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30.07.1993

Hierarchischer Netzaufbau als Alternative 100 Mbit/s sind nicht immer der Weisheit letzter Schluss

Wenn PC-Netze nicht zum blossen Selbstzweck werden sollen, muessen sie auch zu einer Kostensenkung beitragen. Da dies bisher meist nur in Form diverser Drucker- und Fileserver (Stichwort: Drucker- Sharing) umgesetzt werden konnte, haben weitere Einsparmoeglichkeiten Hochkonjunktur. Hoffnungstraeger sind da vor allem Applikationen wie E-Mail und Workgroup-Computing, wobei sich jedoch die klassischen Gebaeudenetze mit 10-Mbit/s-Ethernet- beziehungsweise 4- oder 16-Mbit/s-Token-Ring-Topologien oft als "Flaschenhals" entpuppen. Juergen Pfennig* untersucht die Frage, ob der Uebergang zu 100 Mbit/s tatsaechlich immer noetig ist und wie bei einer Migration die Kosten in Grenzen gehalten werden koennen.

Die Einrichtungskosten fuer LANs koennen nach der erforderlichen Investition pro Mbit/s an Datendurchsatz bewertet werden. So kostet beispielsweise ein 10-Mbit/s-Hub bei einem Anschaffungspreis von 2400 Mark mit zwoelf Ports rund 20 Mark pro Anschluss und Mbit/s; ein 100-Mbit-FDDI-Konzentrator fuer 12 000 Mark mit zwoelf Ports belaeuft sich dagegen auf zehn Mark pro Anschluss und Mbit/s. Bei dieser Berechnung ist der jeweils angestrebte Durchsatz entscheidend.

Generell gilt: Ein unterdimensioniertes Netz ist untragbar, eine ueberdimensionierte LAN-Architektur bindet unnoetig Kapital. Anstatt alle Aufgaben auf ein einzelnes schnelles, aber auch teures Gesamtnetz zu uebertragen, koennen beispielsweise mehrere preisguenstige Kleinnetze installiert und eingesetzt werden. Vorteil dieser Verfahrensweise ist es, dass durch gegenseitige Verbindung und Einfuehrung einer Server-Hierarchie Funktionen parallelisiert beziehungsweise synchronisiert werden koennen.

Das 10-Mbit/s-Ethernet ist ebenso wie der Token Ring in die Jahre gekommen. So entspricht die Uebertragungsgeschwindigkeit bei Ethernet inzwischen gerade noch der Uebertragungsrate einer normalen PC-Festplatte. Wenn zu viele Benutzer auf Fileserver sowie Ein- und Ausgabegeraete zugreifen wollen, ergeben sich zwangslaeufig Engpaesse im Netz. Fuer viele in der Branche, Hersteller wie Anwender, liegt der Ausweg aus dieser Misere in der Erhoehung der Datenrate.

Nicht zuletzt aus diesem Grund werden derzeit vermehrt Produkte aus dem 100-Mbit/s-Bereich angekuendigt beziehungsweise darueber spekuliert. Fest steht jedoch heute schon eines: Sie werden rund drei- bis fuenfmal so teuer sein wie die heutigen LAN-Komponenten. Unabhaengig davon verweisen die Hersteller auf den Vorteil niedrigerer Kosten pro Mbit/s Durchsatz; gleichzeitig breitet man aber den Mantel des Schweigens ueber die Tatsache, dass ein einfacher PC und erst recht ein Drucker die hohen Datenraten gar nicht ausnutzen koennen. Zudem werden erhoehte Anforderungen (EISA- Bus, SCSI-Schnittstellen) an die Server gestellt. Die entscheidende Frage ist also, ob sich die Investition in die 100- Mbit/s-Technologie ueberhaupt lohnt.

Ein anderer denkbarer Loesungsansatz waere hier die Parallelisierung. Dabei teilen sich jeweils wenige PCs ein kleines Netz und einen Server, wobei der Server nur ausgewaehlte Funktionen - etwa Booten, Drucken und Swapping - uebernimmt. Alle anderen Funktionen koennen an ein uebergeordnetes Netz ausgelagert werden. Dieses wiederum umfasst mehrere solcher Subnetze und stellt bei Bedarf weitere Server-Leistungen zur Verfuegung. Die "Kleinnetze" bestehen aus je fuenf bis 16 PCs und einem relativ einfach konzipierten Server. Die Erfahrungen zeigen, dass sich beim Sharing dieser 10-Mbit/s-Technik auf lokaler Ebene ein gutes Preis- Leistungs-Verhaeltnis erzielen laesst.

Voraussetzung fuer die erfolgreiche Parallelisierung ist jedoch eine umfassende Planung. So muessen zum Beispiel zwischen den Subnetzen geeignete Uebergaenge installiert werden, die einen moeglichst grossen Teil des Datenverkehrs lokal eingrenzen. Anders formuliert: Durch den Einsatz diverser Bruecken und Router muss ein entsprechendes Internetworking-Szenario greifen, bei dem zwangslaeufig auch Kenntnisse ueber Details der Netzbelastung beziehungsweise Netztechnik vonnoeten sind. Darueber hinaus gilt es, bei groesseren uebergeordneten Netzen auch die 100 Mbit/s-Komponenten zu beruecksichtigen - auch wenn sie nur einer spezifischen Abteilung zugeordnet und ihrerseits in ein sogenanntes Backbone- oder WAN eingebunden sind.

