Коммутируемые линии быстро приобретают популярность при использовании сегодняшних локальных сетей, поскольку пользователи предпочитают иметь выделенные линии, более высокую производительность backbone, меньшее время отклика по сети. Быстрый рост числа прикладных программ клиент/сервер и их постоянное изменение в соответствии с требованиями времени являются основными двигателями развития коммутирующих устройств. Электронная почта и совместное использование файлов, групповые прикладные программы и электронные таблицы, совместное использование принтеров и общие программы баз данных - вот только некоторые из инструментальных средств, которые применяются в сети ее многочисленными клиентами.

Большинство компаний сегодня зависят от прикладных программ, которые управляют их каждодневными деловыми операциями. Поэтому, необходима разработка оптимальной структуры сети, способной обеспечить интенсивный трафик между многочисленными клиентами, а также надежность и защиту информации. Более того, современные клиентские и серверные приложения предполагают существенное увеличение производительности по сравнению с системами, проданными 12-18 месяцев назад.

Мощности этих процессоров существенно превышают возможности современных сетевых адаптеров и требуют более высокой пропускной способности сети, что часто приводит к перерузкам в локальных 10-Мбитных сетях Ethernet и 4/16-Мбитных Token Ring.

Масштабируемые коммутаторы Fast Ethernet, предлагающие возможности виртуальной локальной сети (VLAN) сегментации, обеспечивают идеальное решение для эффективной и надежной связи клиент/сервер в сети. Коммутаторы обеспечивают выделенные 100-Мбит/с Fast Ethernet каналы доступа к каждому серверу и выделенные 10-Мбит/с соединения с каждым клиентом, устраняя таким образом конфликты и решая проблемы пропускной способности, возникающие при подключении через хаб.

Обзор

В этой статье мы рассмотрим некоторые возможности сетевой структуры для подключени серверов к высокопроизводительным коммутаторам и, затем осветим преимущества логической сегментации, которые следуют из структуры сети. Така сегментация, обычно упоминаемая как Vлокальные сети, предполагает группирование пользователей и рабочих станций в логические рабочие группы, которые территориально распределены по зданию, университетскому городку или предприятию.

Соединения с сервером Fast Ethernet

В каждый данный момент многочисленным клиентским станциям (обычно 25-50 на сервер) требуется надежный доступ к серверу. Исторически серверы подключались к порту хаба и совместно использовали тот же самый сегмент сети, что и клиенты, постоянно находящиеся в этой же локальной сети. Хаб, отданный в общее пользование, обеспечивает экономичный, структурированный способ построения локальной сети с непосредственным подключением серверов. Однако, эта конфигурация уже не может обеспечить необходимые уровни доступа, производительности и времени отклика сервера. Сети, построенные на использовании общего хаба, разрешают одновременно только одно взаимодействие с локальным сервером и, обычно, имеют низкую (10 Мбит/с) производительность. Конфликты, задержка выполнения приложений, ограниченный доступ пользователя и недостаточная гибкость - вот лишь немногие из проблем, связанных с такой конфигурацией локальной сети.

Коммутаторы решают эти проблемы, обеспечивая каждому конечному устройству коммутируемый порт с высоко оптимизированной панелью для поддержки параллельных подключений. Более того, стоимость портов коммутатора значительно снизилась за последние два-три года, благодаря быстрому совершенствованию технологии. Порты коммутатора Fast Ethernet, сконфигурированные для точечного (point-to-point) подключения непосредственно к серверам, обеспечивают пропускную способность до 200 Мбит/с в полно-дуплексном режиме. Эти порты повышают производительность общих портов локальные сети более, чем в 20 раз при стоимости в 2-3 раза меньше. Только это сравнение легко оправдывает расходы на использование коммутаторов в сети для снижения времени отклика клиент/сервер.

Далее, коммутаторы учитывают параллельные подключения между различными парами клиент/сервер. Это, в основном, увеличивает число транзакций, которые могут происходить в сети в каждый данный момент, уменьшая задержки и повторения, обычно характерные для локальных сетей. Выделенный канал Fast Ethernet между коммутатором и сервером обеспечивает ускоренную обработку запросов пользователя, большую доступность соединений и передачу больших файлов без перегрузки канала.

