Гигабитная сеть Ethernet. Гигабитная сеть Ethernet По материалам компании «Телеком Транспорт»

Не успело еще, как говорится, обсохнуть молоко на губах только что родившегося стандарта быстрого Ethernet, как комитет 802 приступил к работе над новой версией (1995). Ее почти сразу окрестили гигабитной сетью Ethernet, а в 1998 году новый стандарт был уже ратифицирован IEEE под официальным названием 802.3z. Тем самым разработчики подчеркнули, что это последняя разработка в линейке 802.3 (если только кто-нибудь в срочном порядке не придумает называть стандарты, скажем, 802.3ы. В свое время, Бернард Шоу предлагал расширить английский алфавит и включить в него, в частности, букву «ы», но был не убедителен.).

Главные предпосылки создания 802.3z были те же самые, что и при создании 802.3u, - повысить в 10 раз скорость, сохранив обратную совместимость со старыми сетями Ethernet. В частности, гигабитный Ethernet должен был обеспечить дейтаграммный сервис без подтверждений как при односторонней, так и при групповой передаче. При этом необходимо было сохранить неизменными 48-битную схему адресации и формат кадра, включая нижние и верхние ограничения его размера. Новый стандарт удовлетворил всем этим требованиям.

Гигабитные сети Ethernet строятся по принципу «точка - точка», в них не применяется моноканал, как в исходном 10-мегабитном Ethernet, который теперь, кстати, величают классическим Ethernet. Простейшая гигабитная сеть, показанная на схеме "а", состоит из двух компьютеров, напрямую соединенных друг с другом. В более общем случае, однако, имеется коммутатор или концентратор, к которому подсоединяется множество компьютеров, возможна также установка дополнительных коммутаторов или концентраторов (схема "б"). Но в любом случае к одному кабелю гигабитного Ethernet всегда присоединяются два устройства, ни больше, ни меньше.

Гигабитный Ethernet может работать в двух режимах: полнодуплексном и полудуплексном. «Нормальным» считается полнодуплексный, при этом трафик может идти одновременно в обоих направлениях. Этот режим используется, когда имеется центральный коммутатор, соединенный с периферийными компьютерами или коммутаторами. В такой конфигурации сигналы всех линий буферизируются, поэтому абоненты могут отправлять данные, когда им вздумается. Отправитель не прослушивает канал, потому что ему не с кем конкурировать. На линии между компьютером и коммутатором компьютер - это единственный потенциальный отправитель; передача произойдет успешно даже в том случае, если одновременно с ней ведется передача со стороны коммутатора (линия полнодуплексная). Так как конкуренции в данном случае нет, протокол CSMA/CD не применяется, поэтому максимальная длина кабеля определяется исключительно мощностью сигнала, а вопросы времени распространения шумового всплеска здесь не встают. Коммутаторы могут работать на смешанных скоростях; более того, они автоматически выбирают оптимальную скорость. Самонастройка поддерживается так же, как и в быстром Ethernet .

Полудуплексный режим работы используется тогда, когда компьютеры соединены не с коммутатором, а с концентратором. Хаб не буферизирует входящие кадры. Вместо этого он электрически соединяет все линии, симулируя моноканал обычного Ethernet. В этом режиме возможны коллизии, поэтому применяется CSMA/CD . Поскольку кадр минимального размера (то есть 64-байтный) может передаваться в 100 раз быстрее, чем в классической сети Ethernet, максимальная длина сегмента должна быть соответственно уменьшена в 100 раз. Она составляет 25 м - именно при таком расстоянии между станциями шумовой всплеск гарантированно достигнет отправителя до окончания его передачи. Если бы кабель имел длину 2500 м, то отправитель 64-байтного кадра при 1 Гбит/с успел бы много чего наделать даже за то время, пока его кадр прошел только десятую часть пути в одну сторону, не говоря уже о том, что сигнал должен еще и вернуться обратно.

Комитет разработчиков стандарта 802.3z совершенно справедливо заметил, что 25 м - это неприемлемо малая длина, и ввел два новых свойства, позволивших расширить радиус сегментов. Первое называется расширением носителя. Заключается это расширение всего-навсего в том, что аппаратура вставляет собственное поле заполнения, растягивающее нормальный кадр до 512 байт. Поскольку это поле добавляется отправителем и изымается получателем, то программному обеспечению нет до него никакого дела. Конечно, тратить 512 байт на передачу 46 байт - это несколько расточительно с точки зрения эффективности использования пропускной способности. Эффективность такой передачи составляет всего 9 %.

Второе свойство, позволяющее увеличить допустимую длину сегмента, - это пакетная передача кадров. Это означает, что отправитель может посылать не единичный кадр, а пакет, объединяющий в себе сразу много кадров. Если полная длина пакета оказывается менее 512 байт, то, как в предыдущем случае, производится аппаратное заполнение фиктивными данными. Если же кадров, ждущих передачу, хватает на то, чтобы заполнить такой большой пакет, то работа системы оказывается очень эффективной. Такая схема, разумеется, предпочтительнее расширения носителя. Эти методы позволили увеличить максимальную длину сегмента до 200 м, что, наверное, для организаций уже вполне приемлемо.

