Gigabitový Ethernet

Není to nijak dávno, kdy se podařilo desetkrát zrychlit klasický desetimegabitový Ethernet, a vyvinout Ethernet stomegabitový. Vývoj se ale nedá zastavit, a tak dnes již přichází na scénu Ethernet ještě desetkrát rychlejší: gigabitový Ethernet.

Upřesněme si nejprve, v jakém smyslu gigabitový Ethernet "přichází na scénu": názory a představy o jeho konkrétním technickém řešení už v zásadě dokonvergovaly k jednotné podobě, která ale musí ještě projít procesem formálního schvalování, na jehož konci bude platný a závazný standard. V současné době již existuje první předběžná verze navrhovaného standardu, který připravila k tomu účelu zřízená pracovní skupina společnosti IEEE, konkrétně skupina IEEE 802.3z. Tato skupina předložila v lednu letošního roku svůj návrh, který by po několikaměsíční fázi "stabilizace" měl v červenci vstoupit do hlasovací fáze (ballotting). Půjde-li vše hladce, měl by definitivní standard být na světě počátkem příštího roku - stomegabitovému Ethernetu trvalo přesně 13 měsíců, než se první návrh standardu propracoval do definitivního a platného znění. Zde se očekává stejný časový průběh schvalování.

Do doby, než bude definitivní standard gigabitového Ethernetu na světě, je ale nutné tuto technologii považovat za ještě ne zcela "dotaženou". Stejně je pak třeba přistupovat i k prvním produktům pro gigabitový Ethernet, které již jsou nabízeny na trhu - ačkoli se příslušné firmy zcela jistě aktivně účastní prací na novém standardu a dokáží anticipovat jeho budoucí znění, stále ještě jde o proprietární řešení, která si nemusí dostatečně rozumět s obdobnými produkty ostatních výrobců.

Co je gigabitový Ethernet?

Gigabitový Ethernet lze chápat jako reakci "světa počítačů" na neustále rostoucí nároky soudobých aplikací, které mají čím dál tím větší "přenosový apetit", mají stále méně lokalizovaný charakter (a naopak požadují co nejrychlejší komunikaci "odkudkoli kamkoli"), a stále více si také začínají diktovat své podmínky ohledně způsobu fungování přenosů v síti. Začínají vyžadovat garance kvality přenosových služeb (QoS, Quality of Service), mezi které spodá například pravidelnost doručování jednotlivých částí dat, garance dostupné přenosové kapacity apod. Gigabitový Ethernet proto není jen dalším desetinásobným "nafouknutím" něčeho již existujícího - je řešením, které si vytváří dostatek "výkonu" k tomu, aby mohlo následně vyjít vstříc i specifickým potřebách v oblasti garance kvality služeb.

Na druhé straně je gigabitový Ethernet řešením, které opět důsledně staví na kompatibilitě se stávajícími verzemi Ethernetu, a to jak po stránce věcné, tak i po stránce marketingové - magické slůvko "Ethernet" má stále větší váhu, jak názorně prokázal případ stomegabitového Ethernetu (100BaseT). Gigabitový Ethernet tedy bude používat stejnou přístupovou metodu CSMA/CD, stejné linkové rámce, i stejná další pravidla a postupy, které umožní provozovat po gigabitovém Ethernetu všechny dosavadní "Ethernetové aplikace".

Gigabitový Ethernet lze současně chápat i jako určitou reakci na vývoj technologie ATM - ta sice slibuje velmi mnoho, a dokáže to i poskytnout, ale je to stále velmi složitá technologie, kterou se přes veškeré úsilí i nemalé investice eště nepodařilo dotáhnout úplně do konce. Celý vývoj ATM je dosti těžkopádný, a "náběhová křivka" této technologie je stále ještě dosti plochá. Naproti tomu příklad stomegabitového Ethernetu názorně ukázal, že výrazně jednodušší řešení má v praxi větší šance, a snáze a rychleji se prosazuje. Pokud jde o nasazení v oblasti lokálních sítí, pro kterou je stomegabitový Ethernet určen, je jeho "náběhová křivka" výrazně strmější než u ATM. Dnes je ještě brzy vyslovovat obdobné soudy i pro gigabitový Ethernet, ale jeho autoři zcela jistě sází na stejný efekt - na úspěch laciného a jednoduchého řešení, které dokáže nabídnout více než složitější a dražší řešení, navíc se zcela nesrovnatelným zázemím v již existující instalované základně (nejen co do existujících aplikací, ale i co do znalostí a schopností lidí).

Jak funguje gigabitový Ethernet?

Pro dosažení báječné přenosové rychlosti 1 Gigabitu za sekundu se autoři nesnažili vynalézat již jednou vynalezené. Místo toho se rozhodli převzít již existující přenosové standardy technologie Fibre Channel, díky kterým dokáže gigabitový Ethernet "běhat" po mnohovidovém optickém vlákně o průměru vlákna 50 nebo 62,5 mikronu na vzdálenost až 200 metrů. V přípravě pak jsou nová řešení, umožňující používat jednovidová optická vlákna, a dosáhnout s nimi až na vzdálenost do 2 km. Znovu ožila i myšlenka využít pro přenosy koaxiální kabely (na vzdálenosti do 25 metrů), a perspektivně se uvažuje i o možnosti provozování gigabitového Ethernetu i po nestíněné kroucené dvoulince.

Stále se přitom počítá s tím, že i v gigabitovém Ethernetu budou moci existovat sdílené segmenty - ty pak musí fungovat poloduplexně, tak jako klasický Ethernet, a může v nich tudíž docházet i ke kolizím. Naproti tomu v dedikovaných segmentech (switchovaných či směrovaných segmentech s jediným koncovým uzlem), tedy například při vzájemném propojení dvou aktivních prvků typu switchů či směrovačů, bude gigabitový Ethernet moci fungovat plně duplexně. Z poloduplexního charakteru komunikace v prostředí sdílených segmentů pak vyplývají přímo drastické požadavky na zmenšení kolizní domény, kvůli korektnímu rozpoznávání kolize při zachování identicky fungující přístupové metody jako u předchozích verzí Ethernetu. Proto také výrazně menší uvažovaný dosah gigabitového Ethernetu. Na druhé straně pro propojení dvou switchů či směrovačů umístěných ve stejné "skříni", či pro připojení blízko stojícího serveru, je několikametrový spoj plně postačující.

Pro plně duplexní segmenty se přitom připravují řešení umožňující dosáhnout výrazně většího dosahu - ze stejných důvodů, které jsme si podrobněji rozváděli již v minulém dílu tohoto modulu, v souvislosti se stomegabitovým Ethernetem. S nemožností vzniku kolizí totiž odpadne povinnost "stíhat" tzv. kolizní okno, které je zde ještě desetkrát kratší než u stomegabitového Ethernetu (a odpovídá 0,512 mikrosekundy). Díky tomuto faktu bude možné na plně duplexních segmentech a na jednovidových optických kabelech dosahovat přenosové rychlosti 1 Gbps až na vzdálenosti 10km.