Интерфейсы сети Fast Ethernet

Недавно технология 100BaseT была принята в качестве стандарта для сетевых адаптеров и коммутаторов Fast Ethernet. Комитет IEEE одобрил этот стандарт в июле 1995, и с тех пор несколько ведущих производителей, включая Intel и Cisco, начали поставку изделий, поддерживающих этот стандарт. 100BaseT Fast Ethernet использует протоколы, кадры, кабели и размеры пакетов, определенные стандартом 10-Мбит/с Ethernet. Совместимость стандартов обеспечивает простой переход с 10-Мбит/с Ethernet на 100-Мбит/с Fast Ethernet при помощи существующих 10/100-Мбит/с сетевых адаптеров Fast Ethernet, коммутаторов, маршрутизаторов и повторителей.

Централизованный административный контроль

Коммутаторы с возможностью высокоскоростного подключения к backbone и функциями VLAN предлагают оптимальное решение для централизованного размещения серверов. Подобно высокоскоростным соединениям непосредственно с сервером, коммутаторы большой емкости (базовые устройства) обеспечивают трафик клиент/сервер по высокоскоростным каналам с производительностью аппаратных средств. Обычно серверы соединены непосредственно с такими базовыми коммутаторами, которые, в свою очередь, обеспечивают быстрые, каскадные соединения с коммутаторами, распределенными по зданиям.

Технология высокоскоростных сетей Fast Ethernet становится оптимальной технологией для соединени коммутаторов между собой и для централизованного объединения серверов с помощью выделенных портов коммутаторов Fast Ethernet.

Поддержка ассоциаций рабочих групп

Несмотря на то, что имеется много преимуществ централизованного подключения серверов с помощью ряда взаимосвязанных коммутаторов большой емкости (как упомянуто выше) без логического закрепления этих серверов за территориально рассеянными станциями пользователей, поток данных клиент/сервер и общий поток данных по сети может значительно увеличиться. Увеличенный поток данных быстро заполнит всю полосу пропускания, повлияет на циклы ЦПУ подключенных клиентских станций и, в конечном счете, увеличит время отклика всей сети, поскольку любая передача данных по backbone затрагивает локальную сеть через маршрутизаторы и другие сетевые устройства.

Управление трафиком - обычное явление дл большинства современных прикладных программ клиент/сервер. Клиенты и серверы IP посылают протокол запроса ARP (address resolution protocol) каждый раз, когда передающа станция должна найти другую станцию в сети. На станциях с сетевой операционной системой Netware широковещательность используется для того, чтобы идентифицировать самих себя и известить о своих услугах. Когда добавляетс новая станция, производятся изменения или перезагрузка, передаетс широковещательное сообщение. Серверы Netware также используют периодическое широковещание, чтобы отследить любые изменения на серверах. Сети на базе Appletalk используют многоадресные сообщени экстенсивно для извещений, запросов об услугах и определения адреса станции. В частности, утилита выбора AppleTalk интенсивно применяет многоадресные сообщения. Если пользователь оставил ее открытой, эта утилита передает 45 сообщений со скоростью один пакет в секунду.

Сегментация виртуальной локальной сети, реализованная с помощью масштабируемых коммутаторов, предлагает эффективный механизм защиты от передач широковещательных пакетов и многочисленных сообщений, направляя их только клиентам данного сервера. Виртуальная локальная сеть устраняют физические границы между клиентами и их серверами, позволяя пользователям разместить ресурсы внутри сети с минимальными ограничениями. Обычно, виртуальная локальная сеть обслуживает сотрудников одного отдела, располагающихся в различных местах здания, или объединенную функциональную группу, работающую над общим проектом или пользователей, совместно использующих одну и ту же сетевую прикладную программу.

Локальные сети на основе Fast Ethernet

Компания Cisco разработала недорогую, но высокопроизводительную архитектуру для построения виртуальной локальной сети внутри основной сети и для контроля интенсивного широковещательного трафика между рабочими группами. Центральное место в этой архитектуре занимает явная маркировка пакета и малое время ожидания передачи через коммутатор на центральный сервер. Такой подход используется в протоколе Inter-Switch Link (ISL) при установлении точечных соединений Fast Ethernet. Интенсивный трафик и широковещательные сообщения, передаваемые территориально рассеянными станциями, могут быть направлены по таким каналам без посылки сообщений станциям, которые не являются частью той же самой виртуальной локальной сети. С помощью таких соединений можно обслуживать до 1000 виртуальных локальных сетей. Кроме того, этот подход не затрагивает работу прикладных программ на конечной станции и связанных с ней клиентов. Внутри коммутатора эти маркеры используются дл контроля адресов и предотвращения "наводнения" этим сообщением всех портов и интерфейсов.

