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01.05.1998 - 

Übertragungstechniken im LAN

Gigabit Ethernet sticht ATM aus

01.05.1998

Für Bay-Networks-Firmenchef Dave House liegt die Antwort auf die Frage "Paket oder Zelle?" auf der Hand: "Wir bedienen unsere Kunden mit der klassischen Paket-Switch-Offerte in allen Geschwindigkeitsvarianten ebenso wie mit ATM-Komponenten. So, wie sie es wollen." Mit seiner diplomatischen Antwort steht er unter den großen Netzwerkherstellern nicht allein. Auch Cisco Systems und 3Com, vor Bay Networks die Nummer eins und zwei im Markt, sehen die Gretchenfrage nach der richtigen LAN-Technik eher pragmatisch. Denn die Anwenderszene ist mittlerweile gespalten: in die breite Gemeinschaft der Ethernet-Verfechter und die kleine Fan-Gemeinde der ATM-Anwender. Wobei nicht nur House speziell die überaus positive Einstellung gegenüber ATM eher für eine europäische als für eine US- oder gar weltweite Glaubensrichtung hält.

Vor diesem Hintergrund wundert es nicht, daß derzeit alle namhaften US-Netzwerkhersteller ihre Entwicklungen vor allem auf der Ethernet-Schiene vorantreiben. Zumal Marktpropheten wie IDC auch für die nahe Zukunft keine weite Verbreitung von ATM voraussagen. Den Analysten zufolge sollen im Jahr 2000 nur zwei Prozent aller weltweit installierten LAN-Karten ATM-, aber 84 Prozent Ethernet- oder Ethernet/Fast-Ethernet-Karten sein. Auch der Umsatz mit ATM- Switch-Systemen scheint bis auf weiteres unter keinem guten Stern zu stehen. Hier verkündet IDC, daß ihr entsprechender Anteil am Gesamtmarkt (Kopplungssysteme und Netzwerkkarten im LAN und WAN) im Jahr 2000 lediglich sechs Prozent ausmachen wird, die ATM-Investitionen der Carrier eingerechnet.

Das Bekenntnis zur Ethernet-Switch-Technik in den Geschwindigkeitsvarianten 10 und 100 Mbit/s hat für den Anwender ganz weltliche Gründe. Das expandierende Firmennetz, das zunehmend auch Außenbüros, Telearbeiter, sogar Handels- und Kooperationspartner einschließt, verlangt von der IT-Abteilung bereits einen erheblichen Planungs- und Realisierungsaufwand sowie eine hohe Personalbindung. Zusätzlich sehen sich die Unternehmen verstärkt auf Anwendungsebene gefordert, wo Applika- tionen wie Workflow, Dokumenten-Management, Data-Warehousing und Electronic Commerce für den künftigen Einsatz anvisiert werden.

In dieser Situation kommt die LAN-Perspektive eines standardkonformen Ethernet, die zumindest auf Netzwerkebene eine sanfte Migration zu höheren Geschwindigkeiten eröffnet, ohne zusätzlich in teure Mitarbeiterschulungen, neue Netzwerkspezialisten sowie einen erhöhten Planungs-, Installations- und Betriebsaufwand investieren zu müssen, gerade recht.

Umständliche Synthese zwischen IP- und ATM-Welt

Darüber hinaus paßt die durchgehende Ethernet-Schiene so richtig zum Trend, das gesamte Unternehmensnetz über die Weitverkehrs-Schnittstelle hinaus über das Kommunikationsprotokoll IP zu homogenisieren. Die Alternative wäre, sich lokal mit der Verbindungstechnik LANE (LAN Emulation) 1.0 oder proprietären IP-Switching-Verfahren für eine umständliche Synthese zwischen IP- und ATM-Welt auseinanderzusetzen.

Parallel werden die Kosten für die Netzwerkkomponenten im Controlling-Bereich immer argwöhnischer beäugt, da Unternehmen das Informations- und Kommunikationssystem zunehmend als Mittel zur Kostenreduzierung sehen. Die Folge bleibt nicht aus: Die im Vergleich zur Fast-Ethernet-Schnittstelle (Switch und Endgerät) rund fünfmal so teure ATM-Technik bekommt bei diesem Preisvergleich von den Firmenentscheidern fast immer die rote Karte.

Schließlich zeichnet sich auch mit einem Bandbreitenbedarf von mehr als 100 Mbit/s auf dem Firmen-Backbone kein Technologiewechsel in den Unternehmen ab.

Ganz im Gegenteil: Seit dem vom IEEE-802.3z-Gremium verabschiedeten Gigabit-Ethernet-Standard deutet alles darauf hin, daß die klassische Weltanschauung eines durchgehenden Ethernet-Netzwerks auch weiterhin in den lokalen Netzwerken Bestand haben wird.

