Кевин Толли
президент и исполнительный директор компании The Tolly Group, специализирующейся в области консалтинга и тестирования

Локальные сети передачи кадров восстанавливают свое положение основной технологии на территориальной магистрали - главным образом, за счет ATM.

С последними достижениями в области технологий Ethernet и Token Ring многие технические достоинства ATM перестали быть его исключительной прерогативой. Как следствие, экономическая поддержка ATM за последний год заметно ослабла (см. врезку "Пионеры АТМ попали в западню").

Весьма вероятно, что ATM исчезнет из поля зрения сетевых инженеров, и областью его применения останутся глобальные сети, так как его потенциальное место средства прямого соединения с серверами и мощными рабочими станциями займут другие технологии. Скорее всего, ATM закрепится на некоторых территориальных магистралях как средство соединения коммутаторов.

Вместе с тем эта технология имеет все шансы стать популярной в сетях операторов связи, где ее масштабируемость, поддержка разнообразных типов трафика и коммутация каналов окажутся как нельзя кстати.

ОБЕЩАННОГО ТРИ ГОДА ЖДУТ

Чтобы оценить произошедшие за последние годы коренные изменения, мы должны будем сравнить открываемые ATM перспективы с тогдашним состоянием технологий для локальных сетей.

ATM обещал пропускную способность в избытке. Каждое соединение могло быть выделенным, поэтому ATM давал значительное увеличение доступной пропускной способности по сравнению с разделяемой архитектурой FDDI.

Он обещал скорость. Протокол трансляции ячеек ATM позволял, по крайней мере в теории, работать на скоростях от T-1 до гигабитных. По этой причине многие специалисты (и неспециалисты) полагали, что со временем ATM станет единым транспортом - от настольных систем до магистралей локальных/глобальных сетей.

ATM открывал перспективы объединения сетей передачи данных, речи и видео. Благодаря использованию ячеек ATM мог эффективно обслуживать как чувствительный к задержкам голосовой трафик, так и традиционный трафик данных. ATM был также способен предоставить инфраструктуру для поддержки видеосервисов, которые многими воспринимались как необходимые для приложений следующего поколения.

Он гарантировал качество услуг. Подход ATM на базе ячеек делал достижение высокого качества услуг возможным при обслуживании произвольной комбинации трафика реального времени и пакетного трафика. Благодаря встроенной поддержке передачи с постоянной скоростью ATM в этой области имел очевидное преимущество над локальными сетями передачи кадров.

Наконец, ATM предлагал эмуляцию локальных сетей - механизм, благодаря которому использующие кадры системы могли работать поверх сетей, содержащих компоненты ATM.

Почва, казалось, была подготовлена для революции под лозунгом "Даешь ATM!". Что же оказалось не так? Ответ - все и ничего. Несмотря на то что многие годы ATM продолжал привлекать к себе внимание радужной перспективой создания единой "надежной" сети, на практике ATM смог предложить слишком мало и чересчур поздно.

ATM всегда оказывается намного дороже, чем любая другая считающаяся на тот момент конкурентом технология передачи кадров. Огромное множество сервисов, API и спецификаций создавали труднопреодолимый барьер на пути желающих овладеть этой технологией.

В данном контексте мы и рассмотрим перспективы ATM на место технологии для соединения настольных систем и серверов, а также территориальной магистрали.

ТЩЕТНАЯ ПОПЫТКА

Архитекторы ATM правильно полагали, что высокая пропускная способность необходима даже имеющимся приложениям. Загруженные разделяемые локальные сети Ethernet могли предоставить реально только 5-6 Мбит/с вследствие нарастания коллизий. Эта доступная пропускная способность разделялась между всеми подключенными к локальной сети станциями. Таким образом, доступная одной станции пропускная способность в локальной сети с 50 и более станциями составляла всего несколько сот килобит в секунду - ничтожно мало по сравнению с номинальной скоростью Ethernet в 10 млн бит в секунду.

