mreže FDDI . Protokoli, istorijat, status
U Rusiji se nastavlja proces intenzivnog uvođenja novih i modernizacije postojećih lokalnih mreža (LAN). Primijenjene sve veće veličine mreža softverski sistemi, koji zahtijevaju sve veće brzine razmjene informacija, sve veći zahtjevi za pouzdanošću i tolerancijom grešaka tjeraju nas da tražimo alternativu tradicionalnim Ethernet i Arcnet mrežama. Jedna vrsta mreže velike brzine je FDDI (Fiber Distributed Data Interface).
Mreža kompjuterski kompleksi postati sastavno sredstvo proizvodnje svake organizacije ili preduzeća. Brz pristup informacijama, njihova pouzdanost povećavaju vjerovatnoću donošenja ispravnih odluka od strane osoblja i, u konačnici, vjerovatnoću pobjede na takmičenju. U njihovim menadžerima i informacioni sistemi firme vide sredstva za stratešku superiornost nad konkurentima i smatraju ulaganje u njih kapitalnom investicijom.
Zbog činjenice da obrada i prenos informacija pomoću računara postaju sve brži i efikasniji, dolazi do prave informacione eksplozije. LAN mreže počinju da se spajaju u geografski raspoređene mreže, povećava se broj servera, radnih stanica i periferne opreme povezane na LAN.
Danas u Rusiji, računarske mreže mnogih velikih preduzeća i organizacija su jedna ili više LAN mreža izgrađenih na osnovu Arcnet ili Ethernet standarda. Mrežno operativno okruženje je obično NetWare v3.12 ili Windows NT sa jednim ili više servera datoteka. Ove LAN mreže ili nemaju nikakve veze jedna sa drugom, ili su povezane kablom koji radi po jednom od ovih standarda preko internih ili eksternih NetWare softverskih rutera.
Savremeni operativni sistemi i aplikativni softver zahtevaju prenos velike količine informacija za svoj rad. Istovremeno, potrebno je osigurati prijenos informacija velikim brzinama i na velike udaljenosti. Stoga, prije ili kasnije, performanse Ethernet mreža i softverskih mostova i rutera prestaju zadovoljavati rastuće potrebe korisnika, te počinju razmatrati mogućnost korištenja bržih standarda u svojim mrežama. Jedan od njih je FDDI.
Opće informacije.
FDDI (Fiber Distributed Data Interface- Fiber-optic data interface) - standard za prijenos podataka u lokalnoj mreži koja se proteže na udaljenosti do 200 kilometara. U ovoj oblasti, FDDI mreža je sposobna da podrži nekoliko hiljada korisnika.
FDDI tehnologija je u velikoj mjeri zasnovana na Token Ring tehnologiji, razvijajući i unapređujući svoje glavne ideje. Token ring - Tehnologija prstena lokalne mreže (LAN) sa "token pristupom" - protokol lokalne mreže koji se nalazi na sloju veze podataka (DLL) OSI modela. Stanica može započeti prijenos vlastitih okvira podataka samo ako je od prethodne stanice primila poseban okvir - token za pristup. Nakon toga, ona može prenijeti svoje okvire, ako ih ima, na vrijeme koje se zove vrijeme držanja tokena - Token Holding Time (THT). Nakon isteka THT vremena, stanica mora završiti prijenos svog sljedećeg okvira i proslijediti pristupni token sljedećoj stanici. Ako u trenutku prihvatanja tokena, stanica nema okvire za prijenos preko mreže, tada odmah emituje token sljedeće stanice. U FDDI mreži, svaka stanica ima uzvodnog susjeda i susjednog susjeda u nizvodnom toku određenog svojim fizičkim vezama i smjerom prijenosa informacija.
Svaka stanica u mreži stalno prima okvire koje joj je prenio prethodni susjed i analizira njihovu odredišnu adresu. Ako se odredišna adresa ne poklapa s njenom, tada emituje okvir svom sljedećem susjedu. Treba napomenuti da ako je stanica uhvatila token i prenosi svoje okvire, tada u tom vremenskom periodu ne emituje dolazne okvire, već ih uklanja iz mreže.
Ako se adresa okvira poklapa sa adresom stanice, onda ona kopira okvir u svoj interni bafer, provjerava njegovu ispravnost (uglavnom kontrolnom sumom), prosljeđuje svoje polje podataka za dalju obradu protokolu koji leži iznad FDDI nivoa (na primjer, IP ), a zatim prenosi originalni okvir preko mreže sljedeće stanice. U okviru koji se prenosi na mrežu, odredišna stanica bilježi tri znaka: prepoznavanje adrese, kopiranje okvira i odsustvo ili prisustvo grešaka u njemu.
Nakon toga, okvir nastavlja da putuje kroz mrežu, emitujući ga svaki čvor. Stanica, koja je izvor okvira za mrežu, odgovorna je za uklanjanje okvira iz mreže nakon što on, nakon što napravi puni okret, ponovo dođe do njega. U ovom slučaju, izvorna stanica provjerava znakove okvira, da li je stigao do odredišne stanice i da li je oštećen. Proces vraćanja informacijskih okvira nije odgovornost FDDI protokola, njime bi se trebali baviti protokoli višeg sloja.
FDDI mreža je izgrađena na bazi dva optička prstena, koji čine glavni i rezervni put prijenosa podataka između mrežnih čvorova. Upotreba dva prstena je glavni način povećanja tolerancije grešaka u FDDI mreži, a čvorovi koji žele da ga koriste moraju biti povezani na oba prstena. U normalnom načinu rada mreže podaci prolaze kroz sve čvorove i sve dijelove kabla primarnog (primarnog) prstena, pa se ovaj način naziva end-to-end ili "tranzit". Sekundarni prsten (sekundarni) se ne koristi u ovom načinu rada.
