Starker Allrounder

Als Multitalent mit vielerlei Einsatzmöglichkeiten schickt der Hersteller Cabletron den "Smartstack ELS100-S24TX2M" ins Rennen. Der Layer-2-Switch erweist sich als ungemein standfest, allerdings nicht ganz frei von Schwächen.

Von: Herbert Almus, Gabriele Schrenk, Ch. Hammerschmidt

Einer der größten Hersteller von Netzwerk-Equipment ist Cabletron. Seit der Umstrukturierung des Unternehmens ist die Switch-Fertigung in der Firma Enterasys angesiedelt, einem rechtlich selbständigen Teilbereich des Cabletron-Konzerns. Mit den großen Datenschleudern der "Smartswitch"-Familie hat der Hersteller ein Image als Produzent hochwertiger Anlagen erworben. Seit kurzem liefert er den Workgroup-Switch mit dem ungemein handlichen Namen "Smartstack ELS100-S24TX2M" aus. Im Gegensatz zu den großen Hobeln der Smartswitch-Linie bedient dieses mit 24 100Base-TX-Ports bestückte Gerät die Erfordernisse am Rand ("Edge") unternehmensinterner Netze. Das ELS100-S24TX2M ist vielseitig einsetzbar: Als Standalone-Workgroup-Switch steht es ebenso seinen Mann wie als Abteilungs-Switch mit Anschluss an den Backbone oder im Etagenverteiler.

Die Ausstattungsliste ist solide, aber nicht üppig: Für Systemerweiterungen hat der Smartstack zwei Steckplätze vorzuweisen. In der Regel finden hier Gigabit-Ethernet-Schnittstellenkarten (1000Base-X) als Uplink ihren Platz. Wahlweise lässt sich der Switch über einen lokalen Port, einen Web-Browser oder über eine Netzstation mit SNMP-Management verwalten. Er unterstützt Quality of Service nach IEEE 802.1p, ebenso ermöglicht er die Einrichtung von VLANs auf Ethernet-Ebene nach IEEE 802.1Q. Das interne Gedächtnis des Switches reicht aus, um 12 000 MAC-Adressen auseinanderzuhalten. Die Kapazität der Backplane gibt der Hersteller mit 8,8 GBit/s an.

Die 'Ausreißer' bei kleinen Paketen in der unteren Reihe können das positive Bild nicht trüben. Der 'Smartstack ELS100-S24TX2M' zeigt sich in der Frage der Latenzzeiten vielen teureren Geräten gewachsen, wenn nicht gar überlegen.

Bis zu vier dieser kleinen Switches lassen sich "stacken", also dergestalt miteinander verbinden, dass sich die Portzahl multipliziert, aber die Geräte von außen in ihrer Gesamtheit als ein Switch erscheinen. Die Stack-Verbindungen erfolgen über eine SCSI-II-Schnittstelle. Um die entsprechenden Künste des ELS-100-S24TX2M auszuloten, hat uns der Hersteller ein Doppelpack zur Verfügung gestellt. Je nach Disziplin konnten wir so ergründen, wie es um die Fähigkeiten des Geräts im Solo und im Duett bestellt ist.

Einen ersten Eindruck von der Leistung des Switches vermittelt die Durchsatzmessung im Standalone-Betrieb. Hierbei präsentierte sich der Smartstack von seiner Schokoladenseite - er kam bei allen gängigen Paketgrößen auf 100 Prozent des Maximums. Auch bei einer Wiederholung der Messung über zwei "gestackte" Switches gab es kein Wackeln. Hierbei waren die frontseitigen Ports wie gehabt an unseren Ixia-Testgenerator angeschlossen, während die Kandidaten auf ihrer Rückseite mittels eines Stack-Kabels miteinander verbunden waren. Über das Verbindungskabel flossen dabei zehn Fast-Ethernet-Datenströme im Full-Duplex. Auch hierbei erreichte der Smartstack bei fast allen Paketgrößen die volle Leistung; lediglich mit 128-Byte-Paketen kam es zu minimalen Verlusten. Minimal heißt in diesem Fall, dass der Switch immer noch auf 99,72 Prozent der "Wire-Speed" kam. Wir meinen, dass das auf jeden Fall nahe genug an der maximal zu erzielenden Leistung ist, um dem Switch einen tadellosen Durchsatz zu attestieren.