Тем не менее сообщество ATM никогда особенно не ориентировалось на настольные системы. Первый стандарт для ATM поддерживал скорость 100 Мбит/с, но вскоре он был заменен на другой, со скоростью 155 Мбит/с (уровень OC-3), который многими рассматривался в качестве стандартного для территориальных сетей. Как и в FDDI, стандартные соединения осуществлялись по оптическому кабелю.

Несмотря на все преимущества волоконной оптики по сравнению с медными кабелями, высокая цена как интерфейсных плат, так и портов коммутаторов делала ATM на 155 Мбит/с чрезвычайно дорогим для использования непосредственно с настольными системами.

Предприняв попытку определить низкоскоростные решения для настольных систем, сообщество ATM ввязалось в разрушительные споры по поводу того, на какие скорость и тип соединения следует ориентироваться. Производители разделились на два лагеря: на тех, кто поддерживал подход на базе медного кабеля со скоростью 25,6 Мбит/с, и на тех, кто ратовал за решение с использованием оптического кабеля при скорости 51,82 Мбит/с.

В начале сторонники 51 Мбит/с доминировали, и данный подход был выбран в качестве низкоскоростного стандарта. После этой неудачи последователей 25-мегабитной технологии IBM объединила ее производителей в теперь распущенный Desktop ATM 25 Alliance. Несмотря на то что альянс смог в конце концов заставить ATM Forum провозгласить ATM на 25 Мбит/с в качестве стандарта, драгоценное время было потеряно.

НЕЖДАННО, НЕГАДАННО

Пока производители ATM никак не могли прийти к согласию по поводу стандартов, появившиеся на рынке коммутаторы для локальных сетей начали свое головокружительное восхождение. Опираясь на "старую" технологию кадров, коммутаторы для локальных сетей предлагали пользователям Ethernet, FDDI и, позднее, Token Ring простое и недорогое решение проблем с пропускной способностью. Несмотря на то что первая разновидность коммутаторов Ethernet могла предложить только соединения на 10 Мбит/с, этого было вполне достаточно для ликвидации перегрузок в сети на уровне настольных систем.

За счет использования коммутируемых портов для микросегментации существующих локальных сетей конкуренция между станциями радикальным образом снижалась. Более того, микросегментация могла быть осуществлена целиком в монтажном шкафу без внесения каких-либо изменений на станциях конечных пользователей и на серверах. Если ранее серверам приходилось соперничать друг с другом за пропускную способность, то теперь каждый из них мог быть подключен к выделенному порту. Конкуренция, таким образом, исключалась, и каждый сервер получал выделенный канал в высокопроизводительную коммутирующую структуру.

Установка коммутаторов позволяла сделать сеть более компактной, т. е. некоторые из имеющихся мостов или маршрутизаторов можно было из нее изъять. Если на пути к адресату трафику приходилось проходить через несколько локальных сегментов, то добавление коммутатора сокращало задержку и улучшало время отклика.

ПРОИГРАННАЯ БИТВА

Когда ATM на 25 Мбит/с наконец вышел на рынок, ему пришлось завоевывать себе место в совершенно иной сетевой среде, а именно - в коммутируемой среде Ethernet. Выпускаемые такими производителями, как IBM, Whitetree, Adaptec и Madge Networks, продукты для ATM на 25 Мбит/с оставались в лучшем случае маргинальными предложениями по сравнению с коммутируемыми технологиями Ethernet.

Для реализации ATM пользователям требовалось приобрести не только коммутаторы, но и новые сетевые платы для каждой станции. Несмотря на все старания производителей, цены на оборудование ATM оставались в два-четыре раза выше, чем на коммутируемый Ethernet.

Традиционные системы для локальных сетей могли работать поверх ATM только при использовании эмуляции локальной сети (LAN Emulation, LANE). Хотя сегодня подобная функциональность встроена, как правило, непосредственно в коммутаторы ATM, в первых продуктах она реализовывалась зачастую на отдельных хостах UNIX, подключаемых к коммутатору по каналам ATM. Сама по себе LANE вносила значительную дополнительную сложность и стоимость. Кроме того, отсутствие драйверов, поддержка ограниченного числа шин и небольшое число производителей - все это усугубляло проблемы, стоящие перед ATM для настольных систем.