U slučaju nekog oblika kvara gdje dio primarnog prstena nije u mogućnosti prenijeti podatke (na primjer, prekid kabla ili kvar čvora), primarni prsten se kombinuje sa sekundarnim, formirajući ponovo jedan prsten. Ovaj mrežni način se zove Zamotajte, tj. "preklapanje" ili "preklapanje" prstenova. Operaciju savijanja obavljaju sile koncentratora i/ili mrežni adapteri FDDI. Da bi se ovaj postupak pojednostavio, podaci na primarnom prstenu se uvijek prenose u smjeru suprotnom od kazaljke na satu, a na sekundarnom - u smjeru kazaljke na satu. Stoga, kada se od dva prstena formira zajednički prsten, predajnici stanica i dalje ostaju povezani sa prijemnicima susjednih stanica, što omogućava ispravan prijenos i prijem informacija susjednih stanica.
Budući da FDDI mreža koristi optički kabel kao prijenosni medij, trenutak razvoja tehnologije je u velikoj mjeri odgođen zbog dugog uvođenja optičkih kabela i eliminacije grešaka povezanih s novom tehnologijom optičkih vlakana.
Davne 1880. godine Alexander Bell je patentirao uređaj koji je prenosio govor na udaljenosti do 200 metara koristeći ogledalo koje je vibriralo sinhrono sa zvučnim valovima i moduliralo reflektovanu svjetlost. I tek 1980-ih godina počeo je rad na stvaranju konvencionalnih tehnologija i uređaja za korištenje optičkih kanala u lokalne mreže. Rad na generalizaciji iskustva i razvoju prvog standarda optičkih vlakana za lokalne mreže koncentrisan je na Američkom državnom institutu za standarde - ANSI, u okviru za tu svrhu stvorenog odbora X3T9.5.
Početne verzije različitih komponenti FDDI standarda razvio je X3T9.5 komitet 1986-1988, a u isto vrijeme pojavila se i prva oprema - mrežni adapteri, čvorišta, mostovi i ruteri koji podržavaju ovaj standard.
Trenutno, većina mrežnih tehnologija podržava optičke kablove kao jednu od opcija fizičkog sloja, ali FDDI ostaje najutvrđenija tehnologija velike brzine, čiji su standardi izdržali test vremena i dobro uspostavljeni, tako da oprema različitih proizvođača pokazuje dobar stepen kompatibilnosti.
FDDI protokoli
Na slici je prikazana struktura protokola FDDI tehnologije u poređenju sa sedmoslojnim OSI modelom. FDDI definira protokol fizičkog sloja i protokol podsloja pristupa medijima (MAC) sloja veze. Kao i mnoge druge LAN tehnologije, FDDI koristi 802.2 Data Link Control (LLC) protokol definisan u IEEE 802.2 i ISO 8802.2 standardima. FDDI koristi prvi tip LLC procedura, u kojima čvorovi rade u datagram modu - bez veze i bez oporavka izgubljenih ili oštećenih okvira.
Fizički sloj je podijeljen na dva podsloja: podsloj PHY (fizički) nezavisan od medija i podsloj zavisan od medija (PMD (Physical Media Dependent). Rad svih nivoa kontroliše se protokolom upravljanja stanicom SMT (Station Management).
PMD sloj obezbeđuje neophodna sredstva za prenos podataka sa jedne stanice na drugu preko optičkog kabla. Njegova specifikacija definira:
Zahtjevi za optičku snagu i višemodno optičko vlakno od 62,5/125 µm.
Zahtjevi za optičke premosnice i optičke primopredajnike.
Parametri optičkih konektora MIC (Media Interface Connector), njihovo označavanje.
Talasna dužina od 1300 nanometara na kojoj rade primopredajnici.
Predstavljanje signala u optičkim vlaknima prema NRZI metodi.
PHY sloj vrši kodiranje i dekodiranje podataka koji kruže između MAC sloja i PMD sloja, a također osigurava vrijeme za informacijske signale. Njegova specifikacija definira:
kodiranje informacija u skladu sa šemom 4B/5B;
pravila vremena signala;
zahtjevi za stabilnost frekvencije takta od 125 MHz;
pravila za pretvaranje informacija iz paralelnog u serijski oblik.
MAC sloj je odgovoran za kontrolu pristupa mreži i za prijem i obradu okvira podataka. Definira sljedeće parametre:
Protokol prijenosa tokena.
Pravila za hvatanje i prenošenje tokena.
Formiranje okvira.
Pravila za generisanje i prepoznavanje adresa.
Pravila za izračunavanje i provjeru 32-bitne kontrolne sume.
SMT sloj obavlja sve funkcije upravljanja i nadgledanja svih ostalih slojeva steka FDDI protokola. Svaki čvor FDDI mreže učestvuje u upravljanju prstenom. Stoga, svi domaćini razmjenjuju posebne SMT okvire za upravljanje mrežom. SMT specifikacija definira sljedeće:
Algoritmi za otkrivanje grešaka i oporavak od kvarova.
Pravila za praćenje rada prstena i stanica.
Upravljanje prstenom.
Procedure inicijalizacije prstena.
Tolerancija grešaka FDDI mreža je obezbeđena upravljanjem SMT slojem od strane drugih slojeva: korišćenjem PHY sloja, kvarovi na mreži se eliminišu iz fizičkih razloga, na primer, usled prekida kabla, a korišćenjem MAC sloja, logički kvarovi na mreži, na primer , gubitak željene interne putanje prijenosa tokena i okvira podataka između portova čvorišta.
Država.
Tehnološki programeri pokušali su implementirati sljedeće:
· Povećati brzinu prijenosa podataka do 100 Mb/s;
· Povećati toleranciju na greške mreže zbog standardnih procedura za njeno obnavljanje nakon kvarova različitih vrsta – oštećenja kabla, neispravnog rada čvora, čvorišta, visokog nivoa buke na liniji itd.;
· Iskoristite maksimalno potencijalnu propusnost mreže i za asinhroni i za sinhroni saobraćaj.
Na osnovu toga, prednost FDDI tehnologije je kombinacija nekoliko svojstava koja su vrlo važna za lokalne mreže:
1. visok stepen tolerancije grešaka;
2. Mogućnost pokrivanja velikih površina, do teritorija velikih gradova;
3. Velika brzina razmjene podataka;
4. Deterministički pristup, koji omogućava prijenos aplikacija osjetljivih na kašnjenje;
5. Fleksibilan mehanizam za distribuciju propusnog opsega prstena između stanica;
6. Mogućnost rada pri faktoru opterećenja prstena blizu jedan;
7. Mogućnost lakog prevođenja FDDI saobraćaja u grafiku popularnih protokola kao što su Ethernet i Token Ring zbog kompatibilnosti formata adresa stanice i upotrebe zajedničkog LLC podsloja.
