Edulliset gigabitin kytkimet

Gigabitin Ethernet on muuttunut muutamassa vuodessa huipputeknologiasta kulutustavaraksi. Tutkimme, millaisen kytkimen kaapelointi-komeroon saa alle tuhannella eurolla.

Mukana vertailussa:
Allied Telesyn AT-GS908GB
Dell Powerconnect 2508
D-Link DGS-1008T
HP Procurve Switch 2708
SMC Networks EZ Switch 10/100/1000 SMC8508T
Trendnet TEG-S80TXD
Zyxel Dimension GS-1016

Gigabitin Ethernet-kytkinten hintahaarukka on laaja. Vajaan kymmenen portin kytkimiä saa halvimmillaan muutamalla satasella, kun kalleimmista joutuu maksamaan kaksi­kolmekymmentätuhatta euroa. Hinnan määrää laitteeseen pakattu älykkyys.

Älykkäimmät kytkimet pureutuvat syvälle datapakettien sisältöön ja tekevät liikenteenohjauspäätöksiä istunto- tai jopa sovelluskerroksen tietojen perusteella. Niitä käytetään kuorman tasaukseen ynnä muihin edistyneisiin tehtäviin, ja niiden raportointi- ja hallintaominaisuudet ovat pitkälle kehittyneet. Näiden käyttäjät löytyvät suurista tietokonekeskuksista, internet-operaattoreista ja web-hotelleista.

Alle tuhannen euron hintaluokassa käydään kauppaa puhtailla kakkoskerroksen kytkimillä. Niissä liikenteen kytkentä tapahtuu pakettien otsaketiedoissa olevan laite- eli mac-osoitteen (media access control) avulla. Ip-osoitteita hyödyntävät vasta kolmoskerroksen kytkimet, joiden hintataso on selvästi korkeampi.

Tehoa enemmän kuin tarpeeksi

Kevyimpiä kytkimiä kaupataan valmistajien esitteissä jo aktiivisesti muutaman käyttäjän työryhmän kaapelointikeskittimiksi, joihin kytketään suoraan sekä työasemat, palvelimet että kirjoittimet.

Tällöin gigabitin portit ovat toimistosovelluksilla ja nykykoneilla hukkakäytössä. Sata megabittiä sekunnissa siirtävä Ethernet riittää nykyteknologian Intel-työasemille vielä oivallisesti, kirjoittimista puhumattakaan.

Silti kohtalaisen pienikin yritys voi jo hyvin perustein hankkia gigabitin kytkimiä verkkonsa sydämeen. Järkevä gigabitin peruskytkimen sovellus on liittää sillä yhteen hitaampia, yksittäisiä työryhmiä tai rakennuksen kerroksia palvelevia kytkimiä.

Kirjoittimet on syytä sijoittaa lähelle käyttäjiään työryhmäkytkimiin, mutta palvelimet kannattaa liittää suoraan gigabitin kytkimeen, jolloin niiden suorituskyky tulee tehokkaimmin käytettyä.

Kytke ja käytä

Kevyimmät kytkimet on tarkoitettu paitsi halvoiksi ostaa, myös halvoiksi ottaa käyttöön ja omistaa. Niinpä niissä ei ole mahdollisuutta minkäänlaisten asetusten tekoon, vaan kaikki tapahtuu automaattisesti. Lähtökohtana on, että verkkovastaavan tarvitsee vain kytkeä kaapelit portteihin ja virta päälle tarvitsematta vaivata päätään Ethernet-tekniikan yksityiskohdilla.

Toisaalta tämän tason laitteista puuttuu yleensä kaikkinainen ohjelmallinen hallinta. Ongelmien paikallistamista ja selvittämistä helpottavat ainoastaan kytkimen porttikohtaiset merkkivalot, jos nekään. Sen tähden perusasioiden tunteminen kannattaa, varsinkin kun mainoslauseet ovat taas kerran osin katteettomia.

Kun gigabitin kytkimeen liitetään vanhoja kytkimiä tai keskittimiä ja palvelimia tai tehotyöasemia, vastassa on kaksi peruskysymystä: käytettävät kaapelit ja oikean liikennöintinopeuden valinta. Nykyaikaiset kytkimet lupaavat ratkaista nämä kysymykset automaattisesti.