Трудно представить себе организацию, которая потратила бы немало усилий и средств на установку плат для высокопроизводительной гигабитной сети Ethernet, а потом соединила бы компьютеры концентраторами, симулирующими работу классического Ethernet со всеми его коллизиями и прочими проблемами. Концентраторы, конечно, дешевле коммутаторов, но интерфейсные платы гигабитного Ethernet все равно относительно дороги, поэтому экономия на покупке концентратора вместо коммутатора себя не оправдывает. Кроме того, это резко снижает производительность, и становится вообще непонятно, зачем было тратить деньги на гигабитные платы. Однако обратная совместимость - это нечто священное в компьютерной индустрии, поэтому, несмотря ни на что, в 802.3z подобная возможность предусматривается.

Гигабитный Ethernet поддерживает как медные, так и волоконно-оптические кабели. Работа на скорости 1 Гбит/с означает, что источник света должен включаться и выключаться примерно раз в наносекунду. Светодиоды просто не могут работать так быстро, поэтому здесь необходимо применять лазеры. Стандартом предусматриваются две операционных длины волны: 0,85 мкм (короткие волны) и 1,3 мкм (длинные). Лазеры, рассчитанные на 0,85 мкм, дешевле, но не работают с одномодовыми кабелями.

Кабели гигабитного Ethernet
Название	Тип	Длина сегмента	Преимущества
1000Base-SX	Оптоволокно	550м	Многомодовое волокно (50, 62,5 мкм)
1000Base-LX	Оптоволокно	5000м	Одномодовое (10 мкм) или многомодовое (50, 62,5 мкм) волокно
1000Base-CX	2 экранированные витые пары	25м	Экранированная витая пара
1000Base-T	4 неэкранированные витые пары	100м	Стандартная витая пара 5-й категории

Официально допускается использование трех диаметров волокна: 10, 50 и 62,5 мкм. Первое предназначено для одномодовой передачи, два других - для многомодовой. Не все из шести комбинаций являются разрешенными, а максимальная длина сегмента зависит как раз от выбранной комбинации. Числа, приведенные в таблице, - это наилучший случай. В частности, пятикилометровый кабель можно использовать только с лазером, рассчитанным на длину волны 1,3 мкм и работающим с 10-микрометровым одномодовым волокном. Такой вариант, видимо, является наилучшим для магистралей разного рода кампусов и производственных территорий. Ожидается, что он будет наиболее популярным несмотря на то, что он самый дорогой.

1000Base-CX использует короткий экранированный медный кабель. Проблема в том, что его поджимают конкуренты как сверху (1000Base-LX), так и снизу (1000Base-T). В результате сомнительно, что он завоюет широкое общественное признание.

Наконец, еще один вариант кабеля - это пучок из четырех неэкранированных витых пар. Поскольку такая проводка существует почти повсеместно, то, похоже, это и будет самый популярный гигабитный Ethernet.

Новый стандарт использует новые правила кодирования сигналов, передающихся по оптоволокну. Манчестерский код при скорости передачи данных 1 Гбит/с потребовал бы скорости изменения сигнала в 2 Гбод. Это слишком сложно и занимает слишком большую долю пропускной способности. Вместо манчестерского кодирования применяется схема, называющаяся 8В/10В. Как нетрудно догадаться по названию, каждый байт, состоящий из 8 бит, кодируется для передачи по волокну десятью битами. Поскольку возможны 1024 результирующих кодовых слова для каждого входящего байта, данный метод дает некоторую свободу выбора кодовых слов. При этом принимаются в расчет следующие правила:

Ни одно кодовое слово не должно иметь более четырех одинаковых битов подряд;

Ни в одном кодовом слове не должно быть более шести нулей или шести единиц.

Почему именно такие правила?

Во-первых, они обеспечивают достаточное количество изменений состояния в потоке данных, необходимое для того, чтобы приемник оставался синхронизированным с передатчиком.

Во-вторых, количество нулей и единиц стараются примерно выровнять. К тому же многие входящие байты имеют два возможных кодовых слова, ассоциированных с ними. Когда кодирующее устройство имеет возможность выбора кодовых слов, оно, вероятно, выберет из них то, которое сравняет число нулей и единиц.

Ссбалансированному количеству нулей и единиц потому придается такое значение, что необходимо держать постоянную составляющую сигнала на как можно более низком уровне. Тогда она сможет пройти через преобразователи без изменений. Люди, занимающиеся computer science, не в восторге от того, что преобразовательные устройства диктуют те или иные правила кодирования сигналов, но жизнь есть жизнь.

Гигабитный Ethernet, построенный на 1000Base-T, использует иную схему кодирования, поскольку изменять состояние сигнала в течение 1 нс для медного кабеля затруднительно. Здесь применяются 4 витые пары категории 5, что дает возможность параллельно передавать 4 символа. Каждый символ кодируется одним из пяти уровней напряжения. Таким образом, один сигнал может означать 00, 01,10 или 11. Есть еще специальное, служебное значение напряжения. На одну витую пару приходится 2 бита данных, соответственно, за один временной интервал система передает 8 бит по 4 витым парам. Тактовая частота равна 125 МГц, что позволяет работать со скоростью 1 Гбит/с. Пятый уровень напряжения был добавлен для специальных целей - кадрирования и управления.

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 контроля потока (так было и в быстром Ethernet , хотя эти системы довольно сильно различаются).

Для реализации контроля потока одна из сторон посылает служебный кадр, сообщающий о том, что второй стороне необходимо приостановиться на некоторое время. Служебные кадры - это, на самом деле, обычные кадры Ethernet, в поле Туре которых записано 0x8808. Первые два байта поля данных - командные, а последующие, по необходимости, содержат параметры команды. Для контроля потока используются кадры типа PAUSE, причем в качестве параметра указывается продолжительность паузы в единицах времени передачи минимального кадра. Для гигабитного Ethernet такая единица равна 512 нс, а паузы могут длиться до 33,6 мс.

