Von: Herbert Almus, R. Marzbanvishka, Ch. Hammerschmidt
Tief im Inneren der Netze, da wo ganze Workgroups ihre Daten dem Backbone zuschaufeln, wo die Anforderungen der Fachabteilungen an die DV-Zentrale zusammenlaufen, da findet man die Switches unseres aktuellen Tests.
Als Schwerarbeiter, die wahre Datenfluten an den Ort ihrer jeweiligen Bestimmung weiterleiten, sind sie für hohen Durchsatz und flexible Konfiguration ausgelegt.
Hewlett-Packard hatte seinen "Procurve Routing Switch 9304M" zu dem Vergleichstest entsandt. Es handelt sich dabei um eine Entwicklung von Foundry Systems, die HP als OEM vertreibt. Der Switch war mit 24 Ethernet- beziehungsweise Fast-Ethernet-Ports sowie acht Gigabit-Ethernet-Ports bestückt. Den Preis für die Basiseinheit gibt der Hersteller mit 16 950 Mark an. Das 24-Port-Ethernet-Modul steht mit 27 500 Mark in der Preisliste, der Gigabit-Einschub kostet 57 150 Mark. Die getestete Konfiguration kommt somit auf etwas mehr als 100 000 Mark.
Als Vertreter des Netzwerk-Pioniers 3Com trat der "Corebuilder 9000" in den Ring, vom Hersteller als "Enterprise Switch" betitelt. Seine Bestückung: Zwei Level-2-Switching-Module mit je 20 Ethernet/Fast-Ethernet-Ports, ein Level-3-Switching-Modul mit zwölf Ethernet/Fast-Ethernet-Ports plus zwei Gigabit-Einschübe mit je zwei Ports. Hinsichtlich der Preisangaben führte 3Com einen regelrechten Eiertanz auf, der Pressestelle war lediglich zu entlocken, daß das Basissystem für rund 35 000 Dollar zu haben ist - wobei unklar blieb, wie dieses System bestückt ist. Auch über die Preise für die Einschübe schwieg sich 3Com weitgehend aus. Daß ein 1000Base-SX-Board mit zwei Gigabit-Ports 3900 Dollar kosten soll, ließ sich das Unternehmen gerade noch abringen. Die Geheimnistuerei begründet der Hersteller damit, daß die Geräte über Zwischenhändler, teilweise auch im Rahmen von Projekten an den Kunden gelangen und er daher einen Endpreis nicht angeben kann. Wie auch immer - es wird jedenfalls deutlich, daß die beiden Switches des vorliegenden Tests preislich in einer ähnlichen Gewichtsklasse liegen.
3Com Corebuilder: beim Durchsatz fast ideale Werte
Um die Performanz der beiden Kontrahenten vergleichen zu können, beschränkten wir die Anzahl der an dem Test beteiligten Ports bei den Layer-3-Tests auf zwölf 10/100BaseT-Ports und vier Gigabit-Ports. Die Autonegotiation, mit der die Ports die Bandbreite aushandeln können, war ausgeschaltet. Alle Tests wurden im Full-Duplex-Betrieb durchgeführt. Flußkontrolle und Spanning-Tree-Funktionen waren deaktiviert. Die Messungen konzentrierten sich auf die Performanz auf Layer 2 und Layer 3. Management- und Monitoring-Fähigkeiten konnten wir aus Zeitgründen nicht bewerten.
Einer der wichtigsten Tests stellt die Ermittlung des Durchsatzes dar. Das ist die Datenmenge, die der Switch gerade noch fehlerfrei überträgt, bevor er wegen Überlastung Datenpakete verliert. Die Messung wird je einmal für sämtliche üblichen IP-Paketgrößen durchgeführt. Außerdem variierten wir einen weiteren Parameter: Wir definierten zunächst einen Host pro Subnet, dann zehn und schließlich 100. Bei diesem Meßaufbau ist jeder Port des Switches mit nur einem einzigen Port des Testgenerators (Ixia 1600) verbunden, der Datenaustausch läuft in Vollduplex.
Das Ergebnis dieser Messung wird in Prozent der theoretischen Maximalleistung angegeben. Diese hängt natürlich von der Paketgröße und der verwendeten Bandbreite ab. Bei Fast Ethernet und 64 Byte Paketgröße beträgt sie beispielsweise 148 810 Pakete pro Sekunde.
