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Text File  |  1991-03-26  |  7KB  |  164 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, and the 3Com 3c507 card .  
  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 looping back the bridge and 
  76. injecting some test packets.  These packets would then circulate 
  77. repeatedly.   A count of the number of packets forwarded was kept and
  78. this number was used to determine the packet forwarding rate.
  79.  
  80. RATES for the WD8003E 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.  
  90. RATES for the 3Com 3c507 card
  91.  
  92.          Packet Filtering    Packet Forwarding (60byte)
  93.             rate (PPS)          rate (PPS)
  94.     -------------------------------------------------------------
  95.     12Mhz AT        20000 PPS           11000 PPS
  96.  
  97.  
  98. While packet filtering is independent of packet size, packet forwarding
  99. is dependent on the size of the packet.   The packets I used where the
  100. smallest ethernet packet (60 bytes).   
  101.  
  102. I have no data on the performance of a WD8013EBT card, but I expect
  103. it to perform similiarly to the 3c507.
  104.         
  105. For comparison purposes a low end Retix bridge costs $2000 (actually
  106. more if you want thin ethernet) and has a forwarding rate of 6000 PPS
  107. and a filtering rate of 10,000 PPS.   A 12Mhz AT with 3c507 cards
  108. (costing about $1000) has approximately double the performance of
  109. such a bridge at about half the cost.  Something to think about.
  110.  
  111. ------------------------------------------------------------------------
  112.  
  113. Which ethernet card is for me?
  114.  
  115.    Note that all the ethernet cards have on-board input buffers that can
  116. keep up with the full 10Mbit/sec bit rate of ethernet.  The bridge
  117. will ONLY start dropping packets when this input queue has filled. 
  118. The queue sizes are as follows
  119.  
  120.         WD8003E         6.5K bytes
  121.         WD8003EBT       30.5K bytes
  122.         WD8013EBT       14.5K bytes
  123.         3c507           56.5K bytes
  124.  
  125. Note that may file serving programs (Novell and NFS for example) like
  126. to send data in fast 8K blocks.  Because the WD8003E card has only a 6.5K
  127. buffer, this will cause packets to be lost if the WD8003E card is used
  128. in such an environment.    
  129.  
  130. The WD8013EBT and 3c507 cards have the additional advantage of having 
  131. a 16bit data path.  Thus these cards can transfer data to other cards 
  132. twice as fast as the other cards.   The only disadvantage to these cards
  133. is that they are more expensive and can not be used in a XT.  I machine
  134. with the 16 bit data bus is needed.  
  135.  
  136. Thus the recommended configuration is a cheap AT clone with 3c507 or
  137. WD8013EBT cards.  If an XT must be used, or packet forwarding is not 
  138. a issue, then WD8003EBT cards are the second choice.  Only if no file 
  139. serving traffic is expected (like in a remote bridge), the WD8003E can
  140. be used (but is still not recommended).
  141.  
  142. Note that if you HAVE to run NFS though a bridge with WD8003E cards it
  143. should be possible to ask NFS to send data in smaller 4K blocks. 
  144. On UNIX systems this is done via the 'rsize' and 'wsize' parameters
  145. in fstab.   Since this has to be done for every NFS hosts, this is
  146. clearly a choice of last resort, but I thought I would mention it.
  147.  
  148. --------------------------------------------------------------------------
  149.  
  150.  
  151. Disclaimer - 
  152.  
  153.     I have tested PCbridge quite a bit, but we do not use it here
  154.     in a production environment.  Thus I cannot guarantee that it will
  155.     work well for your particular situation.  It should though.
  156.  
  157. ---------------------------------------------------------------------------
  158.  
  159. Questions, comments, and bug reports to:
  160.  
  161.     morrison@accuvax.nwu.edu
  162.  
  163.     Vance Morrison
  164.