Do sada je FDDI jedina tehnologija koja je uspjela spojiti sva ova svojstva. U drugim tehnologijama, ova svojstva se također javljaju, ali ne u kombinaciji. Na primjer, Fast Ethernet tehnologija također ima brzinu prijenosa podataka od 100 Mbps, ali ne dozvoljava obnavljanje mreže nakon jednog prekida kabela i ne omogućava rad s visokim faktorom opterećenja mreže (ako ne uzmite u obzir Fast Ethernet prebacivanje).
Na slici je prikazana struktura protokola FDDI tehnologije u poređenju sa sedmoslojnim OSI modelom. FDDI definira protokol fizičkog sloja i protokol podsloja pristupa medijima (MAC) sloja veze. Kao i mnoge druge LAN tehnologije, FDDI koristi 802.2 Data Link Control (LLC) protokol definisan u IEEE 802.2 i ISO 8802.2 standardima. FDDI koristi prvi tip LLC procedura, u kojima čvorovi rade u datagram modu - bez veze i bez oporavka izgubljenih ili oštećenih okvira.
Fizički sloj je podijeljen na dva podsloja: podsloj PHY (fizički) nezavisan od medija i podsloj zavisan od medija (PMD (Physical Media Dependent). Rad svih nivoa kontroliše se protokolom upravljanja stanicom SMT (Station Management).
PMD sloj obezbeđuje neophodna sredstva za prenos podataka sa jedne stanice na drugu preko optičkog kabla. Njegova specifikacija definira:
Zahtjevi za optičku snagu i višemodno optičko vlakno od 62,5/125 µm.
Zahtjevi za optičke premosnice i optičke primopredajnike.
Parametri optičkih konektora MIC (Media Interface Connector), njihovo označavanje.
Talasna dužina od 1300 nanometara na kojoj rade primopredajnici.
Predstavljanje signala u optičkim vlaknima prema NRZI metodi.
PHY sloj vrši kodiranje i dekodiranje podataka koji kruže između MAC sloja i PMD sloja, a također osigurava vrijeme za informacijske signale. Njegova specifikacija definira:
kodiranje informacija u skladu sa šemom 4B/5B;
pravila vremena signala;
zahtjevi za stabilnost frekvencije takta od 125 MHz;
pravila za pretvaranje informacija iz paralelnog u serijski oblik.
MAC sloj je odgovoran za kontrolu pristupa mreži i za prijem i obradu okvira podataka. Definira sljedeće parametre:
Protokol prijenosa tokena.
Pravila za hvatanje i prenošenje tokena.
Formiranje okvira.
Pravila za generisanje i prepoznavanje adresa.
Pravila za izračunavanje i provjeru 32-bitne kontrolne sume.
SMT sloj obavlja sve funkcije upravljanja i nadgledanja svih ostalih slojeva steka FDDI protokola. Svaki čvor FDDI mreže učestvuje u upravljanju prstenom. Stoga, svi domaćini razmjenjuju posebne SMT okvire za upravljanje mrežom. SMT specifikacija definira sljedeće:
Algoritmi za otkrivanje grešaka i oporavak od kvarova.
Pravila za praćenje rada prstena i stanica.
Upravljanje prstenom.
Procedure inicijalizacije prstena.
Tolerancija na greške FDDI mreža je osigurana kontroliranjem SMT sloja od strane drugih slojeva: korištenjem PHY sloja, kvarovi na mreži se eliminiraju iz fizičkih razloga, na primjer, zbog prekida kabla, a korištenjem MAC sloja, logički mrežni kvarovi, na primjer , gubitak željene interne putanje prijenosa tokena i okvira podataka između portova čvorišta.
Država.
Tehnološki programeri pokušali su implementirati sljedeće:
· Povećati brzinu prijenosa podataka do 100 Mb/s;
· Povećati toleranciju na greške mreže zahvaljujući standardnim procedurama za njeno obnavljanje nakon kvarova različitih vrsta – oštećenje kabla, neispravan rad čvora, čvorišta, visok nivo smetnji na liniji itd.;
· Iskoristite maksimalno potencijalnu propusnost mreže i za asinhroni i za sinhroni saobraćaj.
Na osnovu toga, prednost FDDI tehnologije je kombinacija nekoliko svojstava koja su vrlo važna za lokalne mreže:
1. visok stepen tolerancije grešaka;
2. Mogućnost pokrivanja velikih površina, do teritorija velikih gradova;
3. Velika brzina razmjene podataka;
4. Deterministički pristup, koji omogućava prijenos aplikacija osjetljivih na kašnjenje;
5. Fleksibilan mehanizam za distribuciju propusnog opsega prstena između stanica;
6. Mogućnost rada pri faktoru opterećenja prstena blizu jedan;
7. Mogućnost lakog prevođenja FDDI saobraćaja u grafiku popularnih protokola kao što su Ethernet i Token Ring zbog kompatibilnosti formata adresa stanice i upotrebe zajedničkog LLC podsloja.
Do sada je FDDI jedina tehnologija koja je uspjela spojiti sva ova svojstva. U drugim tehnologijama, ova svojstva se također javljaju, ali ne u kombinaciji. Na primjer, Fast Ethernet tehnologija također ima brzinu prijenosa podataka od 100 Mbps, ali ne dozvoljava obnavljanje mreže nakon jednog prekida kabela i ne omogućava rad s visokim faktorom opterećenja mreže (ako ne uzmite u obzir Fast Ethernet prebacivanje).
