут здесь также информацию о нескольких протоколах, разработанных специалистами Ipsilon для управления коммутаторами и потоками.

Адрес: www.ipsilon.com.

3Com. Специальная статья, озаглавленная “Fast IP: The Foundation of 3D Networking” (“Fast IP: основы построения трехмерных сетей”), всесторонне освещает разработанную специалистами 3Com технологию высокоскоростной коммутации Fast IP.

Указатель всех специальных статей, описывающих различные технологии 3Com, доступен по адресу: www.3com.com/technology/tech_net/ white_papers/index.html.

Data Communications. Здесь опубликован методический материал, в котором сравниваются технология ATM MPOA и IP-коммутации. Рик Тинсли из фирмы Newbridge Networks защищает позиции MPOA, а Ларри Ланг из Ipsilon Networks выступает за IP-коммутацию. Живое обсуждение содержит сведения об относительных преимуществах и недостатках, ценах, спецификациях, совместимости и т. д.

Адрес: www.data.com/tutorials/switch.html.

Список составил Кевин Уотерс. Ему можно сообщить о других интересных узлах по адресу: kevin_walters@zd.com.

Производители коммутаторов разрабатывают собственные протоколы

Чтобы IP-коммутация стала волшебной палочкой, так необходимой нашим сетям, требуется некий метод управления коммутируемыми “каналами”, которые IP-коммутаторы организуют в сети. Протокол IP, как и TCP, не предлагает для этого никаких средств.

Небесполезными были бы и специализированные интегральные микросхемы для управления IP-коммутацией, встраиваемые в оборудование цифровых и телефонных сетей.

До сих пор производителям IP-коммутаторов приходилось разрабатывать собственные протоколы IP-коммутации, работающие отдельно от TCP и IP и поддерживающие такие протоколы прикладного уровня, как HTTP, SMTP, FTP, Telnet и др.

Специалисты фирмы Ipsilon Networks создали IFMP (Ipsilon Flow Management Protocol  -  протокол управления потоками Ipsilon) и GSMP (General Switch Management Protocol  -  универсальный протокол управления коммутатором) как раз для описанной выше цели.

IFMP и GSMP обеспечивают соответственно управление параметрами маршрутов, проложенных с использованием IP-коммутации, и управление IP-коммутаторами. Эти протоколы позволяют IP-коммутаторам управлять ATM-оборудованием. Кроме того, с их помощью сетевые администраторы имеют возможность определить способ управления коммутатором и установления приоритетов для трафиков различных приложений.

Фирма MMC Networks (Саннивейл, шт. Калифорния) недавно представила архитектуру набора микросхем XSrteam, позволяющую управлять IP-трафиком на основе приоритетов подобно управлению ATM-трафиком. Она предназначается для использования в маршрутизаторах, а также в устанавливаемых в коммуникационных центрах оконечном оборудовании абонентских линий и иных сетевых устройствах.