Распределение серверов между виртуальными локальными сетями

По мере того, как сетевые администраторы объединяют серверные ресурсы для увеличения мощности системы, растет и потребность совместного использования общих ресурсов многочисленными рабочими группами. Программы электронной почты, общие файлы и услуги печати и общедоступные базы данных - лишь малая часть того, к чему нужен доступ всем рабочим группам. Такие прикладные программы лучше всего размещать централизованно на общей группе серверов. Поскольку эти прикладные программы обслуживают большие сети, необходимость совместного их использования растет экспоненциально.

Традиционный подход к использованию общих ресурсов

Обычно, маршрутизаторы просто обеспечивали многочисленным рабочим группам доступ к общим ресурсам сервера. Эти общие ресурсы "проживали" внутри подсети, имеющей маршрутизаторы, направляющие трафик рабочих групп от серверной подсети к различным подсетям рабочих групп. Такой подход при реальном управлении доступом к сети и объединении серверных ресурсов налагает ограничения на структуру сети, на размещение клиентских станций с их назначенными внутренними адресами, на мобильность станций пользователя.

Выделение физического канала для сервера

При другом подходе, для совместного использования серверов в виртуальных локальных сетях выделяетс интерфейсная сетевая карта на каждой станции для рабочей группы. Каждая интерфейсная сетевая карта подключается непосредственно к порту коммутатора, обеспечивая выделенное физическое соединение виртуальной локальной сети с сервером. Такой подход, по существу, увеличивает количество подключений к серверу и повышает общие издержки и быстро уменьшает число слотов рабочей станции, доступное для подсоединения других сетевых периферийных устройств. Кроме того, увеличение числа сетевых карт на сервере приведет к снижению производительности сервера, из-за перегрузки CPU (в зависимости от типа сетевой карты).

Виртуальное соединение с сервером

Наконец, третье, наиболее привлекательное, решение для совместного использования серверов многими виртуальными локальными сетями - это подключение виртуальных локальных сетей к коммутатору сети с помощью сетевого адаптера, размещенного внутри сервера. В этом случае, карта сетевого адаптера должна быть достаточно интеллектуальна, чтобы понять и определить, с какими виртуальными локальными сетями связаться при получении и отправке пакетов. Из накопленного опыта следует, что для расширени возможностей виртуальных локальных сетей с помощью общей интерфейсной карты сервера лучше всего воспользоваться выделенным каналом Fast Ethernet. Такие высокопроизводительные соединения могут обрабатывать запросы к серверу от многочисленных виртуальных локальных сетей, использующих идентификаторы. Интерфейсная карта сервера принимает эти идентификаторы и запоминает, с какой виртуальной локальной сети пришли запросы и на какую виртуальную локальную сеть нужно послать ответы. Это позволяет установить действенную связь между коммутатором и интерфейсной картой сервера, обеспечивающей соединения многих рабочих групп с одиночным сервером.

В результате использования технологии Cisco's ISL непосредственно на сервере, его ресурсы могут быть разделены между многими рабочими группами без каких-либо изменений конфигурации станции пользователя. Все сконфигурированные прикладные программы, сетевая адресация, и адресаци макро-уровня остаются неизменными. Используя дополнительный идентификатор виртуальной локальной сети, сервер "понимает", в какой виртуальной локальной сети работает пользователь. Эти идентификаторы передаются непосредственно на целевой сервер. Более того, дополнительные идентификаторы сервера, используемые в пакетах управления виртуальной локальной сети, удаляются ближайшим к пользователю коммутатором до пересылки пакета пользователю.

Более того, уменьшен объём обработки на коммутаторе. Это минимизирует скрытые затраты на пересылку, которые становятся общими при фиксировании многих пользователей виртуальной локальной сети в поисковой таблице коммутатора и на интеллектуальных адаптерах сервера. ISL полностью отменяет управление таблицами, которые необходимы при установке связей многих виртуальных локальных сетей с коммутаторами, выполняющими поиск по таблицам. ISL полностью масштабируемы, просты в управлении и не влияют на производительность сети при добавлении станций и коммутаторов.