Nedostaci uključuju jedan - visoku cijenu opreme. Postoji cijena koju treba platiti za ovu jedinstvenu kombinaciju karakteristika - FDDI tehnologija ostaje najskuplja 100-Mbit tehnologija. Stoga su njegove glavne oblasti primjene okosnice kampusa i zgrada, kao i povezivanje korporativnih servera. U ovim slučajevima troškovi su opravdani - okosnica mreže mora biti otporna na greške i brza, isto važi i za server izgrađen na bazi skupe multiprocesorske platforme i koji opslužuje stotine korisnika. Zbog visoke cijene hardvera, rješenja zasnovana na FDDI su inferiorna u odnosu na Fast Ethernet rješenja u izgradnji malih LAN-a, kada Fast Ethernet standard pruža optimalno rješenje.
U Rusiji se nastavlja proces intenzivnog uvođenja novih i modernizacije postojećih lokalnih mreža (LAN). Rastuća veličina mreža, aplikativni softverski sistemi koji zahtijevaju sve veće brzine razmjene informacija, sve veći zahtjevi za pouzdanošću i tolerancijom grešaka tjeraju nas da tražimo alternativu tradicionalnim Ethernet i Arcnet mrežama. Jedna vrsta mreže velike brzine je FDDI (Fiber Distributed Data Interface). U članku se razmatraju mogućnosti upotrebe FDDI u izgradnji korporativnih računarskih sistema.
Prema prognozama Peripheral Strategies širom svijeta do 1997. do lokalnih kompjuterske mreže više od 90% svih personalni računari(trenutno - 30-40%). Mrežni kompjuterski sistemi postaju sastavno sredstvo proizvodnje svake organizacije ili preduzeća. Brz pristup informacijama i njihova pouzdanost povećavaju vjerovatnoću donošenja ispravnih odluka od strane osoblja i, na kraju, vjerovatnoću pobjede na takmičenju. Firme svoje kontrolne i informacione sisteme vide kao sredstvo strateške superiornosti nad konkurentima i na ulaganje u njih gledaju kao na kapitalnu investiciju.
Zbog činjenice da obrada i prenos informacija pomoću računara postaju sve brži i efikasniji, dolazi do prave informacione eksplozije. LAN mreže počinju da se spajaju u geografski raspoređene mreže, povećava se broj servera, radnih stanica i periferne opreme povezane na LAN.
Danas u Rusiji, računarske mreže mnogih velikih preduzeća i organizacija su jedna ili više LAN mreža izgrađenih na osnovu Arcnet ili Ethernet standarda. Mrežno operativno okruženje je obično NetWare v3.11 ili v3.12 sa jednim ili više servera datoteka. Ove LAN mreže ili nemaju nikakve veze jedna sa drugom, ili su povezane kablom koji radi po jednom od ovih standarda preko internih ili eksternih NetWare softverskih rutera.
Savremeni operativni sistemi i aplikativni softver zahtevaju prenos velike količine informacija za svoj rad. Istovremeno, potrebno je osigurati prijenos informacija sve većim brzinama i na sve većim udaljenostima. Stoga, prije ili kasnije, performanse Ethernet mreža i softverskih mostova i rutera prestaju zadovoljavati rastuće potrebe korisnika, te počinju razmatrati mogućnost korištenja bržih standarda u svojim mrežama. Jedan od njih je FDDI.
Kako radi FDDI mreža
FDDI mreža je optički token ring sa brzinom prijenosa podataka od 100 Mbps.
FDDI standard je razvio X3T9.5 komitet Američkog nacionalnog instituta za standarde (ANSI). FDDI umrežavanje podržano od strane svih vodećih proizvođača mrežna oprema. ANSI X3T9.5 komitet je sada preimenovan u X3T12.
Upotreba optičkih vlakana kao medija za širenje može značajno proširiti propusni opseg kabla i povećati udaljenost između mrežnih uređaja.
Uporedimo propusnost FDDI i Ethernet mreža sa višekorisničkim pristupom. Dozvoljeni nivo iskorišćenosti Ethernet mreže je unutar 35% (3,5 Mbps) od maksimalnog protoka (10 Mbps), u suprotnom verovatnoća kolizije ne postaje previsoka i propusnost kabla će naglo pasti. Za FDDI mreže, dozvoljeno korištenje može doseći 90-95% (90-95 Mbps). Dakle, propusnost FDDI je približno 25 puta veća.
Deterministička priroda FDDI protokola (sposobnost predviđanja maksimalnog kašnjenja prilikom odašiljanja paketa preko mreže i mogućnost obezbjeđivanja garantovanog propusnog opsega za svaku od stanica) čini ga idealnim za upotrebu u sistemima kontrole mreže u realnom vremenu iu vremenski kritične aplikacije (na primjer, za video prijenos) i zvučne informacije).
FDDI je mnoga svoja ključna svojstva naslijedio od Token Ring mreža (IEEE 802.5 standard). Prije svega, to je prstenasta topologija i metoda markera za pristup mediju. Marker - poseban signal koji se okreće oko prstena. Stanica koja je primila token može prenijeti svoje podatke.
Međutim, FDDI također ima niz fundamentalnih razlika u odnosu na Token Ring, što ga čini bržim protokolom. Na primjer, algoritam modulacije podataka na fizičkom sloju je promijenjen. Token Ring koristi šemu kodiranja iz Manchestera koja zahtijeva udvostručenje propusnog opsega prenošenog signala u odnosu na prenesene podatke. FDDI implementira "pet od četiri" - 4V / 5V algoritam kodiranja koji obezbjeđuje prijenos četiri informacijska bita sa pet prenesenih bitova. Prilikom prijenosa informacija od 100 Mbps u sekundi, 125 Mbps se fizički prenosi na mrežu, umjesto 200 Mbps, koliko bi bilo potrebno pri korištenju Manchester kodiranja.
Optimizirana i srednja kontrola pristupa (VAC). U Token Ringu je baziran na bazi bita, dok je u FDDI baziran na paralelnoj obradi grupe od četiri ili osam prenesenih bitova. Ovo smanjuje zahtjeve za hardverskim performansama.
Fizički, FDDI prsten je formiran od optičkog kabla sa dva prozora koji provode svetlost. Jedan od njih čini primarni prsten (primarni prsten), glavni je i koristi se za cirkulaciju tokena podataka. Drugo vlakno formira sekundarni prsten, redundantno je i ne koristi se u normalnom načinu rada.