Гигабитный Ethernet был стандартизован, и комитет 802 заскучал. Тогда IEEE предложил ему начать работу над 10-гигабитным Ethernet. Начались долгие попытки найти в английском алфавите какую-нибудь букву после z. Когда стало очевидно, что такой буквы нет в природе, от старого подхода решено было отказаться и перейти к двухбуквенным индексам. Так в 2002 году появился стандарт 802.3ае. Судя по всему, появление 100-гигабитного Ethernet уже тоже не за горами.

Решил я себе немного проапгрейдить компьютер, а так как мне надо было 2 сетевые карты и слотов не хватало, то понадобилась сетевая карта в PCI-E слот. Времени было достаточно потому решил купить на алиэкспрессе.

Нашел, по описанию полностью устроила, по цене тоже. При проверке продавца показало, что уровень риска практически нулевой. Заказал, посылка пришла через 20 дней после отправки продавцом. Кстати, сейчас у продавца скидка или распродажа, но карта стоит 3.63.

Но так как я не очень доверяю китайским производителям, то сначала внимательно посмотрел на плату. Интуиция меня не обманула, главная микросхема была припаяна мало того что со смещением, но еще и были залипы припоя в трех местах (обозначены стрелочками).

Я не стал особо разбираться за что отвечают данные выводы, но залип был на ногах связи с микросхемой памяти, и выводы питания, т.е. плата гарантированно не определилась бы как минимум, как максимум я бы остался без нового компа.

Ну и конечно смешное обозначение скорости линка в Герцах.

Не вставляя в комп написал продавцу, что мол посылку получил, но не работает, плохо припаяна микросхема. На что он ответил что мол пришлите видео. Что он там собирался разглядеть, мне непонятно. Сказал ему что попробую сделать фото, но такое все мелкое, что врядли он что то увидит. Отправил сообщение.

Не дождавшись ответа взял паяльник, убрал сопли, проверил карту - работает.

Определилась карта как Realtek PCIe GBE Family Controller, а из-за у меня уже были установлены драйверы Realtek, то карта стала работать сразу, ничего доустанавливать не пришлось.
Диспетчер оборудование пишет о ней -
PCI\VEN_10EC&DEV_8168&SUBSYS_816810EC&REV_02\4&293AFFCC&1&00E0

Протестировал скорость копирования, правда все уперлось в скорость порта роутера (с удивлением обнаружил, что мне нечем протестировать карту на гигабитной скорости), пока нечем протестировать гигабит, да и если честно, пока не вижу в нем крайней необходимости, хватает и 100 мегабит, но 100 мегабит PCI-E как то не видел, потому пускай живет. Тем более, что за эти деньги я у нас врядли куплю.

В итоге написал продавцу что чип перепаял, карта работает, получение подтвержу, но очень недоволен. Качество изготовления очень плохое. В итоге продавец предложил возврат в 3 доллара, я согласился, собственно к продавцу у меня претензий особо не было, на контакт шел сразу и без проблем.

Но суть не в этом, мораль данного микро-обзора в том, что на всякий случай перед тем, как вставить себе в компьютер новую железку, не поленитесь внимательно осмотреть ее, что бы не остаться без компьютера вообще.

В общем доставка отлично, карта самая банальная, цена приемлемая, доставка быстрая, но качество хромает и довольно сильно.

Наверное так собирали мою сетевку

Планирую купить +6 Добавить в избранное Обзор понравился +28 +50

Я не очень торопился перевести свою домашнюю сеть со скорости 100 Мбит/с на 1 Гбит/с, что для меня довольно странно, поскольку я передаю по сети большое количество файлов. Однако когда я трачу деньги на апгрейд компьютера или инфраструктуры, я считаю, что должен сразу же получить прирост производительности в приложениях и играх, которые я запускаю. Многие пользователи любят потешить себя новой видеокартой, центральным процессором и каким-нибудь гаджетом. Однако по каким-то причинам сетевое оборудование не привлекает такого энтузиазма. Действительно, сложно вложить заработанные деньги в сетевую инфраструктуру вместо очередного технологического подарка на день рождения.

Однако требования по пропускной способности у меня очень высоки, и в один момент я понял, что инфраструктуры на 100 Мбит/с уже не хватает. У всех моих домашних компьютеров уже установлены интегрированные адаптеры на 1 Гбит/с (на материнских платах), поэтому я решил взять прайс-лист ближайшей компьютерной фирмы и посмотреть, что мне потребуется для перевода всей сетевой инфраструктуры на 1 Гбит/с.

Нет, домашняя гигабитная сеть вовсе не такая сложная.

Я купил и установил всё оборудование. Я помню, что раньше на копирование большого файла по 100-Мбит/с сети уходило около полутора минут. После апгрейда на 1 Гбит/с тот же файл стал копироваться за 40 секунд. Прирост производительности приятно порадовал, но всё же я не получил десятикратного превосходства, которое можно было ожидать из сравнения пропускной способности 100 Мбит/с и 1 Гбит/с старой и новой сетей.

В чём причина?

Для гигабитной сети все её части должны поддерживать 1 Гбит/с. Например, если у вас установлены гигабитные сетевые карты и соответствующие кабели, но концентратор/коммутатор поддерживает всего 100 Мбит/с, то и вся сеть будет работать на 100 Мбит/с.

