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Text File  |  1992-02-09  |  6.5 KB  |  150 lines
  1.  
  2.  
  3.                    PCbridge: a inexpensive Ethernet Bridge
  4.                              Vance Morrison
  5.  
  6.  
  7. What is bridge?
  8.  
  9.     A bridge is a device that spans two or more networks (almost always
  10.     ethernet), forwards packets between the networks so that it appears
  11.     that the networks are a single network.  Bridges differ from repeaters
  12.     because they gather information about where hosts on the networks are
  13.     and ONLY forward messages when necessary.  Since local traffic stays
  14.     local, a bridged network can handle more traffic than a single larger
  15.     network.  Bridges differ from routers (like PCroute), because they
  16.     only depend on the ethernet addressing scheme and not on the higher
  17.     level protocol (IP, DECNET, SNA etc), that handles internetwork routing.
  18.  
  19. What is PCbridge?
  20.  
  21.     PCbridge is a simple program written for an IBM-PC that will turn
  22.     a PC with appropriate interface cards into a ethernet bridge.   It
  23.     has the capability to act as a standard 2 way ethernet-ethernet 
  24.     or ethernet-starlan bridge as well as a remote bridge 
  25.     (ethernet-serial-ethernet) or a n-way bridge.   With this software 
  26.     it is possible to assemble a bridge for under $1000, that will 
  27.     outperform bridges costing $2000 or more.
  28.  
  29. What does PCbridge Support?
  30.  
  31.     PCbridge supports
  32.  
  33.         Ethernet interfaces with the Western Digital WD8003E, WD8003EBT
  34.             WD8013EBT cards.  
  35.  
  36.         Starlan cards with the WD8003S and WD8003SH cards.
  37.  
  38.         Serial Interfaces with the standard 8250 IBM COM ports at 
  39.             baud rates up to 56.7K baud, as well as support for the
  40.             newer 16550AF chips with built in FIFO buffers (these
  41.             newer COM boards are HIGHLY recommended since they can
  42.             reduce the interrupt overhead by a factor of 10).  COM
  43.             boards with the 16550AF chips are now widely available
  44.             from PC vendors.
  45.  
  46.  
  47. What does PCbridge NOT support?
  48.  
  49.     Although it performs the  bridging function very well, it is not
  50.     a 'smart' bridge.  In particular it does NOT include any spanning
  51.     tree algorithm for detecting and breaking loops.    This does not
  52.     mean PCbridge can't be used in a bridged network with loops, it simply
  53.     means that other 'smarter' bridges must be used at strategic places
  54.     that will perform this function.  In addition PCbridge does NOT support
  55.     SNMP or any other network management protocol.   
  56.  
  57.  
  58. How fast is PCbridge?
  59.  
  60.     Bridges have two metrics associated with them.  First is the number
  61. of packets a second it can forward, and the other how many packets a second
  62. it can filter.   The second metric is interesting because it can't be 
  63. easily be measured directly, after all rock connected to two pieces of 
  64. ethernet will filter (drop) as many packets per second as you like.  The
  65. meaning of the second metric is to determine just how fast the router
  66. can examine ethernet packets if it does not need to forward them.  
  67.  
  68.     To measure this I placed a counter in the main loop that was incremented
  69. every time a packet was examined (from either ethernet segment).  Then I 
  70. modified the code slightly so that the code ALWAYS thought it got a packet
  71. that it should drop.  Thus by running the code for a time and determining
  72. how many packets it examined I could come up with a very accurate filtering
  73. rate.
  74.  
  75.     The forwarding rate was measured by measuring the packet delay.  
  76. This actually tends to underestimate the packet throughput, but we will
  77. use it as a rough guide.    All of these tests were done with the
  78. WD8003E card.  If you are using the WD8013 card with its 16 bit data
  79. path, you can expect the packet forwarding rate to almost double.
  80. Unfortunately, I do not have test data for this card.
  81.  
  82.          Packet Filtering    Packet Forwarding (60byte)
  83.             rate (PPS)          rate (PPS)
  84.     -------------------------------------------------------------
  85.     4.77Mhz XT      4080 PPS            1677 PPS
  86.     10Mhz XT (est)  8000 PPS            3000 PPS
  87.     16Mhz AT        26214 PPS           5832 PPS
  88.  
  89. While packet filtering is independent of packet size, packet forwarding
  90. is dependent on the size of the packet.   The packets I used where the
  91. smallest ethernet packet (60 bytes).  
  92.         
  93. For comparison purposes a low end Retix bridge costs $2000 (actually
  94. more if you want thin ethernet) and has a forwarding rate of 6000 PPS
  95. and a filtering rate of 10,000 PPS.   An 16Mhz AT with WD8013EBT cards
  96. (costing about $1000) is likely to have forwarding rates of about 
  97. 10,000 PPS and  filtering rates of about 25,000 PPS.  Thus you will
  98. get almost twice the performance for half the cost.
  99.  
  100. ------------------------------------------------------------------------
  101.  
  102. Which ethernet card is for me?
  103.  
  104.    Note that all the WD80XX cards have on-board input buffers that can
  105. keep up with the full 10Mbit/sec bit rate of ethernet.  The bridge
  106. will ONLY start dropping packets when this input queue has filled. 
  107. The queue sizes are as follows
  108.  
  109.         WD8003E         6.5K bytes
  110.         WD8003EBT       30.5K bytes
  111.         WD8013EBT       14.5K bytes
  112.  
  113. Note that may file serving programs (Novell and NFS for example) like
  114. to send data in fast 8K blocks.  Because the WD8003E card has only a 6.5K
  115. buffer, this will cause packets to be lost if the WD8003E card is used
  116. in such an environment.    
  117.  
  118. The WD8013EBT has the additional advantage of having a 16bit data path.
  119. Thus this card can transfer data to other cards twice as fast as the
  120. WD8003X cards.   The only disadvantage to this card is that it can not
  121. be used in a XT machine, an AT or better machine is needed.  
  122.  
  123. Thus the recommended configuration is a cheap AT clone with WD8013EBT
  124. cards.  If an XT must be used, or packet forwarding is not a issue,
  125. then WD8003EBT cards are the second choice.  Only if no file serving
  126. traffic is expected (like in a remote bridge), is the WD8003E recommended.
  127.  
  128. Note that if you HAVE to run NFS though a bridge with WD8003E cards it
  129. should be possible to ask NFS to send data in smaller 4K blocks. 
  130. On UNIX systems this is done via the 'rsize' and 'wsize' parameters
  131. in fstab.   Since this has to be done for every NFS hosts, this is
  132. clearly a choice of last resort, but I thought I would mention it.
  133.  
  134. --------------------------------------------------------------------------
  135.  
  136.  
  137. Disclaimer - 
  138.  
  139.     I have tested PCbridge quite a bit, but we do not use it here
  140.     in a production environment.  Thus I cannot guarantee that it will
  141.     work well for your particular situation.  It should though.
  142.  
  143. ---------------------------------------------------------------------------
  144.  
  145. Questions, comments, and bug reports to:
  146.  
  147.     morrison@casbah.acns.nwu.edu
  148.  
  149.     Vance Morrison
  150.