Однако наиболее существенной проблемой было отсутствие приложений следующего поколения, работа которых была бы невозможна без ATM и реализация которых стоила бы дополнительных средств и усложнения транспортной технологии. Хуже того, показать, что существующие приложения работали по ATM лучше, чем с коммутаторами кадров, оказалось не так уж просто.

ETHERNET СТАНОВИТСЯ БЫСТРЕЕ

В наши дни клиентские системы и серверы имеют так много общих характеристик, что рассматривать их по отдельности зачастую не имеет смысла. Неудивительно, что многие из вопросов, с которыми столкнулся ATM для настольных систем, могут быть отнесены также и к ATM для серверов.

Вместе с тем серверов меньше, чем клиентов, поэтому экономические вопросы, связанные с проводкой, интерфейсными платами и портами коммутаторов, стоят менее остро, чем в случае рабочих станций. Кроме того, выделенные полнодуплексные соединения ATM на 155 Мбит/с для серверов предлагали на порядок большую пропускную способность, чем коммутируемый Ethernet.

В борьбе за парки серверов ATM поначалу имел преимущество. Серверы располагались, как правило, в одном помещении с контролируемой средой. Кроме того, они размещались вблизи или даже непосредственно в монтажных шкафах. Месторасположение и количество подобных устройств сводили к минимуму потребность в волоконно-оптических линиях. К тому же большинство аппаратных были уже оснащены оптической проводкой. Кроме того, многие из производителей снабдили свои платы ATM на 155 Мбит/с интерфейсами с медными кабелями. Таким образом, проводка была не главным вопросом.

Цены также не были недоступными. Серверы содержат более сложные компоненты и намного больше памяти и дисков, поэтому они всегда намного дороже клиентских систем. Тот факт, что сетевая плата ATM стоит 1000 долларов в сравнении со 100 долларами для сопоставимого адаптера Ethernet, не играл большой роли.

Эти же рассуждения могут быть отнесены и к коммутаторам. Порты ATM были отнюдь не дешевы, но их необходимое для подключения серверов число было обычно невелико. Таким образом, общие затраты организации были бы не такими уж и значительными.

Однако, прежде чем ATM сумел закрепиться как средство соединения с серверами, появился Fast Ethernet. Несмотря на то что у ATM еще оставался шанс побороться за место под солнцем, аргументы в пользу Fast Ethernet выглядели весьма привлекательно: он был прост, дешев и эффективен. Использующий те же кадры, что и его низкоскоростной предшественник, Fast Ethernet мог быть прозрачным образом включен в любую сеть Ethernet. Кроме того, персонал не требовалось переучивать, а таких сложностей, как с реализацией LANE, не было и в помине.

Более дорогой, чем Ethernet на 10 Мбит/с, Fast Ethernet был тем не менее дешевле ATM, а все прогнозы сводились к тому, что цены должны значительно упасть, что затем и случилось.

Производители сетевых плат ATM на 155 Мбит/с для серверов так никогда и не смогли продемонстрировать, что их технология дает ощутимые преимущества по сравнению со 100 Мбит/с у Fast Ethernet. По правде говоря, соединения с сервером на базе ATM имели максимальную теоретическую пропускную способность около 135 Мбит/с (с учетом накладных расходов на AAL-5 и LANE). Дополнительные вычислительные сложности по эмуляции локальной сети еще более ухудшали общую производительность.

Цены на сетевые платы Fast Ethernet (с медным интерфейсом) известных производителей упали в 1997 году до отметки в 100 долларов. В то же время выделенные порты коммутаторов обходились в 500 долларов и менее. Разделяемые концентраторы Fast Ethernet можно было приобрести менее чем за 100 долларов за порт. Благодаря своим преимуществам по показателю цена/качество Fast Ethernet стал лидером по числу соединений с серверами.