Первое требование - сетевой контроллер. Лучше всего, если каждый компьютер в сети будет оснащён гигабитным сетевым адаптером (отдельным или интегрированным на материнскую плату). Это требование удовлетворить проще всего, поскольку большинство производителей материнских плат пару последних лет интегрируют гигабитные сетевые контроллеры.

Второе требование - сетевая карта тоже должна поддерживать 1 Гбит/с. Есть распространённое заблуждение, что для гигабитных сетей требуется кабель категории 5e, но на самом деле даже старый кабель Cat 5 поддерживает 1 Гбит/с. Впрочем, кабели Cat 5e обладают лучшими характеристиками, поэтому они будут более оптимальным решением для гигабитных сетей, особенно если длина у кабелей будет приличная. Впрочем, кабели Cat 5e сегодня всё равно самые дешёвые, поскольку старый стандарт Cat 5 уже устарел. Новые и более дорогие кабели Cat 6 обладают ещё лучшими характеристиками для гигабитных сетей. Мы сравним производительность кабелей Cat 5e против Cat 6 чуть позже в нашей статье.

Третий и, наверное, самый дорогой компонент в гигабитной сети - это концентратор/коммутатор с поддержкой 1 Гбит/с. Конечно, лучше использовать коммутатор (возможно, в паре с маршрутизатором), поскольку концентратор или хаб - не самое интеллектуальное устройство, просто транслирующее все сетевые данные по всем доступным портам, что приводит к появлению большого числа коллизий и замедляет производительность сети. Если вам нужна высокая производительность, то без гигабитного коммутатора не обойтись, поскольку он перенаправляет сетевые данные только на нужный порт, что эффективно увеличивает скорость работы сети по с равнению с концентратором. Маршрутизатор обычно содержит встроенный коммутатор (с несколькими портами LAN), а также позволяет подключать вашу домашнюю сеть к Интернету. Большинство домашних пользователей понимают преимущества маршрутизатора, поэтому гигабитный маршрутизатор - вариант вполне привлекательный.

Насколько быстрым должен быть гигабит? Если вы слышите префикс "гига", то наверняка подразумеваете 1000 мегабайт, при этом гигабитная сеть должна обеспечивать 1000 мегабайт в секунду. Если вы так считаете, то вы не одиноки. Но, увы, в действительности всё иначе.

Что же такое гигабит? Это 1000 мегабит, а не 1000 мегабайт. В одном байте 8 битов, поэтому просто посчитаем: 1 000 000 000 битов разделить на 8 битов = 125 000 000 байтов. В мегабайте около миллиона байтов, поэтому гигабитная сеть должна обеспечивать теоретическую максимальную скорость передачи данных около 125 Мбайт/с.

Конечно, 125 Мбайт/с звучит не так впечатляюще, как гигабит, но подумайте: сеть с такой скоростью должна теоретически передавать гигабайт данных всего за восемь секунд. А 10-Гбайт архив должен передаваться всего за минуту и 20 секунд. Скорость невероятная: просто вспомните, сколько времени уходило на передачу гигабайта данных до того момента, как USB-брелоки стали такими быстрыми, как сегодня.

Ожидания были серьёзными, поэтому мы решили передать файл по гигабитной сети и насладиться скоростью близкой к 125 Мбайт/с. У нас нет какого-либо специализированного чудесного оборудования: простая домашняя сеть с некоторыми старыми, но приличными технологиями.

Копирование 4,3-Гбайт файла с одного домашнего компьютера на другой выполнялось со средней скоростью 35,8 Мбайт/с (мы проводили тест пять раз). Это всего лишь 30% от теоретического потолка гигабитной сети 125 Мбайт/с.

В чём же причины проблемы?

Подобрать компоненты для установки гигабитной сети довольно просто, но вот заставить сеть работать на максимальной скорости намного сложнее. Факторы, которые могут привести к замедлению сети, довольно многочисленны, но как мы обнаружили, всё упирается в то, насколько быстро жёсткие диски способны передавать данные на сетевой контроллер.

Первое ограничение, которое нужно учитывать - интерфейс гигабитного сетевого контроллера с системой. Если ваш контроллер подключён через старую шину PCI, то количество данных, которое она теоретически может передать, составляет 133 Мбайт/с. Для пропускной способности 125 Мбайт/с у Gigabit Ethernet этого кажется достаточным, но помните, что пропускная способность шины PCI распределяется по всей системе. Каждая дополнительная карта PCI и многие системные компоненты будут использовать ту же самую пропускную способность, что снижает ресурсы, доступные сетевой карте. У контроллеров с новым интерфейсом PCI Express (PCIe) таких проблем нет, поскольку каждая линия PCIe обеспечивает, как минимум 250 Мбайт/с пропускной способности, причём эксклюзивно для устройства.

Следующий важный фактор, который влияет на скорость сети - кабели. Многие специалисты указывают на то, что в случае прокладки сетевых кабелей рядом с кабелями питания, являющимися источниками помех, низкие скорости гарантированы. Большая длина кабелей тоже проблемная, поскольку медные кабели Cat 5e сертифицированы под максимальную длину 100 метров.

Некоторые специалисты рекомендуют прокладывать кабели нового стандарта Cat 6 вместо Cat 5e. Часто такие рекомендации оправдать сложно, но мы попытаемся протестировать влияние категории кабеля на маленькую гигабитную домашнюю сеть.