Den Durchsatz maßen wir zunächst über die Fast-Ethernet-Ports. Dabei waren bei jedem Switch zwölf Ports aktiv. Der Corebuilder erzielte in diesem Test ein fast ideales Ergebnis: Unter fast allen Konstellationen erreichte der Switch die maximal mögliche Datenrate. Ausnahmen gab es lediglich bei der Paketgröße 64 Byte in den Meßdurchgängen mit 10 und mit 100 Hosts pro Subnet: Hier kam er auf immer noch sehr gute 99,4 Prozent Durchsatz. Sein Herausforderer von HP fiel demgegenüber geringfügig ab. Aber auch bei ihm lag keine Einzelmessung schlechter als 99,4 Prozent. Auch der Procurve hatte bei kleinen Paketen die größten Probleme - bei größeren Paketen als 64 Byte erreichte er immer mindestens 99,87 Prozent der maximalen Last, bei vielen Einzelmessungen sogar 100 Prozent. In der ersten Runde geht der Sieg also knapp an den Corebuilder - allerdings verdient auch der HP-Switch die Note "sehr gut".
Als nächstes ermittelten wir den Durchsatz über die Gigabit-Ethernet-Ports. Das Verfahren ist analog zur Messung der Fast-Ethernet-Ports, doch waren hier nur vier Ports pro Switch aktiv, weil der Corebuilder nicht mehr zur Verfügung hat. Es zeigte sich, daß es für das Ergebnis keine Rolle spielt, wie viele Hosts pro Subnet definiert waren. Das Resultat über die Gigabit-Ausgänge ist als gut zu bewerten, doch gibt es auch Kritikpunkte. So erreicht der Corebuilder beim Transport von 64-Byte-Paketen ganze 62,7 Prozent der theoretischen Last. Bei 128-Byte-Paketen erfüllt der 3Com-Vertreter schon knapp 93 Prozent des Maximums, und bei größeren Paketen steht er mit hundertprozentiger Sollerfüllung glänzend da.
HP Procurve: ausgewogenes Lastverhalten
Sein Gegenspieler von HP zeigt ein ausgewogeneres Leistungsverhalten. Auch bei ihm spielt es keine Rolle, wie viele Hosts pro Subnet definiert sind. Sein Durchsatz hängt weniger von der Paketgröße ab als derjenige des Corebuilder und liegt im Bereich zwischen 95,41 und 99,28 Prozent. Das sind gute, aber keine sehr guten Werte.
Die Messung der Latenzzeiten gehört ebenfalls zum Pflichtprogramm jedes Tests. Weil das Ixia 1600 die automatische Wiederholung von Messungen unterstützt, führten wir jeden Durchgang zehnmal durch. Diese Wiederholung offenbart eine ausgeprägte Schwäche des 3Com-Switches, denn seine Latenzzeiten, gemessen über die Fast-Ethernet-Ports, unterliegen deutlichen statistischen Schwankungen. Diese hängen von der Paketgröße ab; bei 1280 Bytes sind sie am stärksten ausgeprägt. Der beste Wert innerhalb unseres Meßzyklus liegt knapp unter 300 Mikrosekunden, der schlechteste erreicht fast 900 Mikrosekunden. Diese Schwankungen sind nur mit internen Vorgängen zu erklären, die sich dem Tester nicht erschließen. Obwohl alle nicht unbedingt benötigten Funktionen abgeschaltet waren, scheint die CPU des Switches gelegentlich noch mit anderen Dingen als mit der Analyse von Datenpaketen beschäftigt.
Der Ausrutscher zeigt sich allerdings nur bei sehr hoher Last. Bis zu einer Auslastung von 90 Prozent zeigen die Switches ein recht kultiviertes Verhalten. Vor allem der Procurve liegt mit Latenzzeiten von maximal 150 Mikrosekunden sehr gut, wobei seine Latenz mit der Paketgröße zunimmt; bei 64-Byte-Paketen schaltet er die Daten in der ausgezeichneten Zeit von 23 Mikrosekunden durch. Der 3Com-Vertreter legt Werte vor, die nur minimal schlechter liegen. Nur eben bei 100 Prozent Last nicht - da wird der 3Com-Switch etwas "zitterig". Abgesehen von den großen Ausreißern nach oben und unten liegt auch der Durchschnitt seiner Latenzwerte deutlich schlechter als bei seinem Testgegner.
Geht es um das Latenzzeitverhalten über die Fast-Ethernet-Ports, so ist der Procurve klarer Sieger. Nicht daß der Corebuilder hier mit seinen Meßwerten eine kritische Grenze überschreiten würde, aber etwas unschön finden wir die Schwankungen bei Vollast schon.