Stanice povezane na FDDI mrežu spadaju u dvije kategorije.
Stanice klase A imaju fizičke veze na primarni i sekundarni prsten (Dual Attached Station - dvostruko povezana stanica);
2. Stanice klase I su povezane samo na primarni prsten (Single Attached Station - jednom spojena stanica) i povezane su samo preko posebnih uređaja koji se nazivaju čvorišta.
Na sl. Na slici 1 prikazan je primjer povezivanja koncentratora i stanica klasa A i B u zatvorenu petlju, kroz koju kruži marker. Na sl. Slika 2 prikazuje složeniju topologiju mreže sa razgranatom strukturom (Ring-of-Trees - prsten drveća) koju čine stanice klase B.
Portovi mrežnih uređaja spojenih na FDDI mrežu klasificirani su u 4 kategorije: A portovi, B portovi, M portovi i S portovi. Port A je port koji prima podatke iz primarnog prstena i šalje ih u sekundarni prsten. Port B je port koji prima podatke iz sekundarnog prstena i šalje ih primarnom prstenu. M (Master) i S (Slave) portovi prenose i primaju podatke iz istog prstena. M port se koristi na čvorištu za povezivanje Single Attached Station preko S porta.
Standard X3T9.5 ima niz ograničenja. Ukupna dužina dvostrukog optičkog prstena je do 100 km. Na prsten se može spojiti do 500 stanica klase A. Razmak između čvorova pri korišćenju multimodnog optičkog kabla je do 2 km, a kod monomodnog kabla uglavnom je određen parametrima vlakna i primopredajnu opremu (može dostići 60 i više km).
Tolerancija grešaka FDDI mreža
ANSI X3T9.5 standard reguliše 4 osnovna svojstva otpornosti na greške FDDI mreža:
1. Sistem prstenastih kablova sa stanicama klase A je otporan na kvar na jednom kablu bilo gde u prstenu. Na sl. Slika 3 prikazuje primjer prekida primarnog i sekundarnog vlakna u prstenastom kablu. Stanice sa obe strane litice rekonfigurišu token i putanju podataka povezivanjem sekundarnog optičkog prstena.
2. Nestanak struje, kvar jedne od stanica klase B ili prekid kabla od čvorišta do te stanice će biti otkriven od strane čvorišta i stanica će biti isključena iz prstena.
3. Dvije stanice klase B su povezane na dva čvorišta odjednom. Ova posebna vrsta veze se zove Dual Homing i može se koristiti za otporno na greške (na kvarove u čvorištu ili u kablovskom sistemu) povezivanje stanica klase B dupliranjem veze na glavni prsten. U normalnom načinu rada, razmjena podataka se odvija samo preko jednog čvorišta. Ako se iz bilo kojeg razloga veza izgubi, razmjena će se izvršiti preko drugog čvorišta.
4. Nestanak struje ili kvar jedne od stanica klase A neće uzrokovati kvar ostalih stanica povezanih na prsten, jer će se svjetlosni signal pasivno prenositi do sljedeće stanice preko optičkog prekidača (Optical Bypass Switch). Standard dozvoljava do tri uzastopno locirane isključene stanice.
Optičke prekidače proizvode Molex i AMP.
Sinhroni i asinhroni prijenos
Povezujući se na FDDI mrežu, stanice mogu prenositi svoje podatke u prsten u dva načina - sinhroni i asinhroni.
Sinhroni način rada je uređen na sljedeći način. Tokom inicijalizacije mreže, određuje se očekivano vrijeme povratnog tokena - TTRT (Target Token Rotation Time). Svaka stanica koja uhvati token ima zagarantovano vrijeme da prenese svoje podatke u prsten. Nakon ovog vremena, stanica mora završiti prijenos i poslati token u prsten.
Svaka stanica u trenutku slanja novog tokena uključuje tajmer koji mjeri vremenski interval dok joj se token ne vrati - TRT (Token Rotation Timer). Ako se token vrati stanici prije očekivanog vremena zaobilaženja TTRT-a, tada stanica može produžiti vrijeme potrebno da pošalje svoje podatke u prsten nakon završetka sinhronog prijenosa. Na tome se zasniva asinhroni prenos. Dodatni vremenski interval za prijenos od strane stanice bit će jednak razlici između očekivanog i realnom vremenu zaobilazeći prsten markerom.
Iz gore opisanog algoritma može se vidjeti da ako jedna ili više stanica nemaju dovoljno podataka da u potpunosti iskoriste vremenski slot za sinhroni prijenos, tada širina pojasa koji one ne koriste odmah postaje dostupna za asinhroni prijenos drugim stanicama.
kablovski sistem
Podstandard FDDI PMD (Physical medium-dependent layer) definiše višemodni optički kabl prečnika 62,5/125 µm kao osnovni sistem kablova. Dozvoljena je upotreba kablova sa različitim prečnikom vlakana, na primer: 50/125 mikrona. Talasna dužina - 1300 nm.
Prosječna snaga optičkog signala na ulazu stanice mora biti najmanje -31 dBm. Sa takvom ulaznom snagom, vjerovatnoća greške po bitu pri ponovnom prijenosu podataka od strane stanice ne bi trebala prelaziti 2,5 * 10 -10 . Sa povećanjem snage ulaznog signala za 2 dBm, ova vjerovatnoća bi se trebala smanjiti na 10 -12 .
Standard definiše maksimalni dozvoljeni nivo gubitka signala u kablu od 11 dBm.
Podstandardni FDDI SMF-PMD (Sloj za jednomodno vlakno, fizički od medija zavisan od medija) definira zahtjeve za fizički sloj kada se koristi jednomodni optički kabl. U ovom slučaju, laserski LED se obično koristi kao odašiljački element, a udaljenost između stanica može doseći 60 ili čak 100 km.
FDDI module za single-mode kabl proizvodi, na primer, Cisco Systems za svoje Cisco 7000 i AGS+ rutere. Segmenti jednomodnog i višemodnog kabla mogu se preplitati u FDDI prstenu. Za ove Cisco rutere možete odabrati module sa sve četiri kombinacije portova: multimode-multimode, multimode-singlemode, single-mode-multimode, singlemode-singlemode.