Daß mit diesem Standard bisher nur die 1000-Mbit/s-Übertragung auf Glasfaser und STP-Kabel (maximal 25 Meter) fixiert wurde, dürfte derzeit die wenigsten Firmen interessieren: Sie werden mit der Gigabit-Ethernet-Perspektive auf dem Backbone und Ethernet/ Fast-Ethernet-Switching in den Arbeitsgruppen bis ins nächste Jahrtausend hinein gut auskommen. Selbst für erste Multimedia-Anwendungen im Netz zeichnet sich mit dieser Architektur eine Zukunft ab. Die Weichen für eine weitgehend verzögerungsfreie Anlieferung von Video und Sprache hat das Normierungsgremium IETF (Internet Engineering Task Force) gerade mit der Verabschiedung des Standards Resource Resolution Protocol (RSVP) gestellt.

Zu einer Aussicht für den nächsten Geschwindigkeitssprung auf dem Backbone wird sich die Gigabit-Ethernet-Technologie schon deshalb entwickeln, weil trotz aller Unkenrufe die ursprüngliche Ethernet-Technik auch mit dem IEEE-802.3z-Standard beibehalten wurde. Zusatzfunktionen wie Frame Extension und Gigabit Media Independent Interface (GMII) führen dabei an den Schnittstellen der Gigabit-Ethernet-Komponenten gegenüber der bekannten LAN-Technik nicht zu Veränderungen. Frame Extension im Anschluß an den Ethernet-Header dient als Füllfeld, um 64-Byte-Pakete auf 512 Byte zu strecken, damit beim 1000-Mbit/s-Transfer entsprechende Kollisionen auf dem Bus nicht übersehen werden. GMII, angesiedelt zwischen der Medium-Access-Control-(MAC-) und der physikalischen Ebene, ist für die automatische Geschwindigkeitsumsetzung im Hintergrund, beispielsweise von 1000 auf 100 Mbit/s, zuständig.

Für das Unternehmen, das die Gigabit-Ethernet-Technik standardkonform im Backbone-Bereich etabliert, heißt das: Weder an den Betriebssystemen und Netzwerkprotokollen noch an der Ebene-2-Switching- und Routing-Technologie müssen Veränderungen vorgenommen werden. Probleme macht derzeit allein der Halbduplexbetrieb via Gigabit-Ethernet-Backbone. Datenstaus und damit verbundene Datenverluste sind in dieser Betriebsform zu Hochlastzeiten programmiert, weil sich eine Datenflußkontrolle nur Punkt zu Punkt, aber nicht Ende zu Ende bewerkstelligen läßt.

Damit deutet sich bereits an, daß Gigabit-Ethernet-Komponenten, heute noch auf dem Preisniveau von ATM-Komponenten (155 Mbit/s), mit dem stärkeren Marktwachstum deutlich billiger werden wird. Die meisten Netzwerkhersteller forcieren ihre Entwicklungen vor allem in diese Richtung. Sie sehen im Gigabit-Ethernet- im Vergleich zum ATM-Markt das größere Absatzpotential. Am Einsatz neuer Hub-, Switch- und Router-Systeme am Gigabit-Ethernet-Backbone werden Unternehmen dennoch kaum vorbeikommen: Die meisten installierten Chassis sind mit ihren Backplanes nicht auf den Bandbreitensprung ausgelegt.

Wie steht es um den künftigen Einsatz der Gigabit-Ethernet-Technik auf standardisiertem Kategorie-5-Kabel in den Arbeitsgruppen? Obwohl die Standardisierung dieser Technik durch das IEEE-802.3ab-Subkomitee derzeit noch am Anfang steht, zeichnet sich bereits eine Lösung ab. Die wesentlichen Hebel dazu sollen eine Kodierung um den Fak- tor 5 und eine Belegung aller acht Kupferadern (bisher werden nur zwei Doppeladern genutzt) sein. Läßt sich der Gigabit-Ethernet-Transfer auf Kategorie-5-Kabel wie geplant standardisieren, hätte das für den Anwender einen weiteren Vorteil: Er könnte, trotz des schnellen 1000-Mbit/s-Takts in der Arbeitsgruppe, den gängi- gen RJ-45-Kupferstecker beibehalten.

Vor diesem Ethernet-geprägten Hintergrund in den Geschwindigkeitsvarianten 10 bis 1000 Mbit/s droht die ATM-Offerte im lokalen Netzwerk weiterhin eine Nebenrolle zu spielen.

Vor allem weil sie neben dem höheren Preis für die Komponenten für den Anwender im gemischten ATM/LAN-Umfeld eine weitaus höhere Komplexität mit sich bringt. Für das Unter- nehmen ist das gleichbedeutend mit höheren Planungs-, Installa- tions- und Betriebs- sowie enormen Schulungskosten beziehungsweise dem Einsatz neuer Spezialisten.

