Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

1 Гбит/с — это довольно много. Например, если приемник отвлечется на какое-то дело в течение 1 мс и при этом забудет или не успеет освободить буфер, это означает, что он проспит примерно 1953 кадра. Может быть и другая ситуация: один компьютер выдает данные по гигабитной сети, а другой принимает их по классическому Ethernet. Вероятно, первый быстро завалит данными второго. В первую очередь, переполнится буфер обмена. Исходя из этого, было принято решение о внедрении в систему Gigabit Ethernet контроля потока. Для реализации контроля потока одна из сторон посылает служебный кадр, сообщающий о том, что второй стороне необходимо приостановиться на некоторое время. Служебные кадры PAUSE — это, на самом деле, обычные кадры Ethernet, в поле Type которых записано 0х8808. Продолжительность паузы определяется в единицах времени передачи минимального кадра. Для Gigabit Ethernet такая единица равна 512 нс, а паузы могут длиться до 33,6 мс.

Вместе с Gigabit Ethernet было добавлено и еще одно расширение. Джамбо-па-кеты( Jumbo frames) допускают кадры длиной более 1500 байт, обычно до 9 Кбайт. Это расширение защищено патентом. Оно не определяется в стандарте, потому что в противном случае Ethernet уже не будет совместим с предыдущими версиями. Тем не менее большинство производителей его все же поддерживают. Обоснование таково, что 1500 байт — это слишком маленькая единица информации на гигабитных скоростях. Манипулируя большими блоками информации, можно уменьшить частоту пересылки кадров и снизить нагрузку из-за необходимой обработки (например, не придется прерывать процессор, чтобы сообщить о прибытии кадра, или разбивать и заново соединять сообщения, не поместившиеся в одном кадре Ethernet).

4.3.7. 10-гигабитный Ethernet

Gigbit Ethernet был стандартизован, и комитет 802 заскучал. Тогда IEEE предложил ему начать работу над 10-Gigbit Ethernet (10-гигабитным Ethernet). Работа шла по тому же принципу, что и раньше, при стандартизации предыдущих версий Ethernet. Первые стандарты для оптоволоконного и экранированного медного кабеля появились в 2002 и 2004 годах, а стандарт для медной витой пары последовал в 2006 году.

10 Гбит/с — это поистине колоссальная скорость. В 1000 раз быстрее первоначального стандарта Ethernet! Где она может понадобиться? Ответ скрывается в дата-центрах и точках обмена трафиком с высококлассными маршрутизаторами, коммутаторами и серверами, а также в сильно загруженных магистральных каналах, соединяющих офисы компаний в разных городах. Весь город можно охватить единой сетью на базе оптоволокна и Ethernet. Такие длинные связи используют оптическое волокно, тогда как более короткие связи можно выполнять с помощью медных кабелей.

Все версии 10-Gigbit Ethernet поддерживают только полнодуплексную передачу данных. CSMA/CD больше не является частью архитектуры, и стандарты фокусируются на деталях физического уровня, которые обеспечивают такую высокую скорость. Однако совместимость не потеряла своего значения, поэтому интерфейсы 10-Gigabit Ethernet выполняют автоматическое согласование скорости и выбирают максимально возможное значение для обоих концов линии.

Основные типы 10-Gigbit Ethernet перечислены в табл. 4.4. На средних расстояниях применяется многомодовое волокно с длиной волны 0,85 мкм, а на больших расстояниях — одномодовое волокно с длиной волны 1,3 и 1,5 мкм. Сеть 10GBase-ER может охватывать до 40 км, что хорошо подходит для глобальных приложений. Все эти версии отправляют последовательный поток информации, которая получается путем смешивания бит данных и кодирования 64B/66B. Такое кодирование требует меньше накладных расходов, чем 8B/10B.

Таблица 4.4.Кабели 10-Gigbit Ethernet

Версия, определенная первой, 10GBase-CX4, работает на базе кабелей с четырьмя парами биаксиального медного провода. В каждой паре используется кодирование 8B/10B, они работают на скорости 3,125 Гсимволов/с, обеспечивая скорость передачи данных 10 Гбит/с. Эта версия дешевле волоконной и первой вышла на рынок, однако еще непонятно, сумеет ли она вытеснить с рынка 10-Gigbit Ethernet на базе витой пары.

10GBase-T — это версия, работающая на неэкранированной витой паре. Несмотря на то что официально она требует прокладки кабеля категории 6а, пока что можно использовать и более старые категории (включая пятую), то есть уже проложенные во множестве зданий по всему миру кабели. Неудивительно, что для достижения скорости 10 Гбит/с на витой паре огромные старания приходится приложить физическому уровню. Мы взглянем только на самые общие особенности. Каждая из четырех витых пар используется для пересылки данных в обоих направлениях на скорости 2500 Мбит/с. Это достигается за счет скорости пересылки сигналов 800 Мсимволов/с на 16 уровнях напряжения. Символы создаются путем перемешивания данных, применения кода LDPC( Low Density Parity Check) и последующего кодирования для исправления ошибок.