Не будем забывать и про операционную систему. Конечно, в гигабитном окружении эта система используется довольно редко, но следует упомянуть, что Windows 98 SE (и старые операционные системы) не смогут использовать преимущества гигабитного Ethernet, поскольку стек TCP/IP этой операционной системы едва умеет нагружать 100-Мбит/с соединение в полной мере. Windows 2000 и более свежие версии Windows уже подойдут, хотя в старых операционных системах придётся выполнить некоторые настройки, чтобы они использовали сеть по максимуму. Мы будем использовать 32-битную ОС Windows Vista для наших тестов, и хотя у Vista в каких-то задачах репутация не самая лучшая, эта система поддерживает гигабитную сеть с самого начала.

Теперь перейдём к жёстким дискам. Даже старого интерфейса IDE со спецификацией ATA/133 должно быть достаточно для поддержки теоретической скорости передачи файлов 133 Мбайт/с, а более новая спецификация SATA соответствует всем требованиям, поскольку она обеспечивает, как минимум, пропускную способность 1,5 Гбит/с (150 Мбайт/с). Однако если кабели и контроллеры могут справляться с передачей данных на такой скорости, сами жёсткие диски - нет.

Возьмём для примера типичный современный жёсткий диск на 500 Гбайт, который должен обеспечивать постоянную пропускную способность около 65 Мбайт/с. В начале пластин (внешние дорожки) скорость может быть выше, однако по мере перехода на внутренние дорожки пропускная способность падает. Данные на внутренних дорожках считываются медленнее, на скорости около 45 Мбайт/с.

Нам казалось, что мы рассмотрели все возможные "узкие места". Что оставалось делать? Нужно было провести несколько тестов и посмотреть, сможем ли мы добраться по производительности сети до теоретического предела 125 Мбайт/с.

Тестовая конфигурация

Тестовые системы	Серверная система	Клиентская система
CPU	Intel Core 2 Duo E6750 (Conroe), 2,66 ГГц, FSB-1333, кэш 4 Мбайт	Intel Core 2 Quad Q6600 (Kentsfield), 2,7 ГГц, FSB-1200, кэш 8 Мбайт
Материнская плата	ASUS P5K, Intel P35, BIOS 0902	MSI P7N SLI Platinum, Nvidia nForce 750i, BIOS A2
Сеть	Встроенный контроллер Abit Gigabit LAN	Встроенный контроллер nForce 750i Gigabit Ethernet
Память	Wintec Ampo PC2-6400, 2x 2048 Мбайт, DDR2-667, CL 5-5-5-15 на 1,8 В	A-Data EXTREME DDR2 800+, 2x 2048 Мбайт, DDR2-800, CL 5-5-5-18 на 1,8 В
Видеокарты	ASUS GeForce GTS 250 Dark Knight, 1 Гбайт GDDR3-2200, 738 МГц GPU, 1836 МГц блок шейдеров	MSI GTX260 Lightning, 1792 Мбайт GDDR3-1998, 590 МГц GPU, 1296 МГц блок шейдеров
Жёсткий диск 1	Seagate Barracuda ST3320620AS, 320 Гбайт, 7200 об/мин, кэш 16 Мбайт, SATA 300
Жёсткий диск 2	2x Hitachi Deskstar 0A-38016 в RAID 1, 7200 об/мин, кэш 16 Мбайт, SATA 300	Western Digital Caviar WD50 00AAJS-00YFA, 500 Гбайт, 7200 об/мин, кэш 8 Мбайт, SATA 300
Блок питания	Aerocool Zerodba 620w, 620 Вт, ATX12V 2.02	Ultra HE1000X, ATX 2.2, 1000 Вт
Сетевой коммутатор	D-Link DGS-1008D, 8-Port 10/100/1000 Unmanaged Gigabit Desktop Switch
ПО и драйверы
ОС	Microsoft Windows Vista Ultimate 32-bit 6.0.6001, SP1
Версия DirectX	DirectX 10
Графический драйвер	Nvidia GeForce 185.85

Тесты и настройки

Тесты и нстройки
Nodesoft Diskbench	Version: 2.5.0.5, file Copy, Creation, Read, and Batch Benchmark
SiSoftware Sandra 2009 SP3	Version 2009.4.15.92, CPU Test = CPU Arithmetic / Multimedia, Memory Test = Bandwidth Benchmark

Перед тем, как мы перейдём к любым тестам, мы решили протестировать жёсткие диски без использования сети, чтобы посмотреть, какую пропускную способность мы можем ожидать в идеальном сценарии.

В нашей домашней гигабитной сети работают два ПК. Первый, который мы будем называть сервером, оснащён двумя дисковыми подсистемами. Основной жёсткий диск - 320-Гбайт Seagate Barracuda ST3320620AS возрастом пару лет. Сервер работает в качестве сетевого хранилища NAS с RAID-массивом, состоящим из двух 1-Тбайт жёстких дисков Hitachi Deskstar 0A-38016, которые зеркалированы для избыточности.

Второй ПК в сети мы назвали клиентом, у него два жёстких диска: оба 500-Гбайт Western Digital Caviar 00AAJS-00YFA возрастом около полугода.

Сначала мы протестировали скорость системных жёстких дисков сервера и клиента, чтобы посмотреть, какую производительность мы можем от них ожидать. Мы использовали тест жёсткого диска в пакете SiSoftware Sandra 2009.