Die Durchsatzmessungen ergaben fast optimale Werte. Zwei Switche waren per Stack-Kabel miteinander verbunden. Die Gigabit-Strecken zeigen leichte Verluste (links), auf den Fast-Ethernet-Strecken waren die Verluste kaum messbar (rechts).

Diese Werte erzielten wir über die Fast-Ethernet-Ports. Nicht ganz so herausragende Leistungen waren mit dem Gerät zu erreichen, sobald die Gigabit-Schnittstellen ins Spiel kamen. Während der Smartstack bei Datenpaketen mit einem Umfang von 256 Byte und mehr keinerlei Schwächen zeigte, brach er bei kleineren Paketen etwas ein. Beschickt mit 128-Byte-Paketen erreichte er immer noch achtbare 96,88 Prozent der Höchstleistung; bei 64-Byte-Paketen kam er aber nur auf 85,7 Prozent. Interessanterweise verbesserte sich der Durchsatz über die Gigabit-Ports, sobald zwei Geräte über ihre Stackverbindungen hintereinander geschaltet waren. Dann kam das Duo im Bereich der kleinen Pakete zwar auch nicht ganz auf die Maximalleistung, doch der Durchsatz stieg an - auf 93,3 Prozent des theoretischen Grenzwerts bei 64-Byte-Paketen und auf 98,7 Prozent des Maximalwerts bei 128-Byte-Paketen.

Ähnlich wie der Durchsatz ist die Latenzzeit eines Switches eine Größe, die für die Beurteilung seiner Leistungsfähigkeit eine Aussage erlaubt: Hohe Latenzzeiten sind der Leistung abträglich. Das gilt besonders für die Übermittlung zeitkritischer Signale, etwa bei Voice-over-IP (VoIP), Audio- oder Videostreams. In dieser Disziplin legte der Switch bei der Messung über die (Fast-)Ethernet-Ports als Standalone-Gerät sehr gute Leistungen vor. Wurden hingegen zwei Switches "gestackt", so stiegen die Latenzen signifikant an. Das ist nicht weiter verwunderlich, denn die Daten müssen beide Geräte nacheinander durchlaufen, und so ergibt sich eigentlich sogar eine Addition der Latenzzeiten. Die gemessenen Werte sind jedoch immer noch als sehr ordentlich zu bezeichnen, Ausreißer bei bestimmten Paketgrößen gibt es keine. Jedenfalls zunächst nicht: Sobald die beiden Switches über ihre Gigabit-Strecken zusammengeschaltet werden, ist bei voller Last und kleinen Paketgrößen eine deutliche Zunahme der Latenzzeiten zu beobachten. Vor allem die 64-Byte-Pakete scheinen sich gegen die Durchleitung durch den Switch regelrecht zu sträuben. So dramatisch sich das indessen auf den Messkurven ausnimmt, so gering ist die Bedeutung des Effekts für die reale Welt, denn noch bei 99-prozentiger Last liegen die Messwerte im Rahmen, erst oberhalb der 99 Prozent steigt die Kurve signifikant an. Für die Belange der Praxis bedeutet dieser Umstand Entwarnung.

Beim Head-of-Line-Blocking-Test bewirkt ein Datenstau an Port 3 Verluste an Port 4.

Ein ähnlicher Effekt ist bei der Verbindung der beiden Switches via Gigabit-Schnittstellen zu beobachten. Auch hier stieg die Latenzzeit für die Übermittlung kleiner Pakete (64 Byte) bei hoher Last steil an. Für die Praxis heißt das: So lange die Signale nicht mehr als einige wenige Stationen dieser Art durchlaufen, ist die Verzögerung von knapp 0,5 Millisekunden oder einem Mehrfachen davon nicht gravierend. In sehr komplexen Netzen allerdings, in denen die Signale durch viele Switches weitergeschaltet werden und jedes Mal eine solche Verzögerung hinzukommt, können sich bei voller Last Probleme mit Sprachverständlichkeit und Videoqualität ergeben.