Cabletron Systems Inc. izdaje Dual Attached repetitore - FDR-4000, koji vam omogućavaju da povežete single-mode kabl na stanicu klase A sa portovima dizajniranim za rad na višemodnom kablu. Ovi repetitori omogućavaju povećanje udaljenosti između čvorova FDDI prstena do 40 km.
Podstandard fizičkog sloja CDDI (Copper Distributed Data Interface) definira zahtjeve za fizički sloj kada se koristi zaštićeni (IBM tip 1) i neoklopljeni (kategorija 5) upredeni par. Ovo uvelike pojednostavljuje proces instalacije kablovskog sistema i smanjuje cenu istog, mrežnih adaptera i opreme za čvorište. Udaljenosti između stanica kada se koriste upredene parice ne bi smjele prelaziti 100 km.
Lannet Data Communications Inc. oslobađa FDDI module za svoja čvorišta, koji vam omogućavaju rad ili u standardnom režimu, kada se sekundarni prsten koristi samo za toleranciju kvara u slučaju prekida kabla, ili u naprednom režimu, kada se sekundarni prsten koristi i za prenos podataka. U drugom slučaju, širina pojasa kablovskog sistema je proširena na 200 Mbps.
Povezivanje opreme na FDDI mrežu
Postoje dva glavna načina za povezivanje računara na FDDI mrežu: direktno, a takođe i preko mostova ili rutera na mreže drugih protokola.
Direktna veza
Ovaj način povezivanja se po pravilu koristi za povezivanje datoteka, arhivskih i drugih servera, srednjih i velikih računara na FDDI mrežu, odnosno ključnih mrežnih komponenti koje su glavni računski centri koji pružaju usluge velikom broju korisnika i zahtijevaju visok I / O brzine preko mreže.
Radne stanice se mogu povezati na isti način. Međutim, pošto su mrežni adapteri za FDDI veoma skupi, ova metoda se koristi samo u slučajevima kada je velika brzina mreže preduslov za normalan rad aplikacije. Primjeri takvih aplikacija: multimedijalni sistemi, video i audio prijenos.
Za povezivanje personalnih računara na FDDI mrežu koriste se specijalizovani mrežni adapteri koji se obično ubacuju u jedan od slobodnih slotova na računaru. Ovakve adaptere proizvode sljedeće kompanije: 3Com, IBM, Microdyne, Network Peripherials, SysKonnect itd. Na tržištu postoje kartice za sve uobičajene magistrale - ISA, EISA i Micro Channel; postoje adapteri za povezivanje stanica klase A ili B za sve tipove kablovskih sistema - optički, oklopljeni i neoklopljeni upredeni parici.
Svi vodeći proizvođači UNIX mašina (DEC, Hewlett-Packard, IBM, Sun Microsystems i drugi) pružaju interfejse za direktnu vezu na FDDI mreže.
Povezivanje preko mostova i rutera
Mostovi (mostovi) i ruteri (ruteri) vam omogućavaju da se povežete na FDDI mreže drugih protokola, kao što su Token Ring i Ethernet. Ovo omogućava ekonomično povezivanje velikog broja radnih stanica i druge mrežne opreme na FDDI u novim i postojećim LAN-ovima.
Strukturno, mostovi i ruteri se proizvode u dvije verzije - u gotovom obliku, koji ne dozvoljava daljnji hardverski rast ili rekonfiguraciju (tzv. samostalni uređaji), i u obliku modularnih čvorišta.
Primjeri samostalnih uređaja su Hewlett-Packard-ov ruter BR i mrežni periferni uređaji EIFO Client/Server Switching Hub.
Modularna čvorišta se koriste u kompleksu velike mreže kao centralni mrežni uređaji. Čvorište je kućište sa napajanjem i komunikacijskom pločom. Mrežni komunikacioni moduli se ubacuju u utore čvorišta. Modularni dizajn čvorišta olakšava sklapanje bilo koje LAN konfiguracije, kombinovanje kablovskih sistema različitih tipova i protokola. Preostali slobodni slotovi se mogu koristiti za dalje proširenje LAN-a.
Hubove proizvode mnoge kompanije: 3Com, Cabletron, Chipcom, Cisco, Gandalf, Lannet, Proteon, SMC, SynOptics, Wellfleet i druge.
Čvorište je centralni čvor LAN-a. Njegov kvar može dovesti do zastoja cijele mreže, ili barem njenog značajnog dijela. Stoga većina proizvođača čvorišta poduzima posebne mjere kako bi poboljšala svoju toleranciju grešaka. Takve mjere su redundantnost izvora napajanja u dijeljenju opterećenja ili režimu vruće pripravnosti, kao i mogućnost promjene ili ponovne instalacije modula bez isključivanja napajanja (hot swap).
Kako bi se smanjila cijena čvorišta, svi njegovi moduli se napajaju iz zajedničkog izvora napajanja. Elementi napajanja napajanja su najvjerovatniji uzrok njegovog kvara. Stoga, redundantnost napajanja značajno produžava vrijeme rada. Tokom instalacije, svako od izvora napajanja čvorišta može se povezati na poseban izvor neprekidno napajanje(UPS) u slučaju kvarova u sistemu napajanja. Svaki od UPS-a je poželjno spojiti na hotelsko napajanje električne mreže iz različitih trafostanica.
Mogućnost promjene ili ponovnog instaliranja modula (često uključujući i napajanje) bez isključivanja čvorišta omogućava vam da popravite ili proširite mrežu bez prekida usluge za one korisnike čiji su mrežni segmenti povezani na druge module čvorišta.
FDDI-to-Ethernet mostovi
Mostovi rade na prva dva sloja modela interkonekcije otvorenih sistema – fizičkog i kanalnog – i dizajnirani su da povežu više LAN-ova sa jednim ili različitim protokolima fizičkog sloja, kao što su Ethernet, Token Ring i FDDI.