Beim Architekturentwurf und der Komponentenauswahl ist aber auch zwischen gezielten Nachrichten mit Empfaengerangabe und ungerichteten Rundrufen (Broadcasts) zu unterscheiden. Auch der Laenge von Nachrichten kommt hierbei eine grosse Bedeutung zu. Bei einer Mischung unterschiedlicher Medien (Koax, Twisted Pair sowie Token Ring) bietet sich wiederum die Schaffung eines vereinheitlichten Zuganges (Backbone) an. Bruecken und Router realisieren hier nicht nur die Verbindung zwischen den Subnetzen und dem Backbone, sondern auch zwischen den unterschiedlichen Medien. Ein auf diese Weise entstehendes Multimedia-Netz kann dann gleichermassen die Vorteile bereits vorhandener und neu hinzukommender Komponenten nutzen.

Eine weitere Anforderung ergibt sich aus der in der Regel vorhandenen Protokollvielfalt: Windows fuer Workgroups sowie E-Mail basieren meist auf Netbios, Netware setzt IPX voraus, und die Verbindung zur Unix-Welt oder anderen Systemen erfolgt so gut wie in allen Faellen ueber TCP/IP. Protokolle sind daher zwar kein Thema fuer Bruecken, wohl aber fuer Router; das heisst, jedes zu uebertragende Protokoll muss in der Software des Routers implementiert sein.

Waehrend sich Bruecken automatisch konfigurieren und keine wahrnehmbaren Verzoegerungen im Datenverkehr bewirken, beduerfen Router infolge der unterschiedlichen Protokolle und dem Abblocken von Rundrufen einer sorgfaeltigen Konfiguration. Ausserdem muss ein Router Nachrichten immer vollstaendig empfangen, bevor er sie weiterleitet, was wiederum Verzoegerungen nach sich zieht.

Die Verkabelung neu eingerichteter Subnetze erfolgt ueblicherweise auf Basis achtadriger Twisted-Pair-Leitungen. Mit geringen Mehrkosten kann diese auch fuer zukuenftige 100-Mbit/s-Applikationen ausgelegt werden, obwohl zunaechst ein 10-Mbit/s-Betrieb vorteilhafter ist. Twisted-Pair-Netze gehen immer sternfoermig von einem Hub (Sternkoppler) aus und bieten vor allem in puncto Sicherheit eine Reihe von Vorteilen.

So koennen beispielsweise stoerende Geraete und Leitungen vom Netz getrennt werden, was in der Regel automatisch durch den Hub erfolgt. Mit einem Steckkarten-Hub lassen sich zudem zwei oder drei Subnetze mit zusammen 48 Anschluessen bei einem Aufwand von etwa 800 Mark pro Geraet errichten (inklusive Hub, Kabel, Dosen und Installation). Der Hub wird dazu mit einem Ethernet-Board, das eine Multiport-Bruecke enthaelt, bestueckt. Darueber hinaus sind im gleichen Hub auch Token-Ring-Anschluesse moeglich.

Als Alternativloesung kommt aber auch ein ganzes Gebaeude mit acht bis 16 Kleinnetzen in Betracht, die zusammen mit etwa 240 Endgeraeten bestueckt sind, die wiederum ueber einen FDDI-Backbone verbunden sind. Hierzu ist ein Hub mit FDDI-Backplane erforderlich, wobei die Einschuebe aus Multiport-Bruecken mit acht Ethernet-Anschluessen bestehen und somit jeder Anschluss ein eigenes LAN bildet. Da alle Verbindungen unter den LANs lokal vermittelt werden, erreicht der Durchsatz einer jeden Karte bis zu 80 Mbit/s - ohne den FDDI-Ring zu belasten! Dementsprechend koennen den uebergeordneten Servern eigene 10-Mbit/s-Anschluesse zugeordnet werden, was den Durchsatz nochmals erhoeht.

Zusammenfassend laesst sich also feststellen, dass durch einen hierarchischen Netzaufbau der Datenverkehr auf parallel laufende 10-Mbits/s-Subnetze verteilt werden kann und dass dies in vielen Faellen auch Sinn macht. Dies um so mehr, da sich durch diese Parallelisierung mit entsprechender Aufsplittung von Server- Funktionen ein genuegend hoher Datendurchsatz erzielen laesst - auch und gerade bei der preiswerteren 10-Mbit/s-Technik. Darueber hinaus werden bei den Server-Plattformen nachhaltige Kostenreduktionen erreicht.

Dennoch muss man natuerlich die Option einer Migration zu ATM, FDDI, CDDI und 100-Mbit/s-Ethernet im Auge behalten. Kommt sie in Frage, kann die Endgeraeteverkabelung zunaechst mit Twisted Pair, Level 5 Datenraten von 100 Mbit/s bewaeltigen; bei groesseren Netzen ist es empfehlenswert, Glasfaser-Backbones zu installieren, was im 100-Mbit/s-Bereich zum Teil heute schon die guenstigere Variante darstellt. Generell kann man davon ausgehen, dass neben drastischen Preisrueckgaengen bei den 100-Mbit/s-Komponenten auch im 10-Mbit/s- Bereich ein weiterer Preisverfall eintreten wird. Der Uebergang von zehn zu 100 Mbit/s wird also nicht schlagartig und nicht gleichzeitig fuer alle Applikationen erfolgen. In jedem Fall sind aber technisches Know-how und sorgfaeltige Marktbeobachtung angesagt.

*Juergen Pfennig ist zustaendig fuer den Bereich Netzwerk-Entwicklung bei der Control Data GmbH, Frankfurt am Main.