Besonders hohe Anforderungen an die Leistungsfähigkeits eines Switches stellen die "Many-to-many"-Messungen nach RFC 2285 dar. Dabei wird von jedem Port ein Datenstrom an jeden anderen Port gesandt; gleichzeitig muss jeder Port Daten entgegennehmen - von jedem der anderen an der Messung beteiligten Ports. Dabei wird die Belastung sowie die Paketgröße variiert. Der Switch meisterte diese Tortur "cum laude", wie die Lateiner sagen. Bis zu einer Paketgröße von 256 Bytes waren keinerlei Datenverluste zu verzeichnen, bei größeren Paketen verwarf er in ganz minimalem Umfang Pakete. Das "schlechteste" Ergebnis erzielte er bei 1518-Byte-Paketen: Hier verlor er 0,06 Prozent der Daten. Verband man die beiden zur Verfügung gestellten Exemplare über das Stack-Kabel miteinander, so kam sogar ein noch besseres Ergebnis heraus, denn nun gingen überhaupt keine Daten mehr verloren, jedes Paket kam wohlbehalten beim Empfänger an. Der Grund dürfte darin liegen, dass durch das Stacken die Switching-Kapazität des so gebildeten "Clusters" verdoppelt wird.

Beim Head-of-Line-Blocking-Test leistet sich Cabletrons Kleiner den einzigen Patzer: Bis zu 20 Prozent Verluste an einem eigentlich nicht überlasteten Port.

Will man die Gigabit-Ports einbeziehen, so ergibt eine "Many-to-many"-Anordnung keinen Sinn. Aussagekräftiger ist in diesem Fall ein "Many-to-one"- und ein "One-to-many"-Schema. Bei Many-to-one senden je zehn Fast-Ethernet-Module mit voller Last Daten auf je ein Gigabit-Modul, bei One-to-many ist es genau umgekehrt. Das Ergebnis für Many-to-one ist wieder ausgezeichnet: Lediglich bei 64Byte-Paketen treten Verluste in Höhe von 0,59 Prozent auf, alle anderen Paketgrößen erreichen die Hundert-Prozent-Marke - Note eins. Nicht ganz so glänzend, aber immer noch im Bereich der Note "sehr gut" verliefen die Ergebnisse bei der "Many-to-One"-Messung: 2,33 Prozent Verluste bei 64-Byte-Paketen und 1,33 Prozent bei 128-Byte-Paketen. Auch die anderen Paketgrößen kamen allesamt nicht auf 100 Prozent, doch die Verluste lagen deutlich unter einem Prozent.

Beim Broadcast-Forwarding-Test zeigte der Switch ein etwas unorthodoxes Verhalten: Er legt eine deutliche, um nicht zu sagen, brutale Begrenzung gegenüber Broadcast-Daten an den Tag. Der Durchsatz wird dabei bis auf unter 20 Prozent zurückgeregelt. Allerdings geht er dabei selektiv vor - kleine Datenpakete werden stärker gedrosselt als große. Laut Hersteller ist dieses Verhalten auf eine eingebaute "Broadcast-Bremse" zurückzuführen. Das ist sinnvoll, da Broadcasts nicht den Normalbetrieb in einem Netz darstellen, sondern im Gegenteil, starke Broadcast-Aktivitäten auf eine problematische Konfiguration hinweisen. Sinnvoll ist es auch, kleine Pakete stärker zu drosseln als große, denn die typischen Broadcast-Stürme enthalten kleine Pakete. Bedauerlich ist nur, dass die Begrenzung anwenderseitig nicht einstellbar ist.

Weniger schön war das Resultat des "Head-of-Line-Blocking"-Tests (HOLB). Dabei wird überprüft, ob eine Überlastsituation an einem Port Störeinflüsse an anderen, unbelasteten Ports nach sich zieht. Hierbei traten, abhängig von der Paketgröße, Verluste bis über 20 Prozent auf. Dieser Wert gereicht dem Smartstack nicht zur Zierde. Der Hersteller hat signalisiert, dass ihm das Problem bekannt ist und er an einer Lösung arbeitet.

Der Kandidat beherrscht den Betrieb virtueller LANs (VLANs), also den Betrieb von Netzen, die physikalisch das gleiche Medium nutzen, aber auf logischer Ebene voneinander getrennt sind. Eine Überprüfung des Durchsatzes in einer "Full-meshed"-Anordnung ergab, dass der Durchsatz in keiner Weise unter der Zusatzbelastung des Switches infolge der logischen Trennung der Datenströme leidet. Die Leistung ist optimal. Auch die Latenzzeiten blieben im Rahmen dessen was wir schon zuvor gemessen hatten und verdienen damit das Prädikat "sehr gut".