Наши мечты о достижении гигабитной скорости передачи файлов сразу же рассеялись. Оба из одиночных жёстких дисков достигли максимальной скорости чтения около 75 Мбайт/с в идеальных условиях. Поскольку данный тест проводится в реальных условиях, а накопители заполнены на 60%, то мы можем ожидать скорости чтения ближе к индексу 65 Мбайт/с, который мы получили у обоих жёстких дисков.

Но давайте посмотрим на производительность RAID 1 - самое хорошее у данного массива в том, что аппаратный RAID-контроллер может увеличивать производительность чтения, получая данные с обоих жёстких дисков одновременно, аналогично массивам RAID 0; но данный эффект получается (насколько мы знаем) только с аппаратными RAID-контроллерами, но не с программными решениями RAID. В наших тестах массив RAID обеспечил намного более высокую производительность чтения, чем один жёсткий диск, поэтому велики шансы того, что мы получим высокую скорость передачи файлов по сети с массива RAID 1. Массив RAID обеспечил впечатляющую пиковую пропускную способность 108 Мбайт/с, но в реальности производительность должна быть близка к индексу 88 Мбайт/с, поскольку массив заполнен на 55%.

Поэтому мы должны получить около 88 Мбайт/с по гигабитной сети, не так ли? Это не так близко к потолку гигабитной сети 125 Мбайт/с, но намного быстрое 100-Мбит/с сетей, у которых потолок составляет 12,5 Мбайт/с, так что получить 88 Мбайт/с на практике было бы совсем неплохо.

Но не всё так просто. То, что скорость чтения с жёстких дисков довольно высока, вовсе не означает, что они будут быстро записывать информацию в реальных условиях. Давайте проведём несколько тестов записи на диски до использования сети. Мы начнём с нашего сервера и скопируем 4,3-Гбайт образ со скоростного массива RAID на 320-Гбайт системный жёсткий диск и обратно. Затем мы скопируем файл с клиентского диска D: на его диск C:.

Как видим, копирование с быстрого массива RAID на диск C: дало среднюю скорость всего 41 Мбайт/с. А копирование с диска C: на массив RAID 1 привело к снижению до всего 25 Мбайт/с. Что происходит?

Именно так и случается в реальности: жёсткий диск C: выпущен чуть больше года назад, но он заполнен на 60%, вероятно, немного фрагментирован, так что по записи он рекордов не бьёт. Есть и другие факторы, а именно, насколько быстро работает система и память в целом. Массив RAID 1 составлен из относительного нового "железа", но из-за избыточности информацию нужно записывать на два жёстких диска одновременно, что снижает производительность. Хотя массив RAID 1 может дать высокую производительность чтения, скоростью записи придётся пожертвовать. Конечно, мы могли использовать массив RAID 0 с чередованием, который даёт высокую скорость записи и чтения, но если один жёсткий диск "умрёт", то вся информация будет испорчена. В целом, RAID 1 является более правильным вариантом, если для вас ценны данные, хранящиеся на NAS.

Впрочем, не всё потеряно. Новый 500-Гбайт накопитель Digital Caviar способен записывать наш файл со скоростью 70,3 Мбайт/с (средний результат по пяти тестовым прогонам), а также даёт максимальную скорость 73,2 Мбайт/с.

С учётом всего сказанного мы ожидали получить в реальных условиях максимальную скорость передачи по гигабитной сети 73 Мбайт/с с массива NAS RAID 1 на диск C: клиента. Мы также протестируем передачу файлов с клиентского диска C: на серверный диск C: чтобы узнать, можем ли мы реалистично ожидать 40 Мбайт/с в этом направлении.

Начнём с первого теста, в рамках которого мы отсылали файл с клиентского диска C: на диск C: сервера.

Как видим, результаты соответствуют нашим ожиданиям. Гигабитная сеть, способная в теории дать 125 Мбайт/с, отсылает данные с клиентского диска C: с максимально возможной скоростью, вероятно, в районе 65 Мбайт/с. Но, как мы показали выше, серверный диск C: может записывать только со скоростью около 40 Мбайт/с.

Теперь давайте скопируем файл со скоростного RAID-массива сервера на диск C: клиентского компьютера.

Всё оказалось так, как мы и предполагали. Из наших тестов мы знаем, что диск C: клиентского компьютера способен записывать данные со скоростью около 70 Мбайт/с, и производительность гигабитной сети оказалась очень близка к данной скорости.

К сожалению, полученные нами результаты и близко не подходят к теоретической максимальной пропускной способности 125 Мбайт/с. Можем ли мы протестировать предельную скорость работы сети? Конечно, но не в реалистичном сценарии. Мы попытаемся передать информацию по сети из памяти в память, чтобы обойти любые ограничения жёстких дисков по пропускной способности.

Для этого мы создадим 1-Гбайт RAM-диск на серверном и клиентском ПК, после чего передадим 1-Гбайт файл между этими дисками по сети. Поскольку даже медленная память DDR2 способна передавать данные со скоростью более 3000 Мбайт/с, то ограничивающим фактором окажется сетевая пропускная способность.

Мы получили максимальную скорость работы нашей гигабитной сети 111,4 Мбайт/с, что очень близко к теоретическому пределу 125 Мбайт/с. Прекрасный результат, жаловаться на него не приходится, поскольку реальная пропускная способность всё равно не будет достигать теоретического максимума из-за передачи дополнительной информации, ошибок, повторных передач и т.д.