Wie sieht es nun aus, wenn die Gigabit-Ports mit in die Latenzzeitmessungen einbezogen werden? Wie sich bereits bei der Durchsatzmessung abzeichnete, verläßt das 3Com-Gerät schon ab 60 Prozent Last bei kleinen Paketen den Pfad der Tugend. Wir maßen das Verhalten dieses Switches bei 60 Prozent und bei 100 Prozent der Volllast. Die erste Messung - also bei 60 Prozent - fördert absolut untadelige Werte zutage. Die Latenzzeiten liegen abhängig von der Paketgröße zwischen 17 und 36 Mikrosekunden, eine statistische Streuung ist nicht zu verzeichnen. Erhöht man jedoch die Last auf 100 Prozent, so produziert der Corebuilder wieder brutale Ausreißer, sobald man ihm zumutet, kleine Pakete zu versenden: Während alle anderen Paketgrößen Latenzzeiten von maximal 185 Mikrosekunden verursachen, steigt dieser Wert bei 64 Byte auf rund das Zehnfache an - auf rund 1800 Mikrosekunden. Das ist für sich genommen auch noch - icht kritisch, aber die Zeiten summieren sich beim Durchgang durch mehrere Switches auf - und da kommt man dann schon schnell in Regionen, wo es eng werden könnte.
Der Procurve zeigt auch in dieser Disziplin ein gleichmäßigeres Verhalten. Noch bei 90 Prozent der Last liegen alle Werte mit etwa 32 Mikrosekunden tief im grünen Bereich. Bei 100 Prozent Last steigen sie allerdings drastisch an - je nach Paketgröße auf bis zu 860 Mikrosekunden. Auch das ist kein wirklich guter Wert.
Insgesamt geht diese Runde an den HP-Switch. Der Corebuilder zeigt zwar bei den meisten Paketgrößen etwas bessere Werte als der Procurve, doch katapultiert ihn sein Fehlerverhalten bei 64-Byte-Paketen vom Siegertreppchen.
"Many-to-many"-Durchsatztest
So richtig ans Eingemachte geht es indessen erst beim "Many-to-many"-Durchsatztest auf Layer 3. In dieser Konfiguration sendet jeder Port an jeden anderen - und jeder muß natürlich gleichzeitig die Datenpakete entgegennehmen, die ihm die anderen Ports zuwerfen. Auch hier betrug die Gesamtlast pro Port 100 Prozent; die Messungen beziehen sich auf die Fast-Ethernet-Ports.
Hier laufen unsere beiden Prüflinge zu wahrer Größe auf. Der Corebuilder zeigt sich absolut vollastfest und verliert kein einziges Paket unabhängig von der Framegröße. Der Procurve steht ihm kaum nach, nur bei 64-Byte-Paketen verliert er ein bißchen was. Die Verlustquote bleibt indessen unter 0,01 Prozent.
In der nächsten Runde bezogen wir auch die Gigabit-Ports in die Many-to-many-Tests ein. Beteiligt waren bei jedem Gerät vier Gigabit-Ports. Jedem Port war ein IP-Subnetz zugewiesen. Hier zeigt der Corebuilder die gleiche Schwäche wie beim Durchsatztest: Bei 64-Byte-Paketen verwirft er 37 Prozent, bei 128-Byte-Paketen immer noch 7,34 Prozent der Daten. Größere Pakete transportiert er hingegen absolut ohne Verluste.
HPs Procurve zeigt sich insgesamt standfester und ausgewogener, aber er schafft es bei keiner Paketgröße, wirklich alle Daten verlustfrei weiterzuleiten. Allerdings sind die Verluste kaum der Rede wert: Bei Paketgrößen bis 256 Byte liegen sie generell unter 0,01 Prozent, danach steigt die Kurve sanft an. Beim Transport von 512-Byte-Paketen verliert der Procurve 1,43 Prozent der Daten, bei 1024 Byte sind es 3,66 Prozent. Beim Transport der größten Pakete (1518 Bytes) verliert er 4,51 Prozent der Daten. Das ist immer noch ein sehr guter Wert.
Die nächste Station ist ein "Many-to-one"-Durchsatztest, bei dem zehn Fast-Ethernet-Ports ihre gesamte Datenlast unidirektional zu einem Gigabit-Port durchschalten. Der Test verdeutlicht, wie performant die Geräte Fast-Ethernet-Traffic von den angeschlossenen Workgroups einsammeln und auf einen Backbone weiterleiten können. Abgesehen von den bekannten Schwächen bei 64-Byte-Paketen schneidet der Corebuilder bei Paketen mit einer Größe ab 256 Byte wieder hervorragend ab. Auch der Procurve zeigt sich wieder von seiner Schokoladenseite und erzielt mit maximal 4,53 Prozent Verlust ein gutes Ergebnis.
Die Switches verhalten sich bei diesem Test praktisch genau so wie bei der Durchsatzmessung zwischen zwei Gigabit-Ports. Das spricht für eine ausgewogene Architektur. Vom Gros der Workgroup-Switches mit nur einem Gigabit-Uplink heben sich die Geräte in diesem Test deutlich ab: Bei diesen ist der Gigabit-Port meist eine Nummer zu groß für die Backplane, sie können die Bandbreite des Uplink nicht voll nutzen. Anders bei Corebuilder und Procurve: Beide Kandidaten nutzen die Bandbreite der Gigabit-Ports nahezu optimal.