В 1997 г. лагерь Ethernet еще более поднял планку пропускной способности с представлением адаптеров Gigabit Ethernet для серверов. Несмотря на то что имеющиеся сетевые ОС и аппаратные системы недостаточно мощны, чтобы воспользоваться преимуществами подобных адаптеров, посыл ясен: производители Ethernet готовы поднять производительность соединений с сервером на порядок.

До недавнего времени соединения с сервером на 155 Мбит/с - это все, что производители ATM могли предложить. В настоящее время FORE Systems поставляет адаптер ATM OC-12 для сервера на 622 Мбит/с (он был недавно протестирован The Tolly Group, документ номер 8277), но лишь немногие производители заинтересованы в этом рынке.

Ощутимым преимуществом ATM над Gigabit Ethernet на серверном уровне остается пока то, что продукты ATM базируются на реализованных стандартах. Совместимость между продуктами различных производителей за счет этого весьма высока.

Вместе с тем стандарты на Gigabit Ethernet еще окончательно не завершены, а это означает, что сетевым инженерам придется сталкиваться с проблемой совместимости. Такая ситуация должна, конечно, со временем измениться, но, пока неясно, когда.

Парадоксально, но факт - несмотря на то что сетевые инженеры рассматривают совместимость как один из наиболее желательных атрибутов продукта, их действия и решения сплошь и рядом противоречат такой оценке. Многие проектировщики сетей выбирают одного производителя для создания, скажем, ядра своей территориальной сети. В таких случаях нестандартные реализации протоколов взаимодействия между коммутаторами могут иметь слабый или вообще нулевой отрицательный эффект.

ПЛЕННИКИ КОЛЬЦА

В мире Token Ring технология ATM в течение какого-то времени оставалась жизнеспособным решением. По сути, АТМ был единственным реальным вариантом. С 1988 до середины 1998 года максимальная скорость IEEE 802.5 Token Ring составляла 16 Мбит/с (или 32 Мбит/с при полнодуплексной передаче). Если была необходима большая скорость, ATM оставался единственным решением.

Несмотря на отсутствие в течение долгого времени конкурентов в этом секторе рынка, популярность ATM и здесь продолжает падать. Такие тяжеловесы, как Cisco Systems, 3Com и Cabletron Systems, позиционировали коммутаторы Fast Ethernet как мультисервисные платформы с возможностями передачи трафика как Ethernet, так и Token Ring.

С другой стороны, рабочая группа IEEE 802.5 Token Ring подошла к этапу стандартизации как Fast Token Ring, так и Gigabit Token Ring. Основные производители Token Ring весной 1998 года продемонстрировали прототипы изделий на выставке Networld+Interop в Лас-Вегасе. Участие в демонстрации принимали Bay Networks, IBM, Madge Networks, Olicom и Xylan.

БИТВА ЗА МАГИСТРАЛЬ

Достижение гигабитных скоростей изменило саму динамику развития Ethernet и ATM. При скоростях порядка OC-12 вопрос выбора между медью и оптикой больше не стоит: оптика становится основной физической средой передачи, а это обстоятельство сводит на нет основное историческое преимущество Ethernet в данной области. Кроме того, при наличии встроенных функций LANE в коммутаторах ATM последнего поколения сложность использования ATM намного уменьшилась. А ввиду того, что магистральные соединения организуются между коммутаторами, а не между коммутаторами и серверами, никаких изменений на конечных станциях производить не требуется.

Другим важным фактором, определяющим выбор транспортной технологии, является цена - а Gigabit Ethernet отнюдь не дешев. Несмотря на ожидаемое снижение цен, интерфейсы первого поколения достаточно дороги, как и интерфейсы ATM OC-12. По данным компании The Yankee Group, специализирующейся на исследовании рынка, порты Gigabit Ethernet продаются в настоящее время по цене 2500-3000 долларов при цене портов ATM OC-12 на 622 Мбит/с около 9000 долларов.