Вывод будет следующим: сегодня производительность передачи информации по гигабитной сети упирается в жёсткие диски, то есть скорость передачи будет ограничена самым медленным винчестером, участвующем в процессе. Ответив на самый важный вопрос, мы можем переходить к тестам скорости в зависимости от конфигурации кабелей, чтобы наша статья была полной. Сможет ли оптимизация прокладки кабелей дать скорость сети, ещё более близкую к теоретическому пределу?

Поскольку производительность в наших тестах была близка к предполагаемой, мы вряд ли увидим какие-либо улучшения при изменении конфигурации кабелей. Но мы всё равно хотели провести тесты, чтобы приблизиться к теоретическому ограничению по скорости.

Мы провели четыре теста.

Тест 1: по умолчанию.

В данном тесте мы использовали два кабеля длиной около 8 метров, каждый из которых был подключён к компьютеру на одном конце и к гигабитному коммутатору на другом. Мы оставили кабели там, где их прокладывали, то есть по соседству с кабелями питания и розетками.

На этот раз мы использовали те же 8-м кабели, что и в первом тесте, но перенесли сетевой кабель как можно дальше от кабелей питания и удлинителей.

В данном тесте мы сняли один из 8-м кабелей и заменили его метровым кабелем Cat 5e.

В последнем тесте мы заменили 8-м кабели Cat 5e на 8-м кабели Cat 6.

В общем, наше тестирование разных конфигураций кабелей не показала серьёзной разницы, но выводы сделать можно.

Тест 2: снижаем помехи со стороны кабелей питания.

В небольших сетях, таких как наша домашняя сеть, тесты показывают, что вам можно не беспокоиться о прокладке кабелей LAN рядом с кабелями электропроводки, розетками и удлинителями. Конечно, наводки при этом будут выше, но серьёзного эффекта на скорость сети это не даст. Впрочем, с учётом всего сказанного, лучше избегать прокладки рядом с кабелями питания, да и следует помнить, что в вашей сети ситуация может оказаться иной.

Тест 3: уменьшаем длину кабелей.

Это не совсем корректный тест, но мы пытались обнаружить разницу. Следует помнить, что замена восьмиметрового кабеля на метровый может привести к влиянию на результат просто разных кабелей, чем разницы в расстоянии. В любом случае, в большинстве тестов мы не видим значимой разницы за исключением аномального подъёма пропускной способности во время копирования с клиентского диска C: на серверный C:.

Тест 4: заменяем кабели Cat 5e на Cat 6.

Опять же, мы не обнаружили существенной разницы. Поскольку длина кабелей составляет около 8 метров, большие по длине кабели могут дать большую разницу. Но если у вас длина не максимальная, то кабели Cat 5e будут вполне нормально работать в домашней гигабитной сети с расстоянием между двумя компьютерами 16 метров.

Интересно заметить, что манипуляции с кабелями не дали никакого эффекта на передачу данных между RAM-дисками компьютеров. Вполне очевидно, что какой-то другой компонент в сети ограничивал производительность магической цифрой 111 Мбайт/с. Впрочем, подобный результат всё равно приемлем.

Дают ли гигабитные сети гигабитную скорость? Как оказывается, почти дают.

Однако в реальных условиях скорость сети будет серьёзно ограничиваться жёсткими дисками. В синтетическом сценарии память-память наша гигабитная сеть дала производительность, очень близкую к теоретическому пределу 125 Мбайт/с. Обычные же скорости в сети с учётом производительности жёстких дисков будут ограничиваться уровнем от 20 до 85 Мбайт/с, в зависимости от используемых винчестеров.

Мы также протестировали влияние кабелей питания, длины кабеля и перехода с Cat 5e на Cat 6. В нашей небольшой домашней сети ни один из упомянутых факторов не влиял существенно на производительность, хотя мы хотим отметить, что в более крупной и более сложной сети с большими длинами эти факторы могут влиять намного сильнее.

В общем, если вы передаёте в домашней сети большое количество файлов, то мы рекомендуем устанавливать гигабитную сеть. Переход с сети на 100 Мбит/с даст приятный прирост производительности, по крайней мере, вы получите двукратное увеличение скорости передачи файлов.

Gigabit Ethernet в домашней сети может дать больший прирост производительности, если вы будете считывать файлы с быстрого хранилища NAS, где используется аппаратный массив RAID. В нашей тестовой сети мы передавали 4,3-Гбайт файл всего за одну минуту. По соединению на 100 Мбит/с тот же самый файл копировался около шести минут.

Гигабитные сети становятся всё более доступными. Теперь осталось только дождаться, когда скорости жёстких дисков поднимутся до такого же уровня. А пока что мы рекомендуем создавать массивы, способные обойти ограничения современных технологий HDD. Тогда вы сможете выжать больше производительности из гигабитной сети.

Нет, домашняя гигабитная сеть вовсе не такая сложная.

В чём причина?

СОДЕРЖАНИЕ

Решите, необходимо ли совершенствовать вашу сеть.

Если вы, а также члены вашей семьи, регулярно загружаете большие файлы, транслируете медиа в интернете или выполняете другие задачи, сильно нагружающие вашу сеть, к примеру, сервер с файловым хостингом, или играете в онлайн игры, вы бы с удовольствием вложились в улучшение до Gigabit Ethernet.
Средним и большим предприятиям требуется, чтобы много пользователей были соединены по сети и одновременно могли повысить свою продуктивность.
Частные лица, которые используют интернет в одиночку для не ресурсоемких сетевых задач, как электронная почта, мгновенные сообщения или веб-серфинг, могут не увидеть выгоды в улучшении сетевого доступа до Gigabit Ethernet.