Der Blick auf den produkttechnisch realisierten LAN-Emula- tion-Standard 1.0, um die LAN-Welt in den Arbeitsgruppen über einen ATM-Backbone zusammenzuführen, verdeutlicht diese Komplexität. Sie bringt zudem für den Anwender erhebliche funktionale Einschränkungen mit sich. Für jede eingesetzte LAN-Technik (Ethernet und Token Ring werden unterstützt) ist ein gesondertes emuliertes LAN mit eigenem LAN Emulation Server (LES) und Broadcast and Unknown Server (BUS) notwendig. Mehrere emulierte LANs sollten jedoch auch dann herausgebildet werden, wenn die Größe der Installation mehr als hundert LAN Emulation Clients (LECs) übersteigt. Bleibt als großes Manko von LANE 1.0, daß weder der LES noch der BUS als tragende Säulen für das emulierte LAN redundant ausgelegt werden können. Fällt einer dieser Server aus, steht die gesamte Kommunikation in diesem Netzbereich.

Die Netzwerkhersteller versuchen zwar, die empfindlichen Lücken des LANE-1.0-Standards mit spezifischen Protokollen zu füllen, wie Cisco Systems und Fore Systems mit dem Server-to-Server Redundancy Protocol (SSRP) und Distributed LANE Services (DLS), in diesem Fall, um eine redundante Auslegung des "LES" und "BUS" in der gemischten ATM/LAN-Welt zu bewerkstelligen.

Proprietäre Protokolle binden den Anwender

Das Problem für den Anwender ist dabei aber: Über diese proprietären Protokolle ist er an das Produktportfolio dieser Hersteller gebunden. Eine Ausgangssituation, die sich für den Anwender erst mit der Implementation des Multi-Protocol-Over-ATM-(MPOA-)Standards in die Herstellerprodukte ändern wird. Mit der Verabschiedung dieses Standards und seiner Integration in die Geräte ist allerdings nicht vor Ende 1998 zu rechnen.

Somit stehen alle Zeichen weiterhin auf Ethernet. Eines haben die schnellen aus beiden Lagern, die ATM-(Vollduplex-) und Gigabit-Ethernet-Technik, dennoch gemeinsam: Weder die (Netzwerk-)-Betriebssysteme noch die Breitenanwendungen können derzeit den Geschwindigkeitsvorteil beider Technologien nutzen und damit in Form effektiver Geschäftsprozesse an die Netzteilnehmer wei- terreichen. Denn Hersteller wie Microsoft, Novell und IBM/Lotus haben sich mit ihrer Software noch nicht auf den hohen Geschwindigkeitstakt eingestellt.

Noch schlimmer: Bereits die 32-Bit-Prozessoren in den Rechnern und Servern sind für den Bit-Ansturm nicht ausreichend gewappnet. Fit für beide High-speed-Techniken werden sie erst mit der kommenden 64-Bit-Prozessor-Generation sein. Dann folgen vielleicht auch Netzwerk-Betriebssysteme, welche die Bandbreiten nutzen können.

Token Ring auf dem abstieg

Mit der breiten Hinwendung der Anwender zum klassischen Ethernet treiben einige Netzwerkhersteller auch die Token-Ring-Offerte voran. Dazu haben sich viele von ihnen in einer Fast-Token-Ring-Initiative zusammengefunden. Von einer Einigung darüber, wie diese Technik beschaffen sein soll und mit welcher Geschwindigkeit sie betrieben werden soll, ist diese Gruppe jedoch weit entfernt. Mathias Hein, Marketing-Manager bei Bay Networks in Wiesbaden, hält sie für einen Versuch, im Konzert der anderen bandbreitenstarken LAN-Techniken mitzuhalten.

Die Token-Ring-Gemeinde wird immer kleiner werden und damit auch für die Hersteller der Markt. So prognostiziert IDC, daß im Jahr 2000 nur noch neun Prozent aller weltweit installierten Netzwerkkarten Token-Ring-Karten sein werden. Der wesentliche Grund dafür: Die Token-Ring-Technologie wird durch die Homogenisierung der Netze an Ethernet erhebliche Teile ihrer Anwenderschaft verlieren. Darüber hinaus sehen sich die User, die in ihrem Back- bone-Bereich an den Einsatz von ATM denken und neben Token Ring im lokalen Netzwerk auf Ethernet setzen, mit einem handfesten Nachteil konfrontiert: Wenn die Teilnehmer beider LAN-Welten via ATM-Backbone kommunizieren wollen, können sie dies nur über das Nadelöhr Translation Bridging. Doch selbst wenn nur Token-Ring-Teilnehmer via ATM-Backbone kommunizieren und dabei als Kommunikationsprotokoll NetBIOS anwenden, zeichnet sich das Ende für diese Kombination bereits ab: Mit der Ebene-2-Funktionalität von NetBIOS wird keine Migration zum künftigen MPOA-Standard möglich sein.

Hadi Stiel ist freier Journalist in Bad Camberg.