Вместе с тем цена портов коммутаторов ATM неуклонно снижается и через несколько лет может стать сопоставимой с ценой портов Gigabit Ethernet (см. Таблицу 1).

С точки зрения номинальной скорости линии новоявленная гигабитная технология затмила ATM - а Gigabit ATM еще предстоит проделать долгий путь. По иронии судьбы, ATM приходится защищать теперь те позиции, которые считались его прерогативой в течение долгого времени: реальную пропускную способность.

Несмотря на то что ATM остается единственным стандартизованным решением для создания магистралей в сетях Token Ring, заказчики могут воспользоваться и решением на базе кадров. Многие производители коммутаторов предлагают собственные решения по "объединению" портов коммутатора для создания более емкого канала между коммутаторами для локальных сетей. Подобные подходы позволяют объединить трафик между коммутаторами в единый поток, не прибегая к помощи ATM.

The Tolly Group завершила недавно тестирование совместимости и производительности для адаптера Sbus Quad Fast Ethernet Adapter компании Sun Microsystems при работе с коммутаторами Bay Networks, Cabletron Systems, Cisco Systems, Extreme Networks, Foundry Networks, Lucent Technologies и Plaintree Systems (см. документ The Tolly Group за номером 8280).

Все эти производители предлагают так называемые возможности по объединению каналов для создания высокоскоростного канала между коммутаторами или между коммутатором и сервером. Подобные схемы позволяют достичь пропускной способности свыше 100 Мбит/с, так что пользователи могут расширить возможности имеющейся технологии без дорогостоящей модернизации до ATM или Gigabit Ethernet.

Теперь, когда IEEE занялся стандартизацией HSTR, это решение скоро станет доступным. Нет никаких причин, почему каналы на 100 Мбит/с не могут быть объединены для достижения скоростей, сопоставимых с 622 Мбит/с в ATM OC-12.

КОНВЕРГЕНЦИЯ ГОЛОСА И ДАННЫХ

Немногие станут возражать против того, что конвергенция голоса и данных в территориальных сетях будет осуществляться с помощью технологий на базе кадров. Конечно, они разрабатывались без учета передачи чувствительного к задержкам голосового трафика. Настоящий вопрос в том, какая технология способна стать основой для конвергенции голоса и данных? Если отсутствие действий со стороны администраторов сетей рассматривать в качестве индикатора, то такой технологии нет.

По иронии судьбы, очевидное отсутствие прогресса в области интеграции голоса и данных в территориальных сетях связано в большей мере с политическими, нежели с техническими причинами. Исторически во многих компаниях ответственный за инфраструктуру зданий и прилегающих территорий отвечает также за физическую сторону территориальной телефонной системы.

Отсутствие очевидных выгод вкупе с политическими препятствиями сделало конвергенцию голоса и данных в территориальных сетях третьестепенной для многих организаций задачей. Однако в долгосрочной перспективе такая конвергенция вполне вероятна. Если компьютерная телефония даст проявляющим к ней интерес компаниям ощутимые преимущества в конкурентной борьбе, то это может послужить катализатором для переориентации организаций на конвергенцию.

Пока же, однако, одна из заявляемых стратегических причин внедрения ATM еще остается под вопросом.

ВИДЕОИГРЫ

По пятам конвергенции голоса и данных идет не менее разрекламированная доставка видео, для которой ATM подходит идеальным образом. Однако в настоящее время спрос на доставку видео в реальном времени по территориальным сетям очень мал, а решения на базе кадров способны удовлетворить имеющиеся спрос и требования. Для доставки "консервированного" видео технологии на базе кадров уже доказали свою пригодность. Не только пропускная способность ATM в 155 Мбит/с избыточна, но и Ethernet на 10 Мбит/с для этих целей более чем достаточно.