Unohda ristikytkennät

Ethernet-parikaapeloinnin tultua käyttöön asentajat joutuivat opiskelemaan myös kaapelien sisäiset kytkennät. Työasemien verkkokortit liitettiin kaapelointikeskittimiin suorilla kaapeleilla, joissa kummankin pään liitinten nastat vastasivat suoraan toisiaan.

Kun keskittimiä liitettiin toisiinsa, oli kuitenkin käytettävä ristiinkytkettyjä kaapeleita, koska lähetykseen ja vastaanottoon käytettiin nyt samoja nastoja. Saman niksin joutuivat opettelemaan kahden koneen miniverkon rakentajat, jotka kytkivät kaksi mikrotietokonetta suoraan toisiinsa Ethernet-kaapelilla.

Tämä oppi on pitänyt kutinsa niin siirryttäessä keskittimistä kytkimiin kuin kymmenestä megabitistä sekunnissa sataan. Tosin kytkimiin lisättiin nopeasti fyysisellä siltauksella konfiguroitava portti tai pari, joiden kytkentä voitiin vaihtaa vastapään laitteen vaatimusten mukaan, eikä ristiinkytkettyjä kaapeleita tarvittu. Asentajan oli kuitenkin ymmärrettävä kytkettävien laitteiden vaatimukset, jotta asetukset saatiin tehtyä oikein.

Nykyaikaiset kytkimet tunnistavat kaapelin johtimien käytön automaattisesti, eikä asetuksia tarvitse enää tehdä käsin. Toiminto kulkee esitteissä ja käsikirjoissa nimellä mdi/mdix Auto Negotiation (medium dependent interface/mdi cross connect).

Kaikki tämän vertailun kytkimet tukivat mdi/mdix-neuvottelua jokaisella portillaan. Ominaisuus myös toimi testeissä moitteettomasti.

Unohda nopeudet

Kun kymmenen megabittiä sekunnissa siirtänyt perus-Ethernet alkoi saada rinnalleen nopeampia versioita, eri sukupolvien välinen rinnakkaiselo piti tietysti saada mahdollisimman saumattomaksi. Nykypäivän kytkimet osaavatkin neuvotella nopeuden (1000, 100 tai 10 megabittiä sekunnissa) vastapään mukaan automaattisesti.

Nopeuden neuvottelulle on kirjoitettu tarkat säännöt. Ethernetin standardoinnista vastaava IEEE 802.3 -komitea liitti jo vuonna 1995 alkuperäiseen 100 megabitin standardiin asiaa koskevan klausuulin numero 28, jota on sittemmin täydennetty muun muassa gigabitin Ethernetiä koskevilla säännöillä.

Asiaa mutkistaa se, että valittavina ei ole pelkästään kolme nopeutta vaan useita median käyttötapoja. Sadan megabitin Ethernetille määriteltiin peräti kolme vaihtoehtoista toteutustapaa kuparikaapeleilla. Parikaapelista voi olla käytössä joko kaikki neljä paria eli kahdeksan johdinta (1000Base-T, 100Base-T4) tai vain kaksi paria eli neljä johdinta (100Base-TX, 100Base-T2 ja 10Base-T).

Lisäksi liikenne voi olla joko vuorosuuntaista tai kaksisuuntaista. 100Base-TX ja 10Base-T tarvitsevat kaksisuuntaisella liikenteellä neljä paria, omat parit eri suuntiin kulkeville datavirroille.

Valitettavasti nopeusneuvottelu voidaan toteuttaa teknisesti monin eri tavoin. Varsinkin 100 megabitin Ethernetin alkuaikoina moni laite lähti markkinoille ilman, että toimintoa olisi testattu ristiin kilpailijoidensa kanssa. Avuksi tuli tällöin standardiin kirjoitettu mahdollisuus pakottaa laite toimimaan tietyllä nopeudella ja suuntaisuudella.

Laitetoimittajat ovat usein toimittaneet verkkosovittimiinsa ja kytkimiinsä ohjelmistopäivityksiä, joilla automaattinen nopeuden neuvottelu toimii luotettavammin. Keskitason verkkovastaavaa jälkikäteispäivitykset eivät kuitenkaan voisi vähempää kiinnostaa. Kun verkkolaitteet on kerran saatu aseteltua toimimaan moitteettomasti keskenään, niihin ei hevin enää kosketa.