Prema svom principu rada, mostovi se dijele na dva tipa (Source Routing - izvorno rutiranje) zahtijevaju da čvor-pošiljalac paketa u njega stavi informaciju o putanji njegovog rutiranja. Drugim riječima, svaka stanica mora imati ugrađene mogućnosti usmjeravanja paketa. Drugi tip mostova (Transparent Bridges - transparentni mostovi) omogućavaju transparentnu komunikaciju između stanica koje se nalaze u različitim LAN mrežama, a sve funkcije rutiranja obavljaju samo sami mostovi. U nastavku ćemo govoriti samo o takvim mostovima.
Svi mostovi mogu dodati u tablicu adresa (Learn addresses), rute i filtrirati pakete. Pametni mostovi takođe mogu filtrirati pakete na osnovu kriterijuma postavljenih kroz sistem upravljanja mrežom kako bi poboljšali bezbednost ili performanse.
Kada paket podataka stigne na jedan od portova mosta, most ga mora ili proslijediti portu na koji je povezan odredišni host paketa ili ga jednostavno filtrirati ako je odredišni host na istom portu s kojeg je paket došao. Filtriranje izbjegava nepotreban promet na drugim LAN segmentima.
Svaki most gradi internu tabelu fizičkih adresa čvorova povezanih na mrežu. Proces punjenja je sljedeći. Svaki paket u svom zaglavlju ima fizičke adrese izvornog i odredišnog hosta. Nakon što je na jednom od svojih portova primio paket podataka, most radi prema sljedećem algoritmu. U prvom koraku, most provjerava da li njegova interna tabela sadrži adresu hosta pošiljaoca paketa. Ako nije, onda ga most unosi u tabelu i pridružuje joj broj porta na koji je stigao paket. Drugi korak provjerava da li je adresa odredišnog čvora unesena u internu tablicu. Ako nije, most prosljeđuje primljeni paket na sve mreže povezane sa svim ostalim portovima. Ako se odredišna adresa hosta pronađe u internoj tabeli, most provjerava da li je LAN odredišnog hosta povezan na isti port s kojeg je paket došao ili ne. Ako nije, onda most filtrira paket, a ako je tako, onda ga prenosi samo na port na koji je povezan segment mreže sa odredišnim hostom.
Tri glavna parametra mosta:
- veličina interne adresne tablice;
- brzina filtracije;
- brzina rutiranja paketa.
Veličina adresne tablice karakterizira maksimalan broj mrežnih uređaja čiji promet može usmjeriti most. Tipične veličine adresne tablice kreću se od 500 do 8000. Što se događa ako broj povezanih čvorova premašuje veličinu adresne tablice? Budući da većina mostova u njemu pohranjuje mrežne adrese domaćina koji su posljednji prenijeli svoje pakete, most će postepeno "zaboraviti" adrese hostova kao i ostali paketi za prijenos. To može dovesti do smanjenja efikasnosti procesa filtriranja, ali neće uzrokovati fundamentalne probleme u mreži.
Brzine filtriranja paketa i rutiranja karakteriziraju performanse mosta. Ako su ispod maksimalno moguće brzine paketa na LAN-u, onda most može uzrokovati kašnjenje i degradaciju performansi. Ako je veći, onda je cijena mosta veća od minimalno potrebnog. Izračunajmo kakve bi performanse mosta trebale biti za povezivanje nekoliko LAN-ova Ethernet protokola na FDDI.
Izračunajmo maksimalni mogući intenzitet paketa u Ethernet mreži. Struktura Ethernet paketa je prikazana u tabeli 1. Minimalna dužina paketa je 72 bajta ili 576 bita. Vrijeme potrebno za prijenos jednog bita preko Ethernet LAN-a brzinom od 10 Mbps je 0,1 µs. Tada će vrijeme prijenosa minimalne dužine paketa biti 57,6*10 -6 sekundi. Ethernet standard zahtijeva pauzu između paketa od 9,6 µs. Tada će broj paketa poslatih u 1 sekundi biti 1/((57.6+9.6)*10 -6 )=14880 paketa u sekundi.
Ako most povezuje N mreža Ethernet protokola sa FDDI mrežom, tada bi njegove brzine filtriranja i usmjeravanja trebale biti jednake N * 14880 paketa u sekundi.
Tabela 1.
Struktura paketa u Ethernet mrežama.
Na strani FDDI porta, brzina filtriranja paketa bi trebala biti mnogo veća. Da most ne bi degradirao performanse mreže, trebalo bi da bude oko 500.000 paketa u sekundi.
Prema principu prenosa paketa, mostovi se dijele na inkapsulirajuće mostove i translacijske mostove.Paketi fizičkog sloja jednog LAN-a se u potpunosti prenose na pakete fizičkog sloja drugog LAN-a. Nakon prolaska kroz drugi LAN, drugi sličan most uklanja ljusku iz međuprotokola, a paket nastavlja svoje kretanje u svom izvornom obliku.
Takvi mostovi omogućavaju da se dva Ethernet LAN-a povežu preko FDDI okosnice. Međutim, u ovom slučaju, FDDI će se koristiti samo kao prijenosni medij, a stanice povezane na Ethernet mreže neće "vidjeti" stanice direktno povezane na FDDI mrežu.
Mostovi drugog tipa se pretvaraju iz jednog protokola fizičkog sloja u drugi. Oni uklanjaju zaglavlje i prateće nadmetanje jednog protokola i prenose podatke u drugi protokol. Takva konverzija ima značajnu prednost: FDDI se može koristiti ne samo kao prijenosni medij, već i za direktno povezivanje mrežne opreme, transparentno vidljive stanicama povezanim na Ethernet mreže.
Dakle, ovakvi mostovi obezbeđuju transparentnost svih mreža preko mreže i protokola višeg sloja (TCP/IP, Novell IPX, ISO CLNS, DECnet Phase IV i Phase V, AppleTalk Phase 1 and Phase 2, Banyan VINES, XNS, itd.).
Još jedan važna karakteristika bridge - prisustvo ili odsustvo podrške za algoritam Spannig Tree (STA) IEEE 802.1D. Ponekad se naziva i Transparent Bdging Standard (TBS).