СНОВА КАДРЫ

Стратегические ошибки, непредвиденные повороты событий, высокие цены и ограниченная функциональность - вот основные вехи истории ATM. Уязвимость ATM стала проявляться еще тогда, когда Fast Ethernet заметно сократил разрыв в скорости между двумя технологиями, а набирающий популярность Gigabit Ethernet вкупе с не менее мощным движением в мире Token Ring по разработке своей собственной высокоскоростной технологии передачи кадров могут вообще подвести черту под перспективами ATM. Баланс сил изменился, и гегемония территориальных сетевых технологий на базе кадров вновь не вызывает сомнений.

Пионеры ATM попали в западню

Несмотря на то что писать эпитафию ATM несколько преждевременно, его история свидетельствует о множестве упущенных возможностей и ошибочных прогнозов. Драматическая ситуация, в которой находятся компании, рассматриваемые ранее как носители стандартов на ATM, служит, вероятно, лучшим индикатором того трудного положения, в котором ATM оказался в настоящий момент.

Одно из дурных предзнаменований - недавние убытки, которые лидер отрасли, компания FORE Systems, понес вследствие своей твердой поддержки ATM на магистрали. Не только цена на акции компании упала, но и некоторые менеджеры высшего звена покинули ее и перешли в новообразованные компании, специализирующиеся на Gigabit Ethernet.

Другим знаком времени может служить совместная работа FORE и Intel над объединением ATM и Fast Ethernet в унифицированных продуктах. Первым плодом этого сотрудничества стал продукт Fore ES-2810 на базе коммутирующей технологии Fast Ethernet компании Intel. FORE и Intel планируют также совместно представить решения по обеспечению качества услуг и распределенной маршрутизации "из конца в конец" в сегментах ATM и Fast Ethernet.

Стратегия Adaptec как успешного производителя периферии состояла в том, чтобы стать лидером на перспективном, как считали многие, рынке адаптеров ATM. После того как рынок этот так и не появился, Adaptec переориентировалась на производство так называемых сетевых плат для серверов, занявшись продажей плат Fast Ethernet и делая немалые вложения в Gigabit Ethernet.

Когда-то Whitetree позиционировала себя как производитель коммутаторов ATM на 25 Мбит/с и в начале 1997 года была без шума поглощена Ascend Communications. Никто ничего с тех пор о Whitetree не слышал. Avidia Networks, еще один из немногих производителей коммутаторов на 25 Мбит/с, стала частью PairGain Systems примерно в то же время.

Во время кардинальной перестройки в июле 1997 года Madge Networks создала четыре подразделения: Ethernet, Token Ring, ISDN для операторов связи и видеоконференции. Отсутствие в этом списке ATM - технологии, в которую Madge вкладывала немалые средства, - выглядит весьма подозрительно. Madge не только продавала коммутаторы, но и была одним из основных производителей сетевых плат ATM на 25 Мбит/с и 155 Мбит/с. Madge пока продает продукты для ATM, но объявление о реструктуризации не сулит ATM ничего хорошего. Тот факт, что Madge заявила о значительном сокращении инвестиций в исследования и разработки в области ATM, не добавляет привлекательности образу ATM.

Ресурсы Internet

Отчеты английского журнала об опыте работы пользователей с ATM и Gigabit Ethernet можно прочитать по адресу: http://www.csi.co.uk/frames/news/gigabit.htm.

Документы Gigabit Ethernet Alliance по вопросам технологии и стоимости владения можно найти по адресу: http://www.gigabit-ethernet.org/technology/whitepapers/gige/index.html#toc/.

Ссылки на группы стандартов IEEE 802.5 и 802.1q можно найти на http://www.ieee.org.

Информацию о состоянии отрасли ATM можно найти на сервере Web Форума ATM http://www.atmforum.com.

Результаты тестирования для адаптера ATM OC-12 на 622 Мбит/с компании FORE Systems и Sbus Quad Fast Ethernet Adapter компании Sun Microsystems с различными коммутаторами (документ 8280) читайте на сервере The Tolly Group http://www.tolly.com.