Standardoitu ongelma

Kun nopeuden neuvottelua alun perin vuonna 1995 määriteltiin, oli olemassa vasta tarve saada 100 ja 10 megabittiä sekunnissa siirtävät versiot toimimaan keskenään. Hitaamman laitteen kanssa nopeus piti siis pudottaa 10 megabittiin sekunnissa.

Tuohon aikaan ainoat laitteet, joilta ei edellytetty nopeuden neuvottelun taitoa, olivat vanhoja Ethernetin kilpavarausmenettelyyn perustuvia keskittimiä. Kaksisuuntaista liikennöintiä standardoitiin samoihin aikoihin 802.3x-alikomiteassa, ja tähän kykeneviltä kytkimiltä edellytettiin alun perin neuvottelun taitoa. Standardi olettaa siis, että nopeusneuvotteluun kyvytön laite toimii aina vuorosuuntaisena.

Tästä seuraa käytännön ongelma. Monen vanhan palvelimen verkkosovitin ja kytkimen portti on pakotettu nopeusneuvotteluongelman välttämiseksi toimimaan kaksisuuntaisena sadan megabitin nopeudella sekunnissa. Kun laite nyt kytketäänkin uuteen gigabitin kytkimeen, jälkimmäinen yrittää neuvotella nopeutta automaattisesti.

Kun vastapää ei ole halukas neuvotteluun, kytkin päättää sääntöjen mukaan, että liikennöinti tapahtuu vuorosuuntaisena. Laitteiden välinen linkki nousee nyt ylös, mutta suuntaisuusristiriidan takia liikenne ei käytännössä kulje lainkaan tai kulkee hyvin hitaasti.

Jos kaikki laitteet toimisivat aina standardin mukaisesti, verkkovastaavalla olisi kaksi turvallista vaihtoehtoa konfiguroida laitteensa. Ensinnäkin hän voisi aina asettaa kaikki laitteet neuvottelemaan nopeuden ja suuntaisuuden automaattisesti. Tämä toimii uudemmilla laitteilla varsin luotettavasti, esimerkiksi testin laitteilla ei ollut vaikeuksia neuvotella keskenään.

Jos verkkovastaava joutuu asettamaan jonkin laitteen nopeuden kiinteäksi, hänen olisi asetettava se toimimaan vuorosuuntaisena. Tällöin automaattisesti nopeuden neuvotteleva laite toimisi sen kanssa aina standardin mukaan.

Tiettyyn nopeuteen ja kaksisuuntaisuuteen pakottaminen on sen sijaan uhkapeliä, koska vastapäässä oleva laite toimii vain, jos sen asetukset ovat samat. Automaattinen neuvottelu ei standardin mukaan voi toimia, jos nopeudet ovat erilaiset.

Ei edistyneitä ominaisuuksia

Vertailun kytkimissä ei SMC:tä lukuun ottamatta ole minkäänlaista ohjelmallista hallintaa, joten niissä ei voi olla kovin edistyneitä ominaisuuksia.

Esimerkiksi 802.1Q-standardin mukainen virtuaaliverkkojen tuki ja 802.1p-standardin mukainen liikenteen luokittelu vaativat jo pääkäyttäjän määrittelytoimenpiteitä. Ei olekaan ihme, että nämä löytyvät vain SMC:n kytkimestä, joskin Dellin kytkin lupaa kunnioittaa paketteihin muualla määriteltyjä luokitusarvoja.

Sama pätee niputukseen, jonka avulla voidaan muodostaa nopeampia runkoyhteyksiä yhdistämällä useampi fyysinen linkki yhdeksi loogiseksi linkiksi. Tämänkin osaa vertailun tuotteista vain SMC:n kytkin.

Kun hallintakäyttöliittymä puuttuu, ei kytkimen kannata kerätä toiminnastaan minkäänlaisia tilastojakaan. Ongelmien selvittämiseksi näistä olisi kuitenkin hyötyä. Jos esimerkiksi jollakin linkillä on käytetty huonoja liitäntöjä tai vaurioitunutta kaapelia, ongelmat on helppo paikallistaa tilastoista. Testin ainoana SMC tarjoaa pääkäyttäjälle tämänkin avun.

SMC erottuu hallintaominaisuuksillaan ja toiminnoillaan selvästi muista. Monipuolisuus ei kuitenkaan ole tiellä, vaan kytkin on peruskäytössä yhtä helppo kuin vertailun muutkin tuotteet. Kun suorituskykykin on kohdallaan, valinta on helppo.