Осмотрите сетевые порты на ваших устройствах.

Если вы купили ваш компьютер, игровую консоль или другое устройство с сетевым доступом в последние два-три года, они, возможно, уже оснащены сетевыми портами, готовыми к работе с Gigabit Ethernet.
В Windows : Нажмите на меню пуск, нажмите на строку поиска (или нажмите "Run..." в соответствии с версией Windows), введите ncpa.cpl и нажмите «enter». Нажмите правой кнопкой по иконке вашего сетевого адаптера, потом левой по "Свойства". В открывшемся диалоговом окне нажмите кнопку "Настроить…". В новом диалоговом окне найдите пункт, соответствующий "типу соединения" или "Скорости", и выберите его. Если вы увидите в выпадающем меню "1.0 Гбит/с, Полный дуплекс" или что-то подобное, ваш компьютер готов к подключению по стандарту Gigabit Ethernet. Если нет, то вам возможно потребуется обновить ваше оборудование, как описано ниже в шаге 6.
В Ubuntu 12.04 : Нажмите правой кнопкой по иконке сетей на верхней панели рабочего стола, а потом левой кнопкой "Информация о соединении". В появившемся диалоговом окне посмотрите на значение "Скорость". Значение в 1000 Мбит/с отображает готовность системы к стандарту Gigabit Ethernet.
Для других устройств проверьте инструкцию и технические характеристики устройства. Ищите в характеристиках сетевого адаптера ключевые слова "gigabit" или "1000 Мбит/с".

Не забывайте о сетевых принтерах.

Если вы часто используете сетевой принтер, вы могли бы решить проверить и его на готовность к стандарту Gigabit Ethernet. Проверьте инструкцию, также как в шаге выше.

Проверьте ваши кабели.

Посмотрите на оплетку ваших сетевых кабелей и обратите внимание на тип кабеля, напечатанный на ней. Если они промаркированы "Cat5e", значит вы готовы. Если нет, вы можете купить новые кабели, что обычно недорого.
В большинстве случаев, кабели Cat6 не предоставляютзначительное повышение производительности в сравнении с кабелями Cat5e. Тем не менее, если вы хотите улучшить вашу сеть в будущем, вы можете использовать кабели Cat6.

Проверьте ваш роутер/свитч.

Даже если все части вашей сети будут улучшены до стандарта Gigabit Ethernet, а роутер и свитч будут все ещё с FastEthernet, они станут бутылочным горлышком вашей сети.
Для домашнего использования многие люди уже пользуются комбинацией роутера и свитча в едином устройстве. Домашний гигабитный роутер/свитч такой же.

* Для домашнего использования многие люди уже пользуются комбинацией роутера и свитча в едином устройстве. Домашний гигабитный роутер/свитч такой же.

Шаг 2 описывает, как проверить ваше сетевое оборудование на совместимость со стандартом Gigabit Ethernet. Если в определили, что совместимости нет, то у вас есть несколько вариантов.
Экономичным вариантом станет покупка гигабитной сетевой PCI-карты. Эта карта устанавливается сзади в ваш компьютер вместе с остальным оборудованием. Недостатками такой конфигурации станут скорости, ниже оптимальных, и всегда нужно будет помнить, какой из портов соединен с гигабитной сетевой картой, а какой –со старой FastEthernet. Случайное подключение кабеля Cat5e к порту FastEthernet не даст никакого прироста производительности.
Несколько более дорогим, но более эффективным решением может стать замена материнской платы вашего компьютера. Удостоверьтесь, что материнская плата оборудована встроенным гигабитным адаптером. Для максимальной скорости купите 64-битную материнскую плату, будучи уверенным в том, что ваш процессор совместим с ней, или вы сможете его купить. Большинство крупных компьютерных магазинов помогут вам выбрать правильный продукт и установят его для вас, чтобы убедится в совместимости оборудования.

Обновите программное обеспечение ваших устройств до новейшего.

Теперь, когда вы улучшили оборудование, или даже если вам не нужно было его улучшать, пришло время удостоверится в том, что все ваше программное обеспечение и драйверы обновлены до последней версии. Это нужно для максимальной скорости, производительности и надежности. Обновления, включенные в пакет обновлений Windows, могут быть недостаточными. Посетите веб-сайты производителей ваших устройств и загрузите последние обновления прямо из источников.

Улучшите ваше хранилище для медиафайлов и ОЗУ.

В идеале, файлы могут быть перемещены так быстро как медиа, имеется в виду жесткий диск, на котором они сохранены.
Удостоверьтесь, что скорость вашего жесткого диска(ов) на уровне 7200 об/мин, и рассмотрите организацию RAID 1 для увеличения скорости доступа.
Альтернативным решением может стать использование твердотельного накопителя. Он дороже обычного жесткого диска, но позволяет считывать и записывать почти мгновенно, позволяя исключить бутылочное горлышко обычных жестких дисков – их скорость.
Увеличение объема ОЗУ в вашей системе также увеличит общую производительность. Хорошим минимумом будут 8 Гб, но возможно вы не заметите значительного улучшения после 12 Гб ОЗУ, если вы не используете много ресурсоемких задач, как 3D-рендер или программы симуляции.