Leistung auf Layer 2
Abschließend testeten wir die Leistung der beiden Switches auf Layer 2. Hierbei werden keine IP-Pakete ausgetauscht, sondern Ethernet-Frames. Deren Adressierung arbeitet auf MAC-Ebene. Auf Layer 2 wird die Intelligenz der Geräte weniger belastet, also ist eine bessere Performanz zu erwarten. Die Messungen führten wir "One-to-one" durch - jeder Port des Switches korrespondiert mit je einem Port des Testgenerators. In den Test involviert waren zehn Portpaare für die Fast-Ethernet-Messungen und zwei Schnittstellenpaare bei den Gigabit-Messungen.
Die Ergebnisse unterstreichen einmal mehr das hohe Niveau dieser beiden Geräte. Der Sieg geht in dieser Runde an den Corebuilder, der weder über die Fast-Ethernet-Ports noch über die Gigabit-Schnittstellen auch nur ein einziges Paket verlor. Bessere Meßergebnisse sind auch theoretisch nicht zu erzielen. HPs Procurve fällt demgegenüber leicht ab - aber Durchsatzwerte zwischen 95,4 und 99,28 Prozent sind wirklich kein Grund für einen Tadel. Noch besser waren die Meßwerte im "Many-to-many"-Durchsatztest auf Layer 2, wo HP noch näher an die 100-Prozent-Ideallinie herankommt. Bei Paketgrößen bis einschließlich 256 Byte hatte der Procurve lediglich Verluste von weniger als 0,01 Prozent zu verantworten; bei größeren Paketen kam es zu gelegentlichem Datenverlust. Aber eine Verlustrate von maximal 4,51 Prozent (bei 1518-Byte-Paketen) ist kein Grund zur Besorgnis.
Analog zu den Layer-3-Messungen ermittelten wir auch auf Ebene 2 die Latenzzeiten. Gemessen über die Fast-Ethernet-Ports schneidet der HP-Switch etwas besser ab. Bei ihm liegt die Latenzzeit, abhängig von Auslastung und Paketgröße, immer besser als 200 Mikrosekunden, während der 3Com immer noch sehr gute 230 Mikrosekunden nicht überschreitet. Über die Gigabit-Ports gemessen, kehren sich die Verhältnisse um. Jetzt hält der Corebuilder 9000 mit maximal 70 Mikrosekunden die Spitze und verdient sich damit ein Lob. Der Procurve 9304 M geht bei 100 Prozent Last merklich in die Knie und genehmigt sich Zeiten bis zu 850 Mikrosekunden zu (Bild 3).
Fazit
Insgesamt machen beide Switches eine sehr gute Figur. Der Corebuilder 9000 wäre fast der bessere der beiden Konkurrenten, hätte er nicht im Gigabit-Bereich mit deutlichen Problemen bei kleinen Paketen zu kämpfen. Allerdings teilt der Hersteller hierzu mit, daß es sich bei den getesteten Einschüben um Beta-Versionen handelt. Das gelte sowohl für die Fast-Ethernet- als auch für die Gigabit-Ethernet-Module. Die 3Com-Entwickler arbeiten intensiv an der Optimierung. Schon im Januar will man Module ausliefern, die das Problem mit den kleinen Paketen nicht mehr aufweisen. Hält 3Com sein Versprechen, dürfte dieser Switch in puncto Durchsatz auch unter Vollast kaum noch zu überbieten sein. Ein nicht sonderlich beeindruckendes Latenzzeit-Verhalten im Fast-Ethernet-Bereich auf Layer 3 trübt allerdings das hervorragende Bild.
Der Procurve 9304 M weist demgegenüber (zur Zeit noch) ein ausgewogeneres Leistungsverhalten auf. Auch er glänzt mit hoher Standfestigkeit in allen Lebenslagen. Schade eigentlich, daß er bei vielen Messungen haarscharf an der Ideallinie vorbeischrammt und bei Vollgas doch einige wenige Pakete verwirft. Wo viel Licht ist, ist auch Schatten: Im Gigabit-Bereich zeigt er unter sehr hoher Belastung mit Level-2-Paketen nicht mehr ganz so gute Latenzzeit-Werte. Sein Geld wert ist er aber auf jeden Fall.
Einen eindeutigen Sieger zu benennen fällt auf diesem Leistungsniveau schwer. Die vorgelegten Leistungsdaten machen deutlich, daß beide Geräte zum Besten gehören, was es auf diesem Preisniveau derzeit am Markt gibt.