Glöm plug-and-pray för Ethernet

(3-99-04) Ett modernt och rätt administrerat Ethernet kan hantera i stort sett all kommunikation, från telefoni till tevesändningar över stora avstånd. Och jämfört med andra alternativ blir det mycket billigt!

Förr i tiden gick det att bara stoppa in Ethernet-enheter i nätnaven och så var det bra med det. Blev det för många enheter på ett segment fick nätet delas upp på flera segment med routrar emellan. Enda bekymret för nätplanerarna var att välja mellan koaxial- och partrådskabel.

Idag är situationen annorlunda. »Ethernet» är ett samlingsbegrepp för flera komplexa standarder, tillsammans fullt jämförbara med TCP/IP. Förståelsen av modern Ethernet underlättas faktiskt avsevärt om Ethernet betraktas på samma sätt som IP. Det krävs dessutom ungefär lika mycket planerings- och konfigureringsarbete för att få ett väl fungerande Ethernet som för ett IP-nät.

Vad vi vet finns ännu ingen som byggt ett globalt Ethernet, men möjligheten finns. Däremot finns flera exempel på Ethernet som knyter samma städer och alltfler stadsnät är även de Ethernetbaserade.

Växlar och kort

Logiken - de aktiva komponenterna - i nätet består till större delen av växlar och ändnoder i form av Ethernetkort i datorer. Båda delar måste klara de nya standarderna för att dra full nytta av nätet, men viktigast är växlarna.

Ni kanske har undrat över varför små enkla växlar kostar hälften eller en tredjedel per port av vad större gör? Rimligen borde större växlar ju vara billigare per port. Förklaring är att de dyrare klarar alla nya trafikprotokoll och dessutom kan övervakas och fjärrstyras.

Vilka är då de nya standarderna och varför är de viktiga?

STP, Spanning tree protocol, styr Ethernets »routing». Protokollet är av absolut betydelse för att kunna bygga feltoleranta nät med mask- eller ringstruktur. Med växlarna i en ring kan en godtycklig förbindelse mellan två växlar falla bort utan att det blir avbrott i nätet. Men kopplas växlar utan STP ihop i en ring kommer paketen att snurra varv efter varv ända tills alla växlar är fullbelagda. STP gör det möjligt för växlarna att på egen hand klura ut hur nätet är ihopkopplat och se till att paket bara skickas en väg till destinationen.

I väntan på 802.3ad

Priset som betalas för STP är att det tar tid för varje port att aktiveras eller att kopplas om vid fel, i normalfallet cirka en halv minut. En nackdel är också att STP inte kan använda redundanta länkar för att öka kapaciteten. Finns två vägar till en destination används bara en av dem.

För att få högre överföringshastighet utan att behöva byta till snabbare och dyrare transmissionsteknik används länkaggregering. Det innebär att flera fysiska förbindelser buntas ihop till en logisk. Till exempel kan en server kopplas till växeln med fyra 100 Mbit/s partrådskablar för en totalt hastighet av 400 Mbit/s i varje riktning; eller två växlar kopplas samman med två gigabit fiberkablar.

Varje tillverkare har tidigare använt sin egen variant av aggregering, vilket har medfört att dagens växlar och Ethernetkort inte utan vidare fungerar ihop. För att råda bot arbetar IEEE på en standard vid namn 802.3ad som väntas bli fastställd nästa år. Det kan löna sig att köpa växlar som garanterat klarar standarden eller som kan uppgraderas för den. Standarden ger också möjlighet till länkaggregering över flera växlar samtidigt.

Kräver intelligenta växlar

För att tillämpningar med realtidskrav som telefoni och video ska fungera utan störning krävs trafikprioritering. Det går till så att varje paket etiketteras med en prioritet från lägst 0 till högst 7. Tyvärr krävs stöd i klientdatorernas drivrutiner och operativ för att fullt utnyttja prioriteringen.

Hur olika tillverkares växlar implementerar trafikprioritering varierar också. En del klarar bara två klasser: hög och låg prioritet. En god idé är att lusläsa bruksanvisningen för att se om växeln kan fylla behoven. Det krävs också att tillämpningarna i nätet identifieras och tilldelas prioritetsklasser efter deras tidskrav.

Flersändning, multicast, används för att effektivt dela ut data till flera samtidiga mottagare. Exempel på tillämpningar är videokonferenser, klocksynkronisering och radiosändningar. Men det krävs intelligenta växlar som förstår IGMP (Internet Group Membership Protocol) och filtrerar trafiken så att endast de mottagare som har begärt det får sändningen.

Det krävs en del extra administration för att få filtreringen att fungera, varför framtida växlar istället kommer att använda GMRP, GARP Multicast registration protocol. För att de ska fungera måste dock alla klienter hantera GMRP, analogt med IGMP för IP.

Tekniken är viktig. I ett nät med dumma växlar som inte hanterar filtrering eller GMRP skickas annars all flersändning ut på alla portar. Det är om inte annat slöseri med bandbredd och kan i värsta fall leda till totalstopp om till exempel flera videokonferenser skickas ut på alla portar i nätet.

En videokanal med tevekvalitet tar cirka 6 Mbit/s komprimerat. I det flesta nät finns fortfarande enheter anslutna med 10 Mbit/s och om de tvingas ta emot sådan flersändning blir inte mycket kapacitet över.

Rundsändning riktad till alla mottagare måste nätadministratören också se upp med. Sändningen används till exempel av servrar för att annonsera sina tjänster och för klienter för att få tag på sina IP-adresser via DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol). Bandbreddsåtgången för rundsändning växer linjärt med antal ansluta noder, medan varje nod har en konstant tillgänglig bandbredd. Stora nät kan därför lätt storkna av rundsändningar.

Se vidoe utan att sänka nätet

Lösningen heter VLAN , ett virtuellt lokalnät, som kan jämföras med subnätindelning för IP. Tekniken går ut på att dela upp nätet i flera segment. Rundsändningstrafik håller sig inom ett segment och skickas inte vidare till övriga.

Det kan göras logiskt inom en växel genom att i inställningar exempelvis ange att port 1-10 hör till VLAN1 och port 11-20 till VLAN2. För större nät med flera växlar används ofta istället etiketterad VLAN enligt 802.1: Varje Ethernetpaket förses med en etikett som anger vilket virtuellt segment den hör till. Samma etikettformat innehåller både information om prioritet och VLAN.

Med etikettering blir VLAN inom en organisation helt oberoende av vilken växel eller port en nod är ansluten till. Användare och servrar kan lätt flyttas mellan VLAN genom att bara ändra inställningarna i respektive växel.

En stor fördel med växlar är att de fungerar i full duplex och har buffertminnen på in- och utportar. Det gör att till exempel servrar kan skicka och ta emot data samtidigt. Med 100 Mbit/s är alltså sammanlagda hastigheten per port 200 Mbit/s. Med halv duplex som fås vid användningen av dumma nav (hubbar) eller delad koax

Text : Ola Sigurdson