Na sl. Slika 1 prikazuje situaciju u kojoj postoje dva moguća puta između LAN1 i LAN2 - preko mosta 1 ili preko mosta 2. Situacije slične ovim se nazivaju aktivne petlje. Aktivne petlje mogu uzrokovati ozbiljne probleme s mrežom: dupli paketi prekidaju logiku mrežni protokoli i dovode do smanjenja propusnosti kablovskog sistema. STA sprovodi blokiranje svih mogući načini, osim jednog. Međutim, u slučaju problema s glavnom komunikacijskom linijom, jedna od rezervnih putanja će se odmah postaviti kao aktivna.
Inteligentni mostovi
Do sada smo raspravljali o svojstvima proizvoljnih mostova. Inteligentni mostovi imaju niz dodatnih karakteristika.
Za velike računarske mreže, jedan od ključnih problema koji određuju njihovu efikasnost je smanjenje troškova rada, rana dijagnoza mogući problemi, smanjujući vrijeme rješavanja problema.
Za to se koriste centralizirani sistemi upravljanja mrežom. Po pravilu rade koristeći SNMP protokol (Simple Network Management Protocol) i dozvoljavaju mrežnom administratoru sa svog radnog mjesta:
- konfiguracija portova čvorišta;
- izradi skup statistike i analize prometa. Na primjer, za svaku stanicu spojenu na mrežu, možete dobiti informacije o tome kada je posljednji put poslala pakete u mrežu, broj paketa i bajtova koje je primila svaka stanica s LAN-om koji se razlikuje od onog na koji je povezana, broj emitovanja poslanih (emitovanje) paketa itd.;
Instalirajte dodatne filtere na portovima čvorišta prema LAN brojevima ili fizičkim adresama mrežnih uređaja kako biste poboljšali zaštitu od neovlaštenog pristupa mrežnim resursima ili poboljšali efikasnost pojedinačnih LAN segmenata;
- pravovremeno primati poruke o svim problemima koji se pojavljuju u mreži i lako ih lokalizirati;
- vrši dijagnostiku modula koncentratora;
- pogled unutra grafički oblik sliku prednjih panela modula instaliranih u udaljenim čvorištima, uključujući trenutni status indikatora (to je moguće zbog činjenice da softver automatski prepoznaje koji je modul instaliran u svakom pojedinom utoru čvorišta i prima informacije o trenutnom status svih portova modula);
- pregled sistemskog dnevnika, koji automatski bilježi informacije o svim problemima na mreži, vremenu uključivanja i isključivanja radnih stanica i servera, te svim ostalim važnim događajima za administratora.
Ove karakteristike su zajedničke svim inteligentnim mostovima i ruterima. Neki od njih (na primjer, Gandalfov sistem prizma) također imaju sljedeće važne napredne karakteristike:
1. Prioriteti protokola. Po posebnim protokolima mrežni sloj neka čvorišta djeluju kao ruteri. U ovom slučaju može biti podržano postavljanje prioriteta nekih protokola nad drugima. Na primjer, možete postaviti TCP/IP da ima prednost nad svim ostalim protokolima. To znači da će TCP/IP paketi biti prvi poslani (ovo je korisno u slučaju nedovoljne propusnosti kablovskog sistema).
2. Zaštita od "nevremena"(oluja sa emitovanjem). Jedan od karakteristične greške mrežna oprema i greške u softver- spontano generisanje sa visokim intenzitetom emitovanih paketa, odnosno paketa adresiranih na sve druge uređaje priključene na mrežu. Mrežna adresa odredišnog hosta takvog paketa sastoji se od samo jedinica. Nakon što je primio takav paket na jednom od svojih portova, most ga mora adresirati na sve ostale portove, uključujući i FDDI port. U normalnom režimu, takve pakete koriste operativni sistemi u servisne svrhe, na primer, za slanje poruka o pojavi novog servera na mreži. Međutim, sa visokim intenzitetom njihove generacije, oni će odmah zauzeti cijeli propusni opseg. Most pruža zaštitu od zagušenja mreže tako što uključuje filter na portu sa kojeg se takvi paketi primaju. Filter ne propušta broadcast pakete i druge LAN mreže, čime štiti ostatak mreže od preopterećenja i održava njene performanse.
3. Prikupljanje statistike u "Šta ako?" Ova opcija vam omogućava da virtualno instalirate filtere na bridge portove. U ovom načinu, filtriranje se ne izvodi fizički, ali se prikuplja statistika o paketima koji bi bili filtrirani da su filteri stvarno omogućeni. Ovo omogućava administratoru da unaprijed procijeni posljedice uključivanja filtera, čime se smanjuje mogućnost grešaka kada su uvjeti filtriranja pogrešno postavljeni i bez dovoda do kvarova povezane opreme.
Primjeri upotrebe FDDI
Evo dva najtipičnija primjera moguće upotrebe FDDI mreža.
Klijent-server aplikacije. FDDI se koristi za povezivanje opreme koja zahtijeva širok propusni opseg iz LAN-a. Obično su to NetWare serveri datoteka, UNIX mašine i veliki mainframe računari. Osim toga, kao što je gore navedeno, neke radne stanice koje zahtijevaju visoku brzinu razmjene podataka također mogu biti povezane direktno na FDDI mrežu.
Korisničke radne stanice su povezane preko višeportnih FDDI-Ethernet mostova. Most obavlja filtriranje i prijenos paketa ne samo između FDDI i Etherneta, već i između različitih Ethernet mreža. Paket podataka će se prenijeti samo na port na kojem se nalazi odredišni čvor, čuvajući propusni opseg drugih LAN-ova. Sa strane Ethernet mreža, njihova interakcija je ekvivalentna komunikaciji preko okosnice (backbone), samo što u ovom slučaju fizički ne postoji u vidu distribuiranog kablovskog sistema, već je u potpunosti koncentrisana u višeportnom mostu (Collapsed Backbone ili Okosnica u kutiji).
FDDI (Fiber Distributed Data Interface) tehnologija- optički distribuirani podatkovni interfejs je prva LAN tehnologija u kojoj je medij za prijenos podataka optički kabel.
Rad na stvaranju tehnologija i uređaja za korištenje fiber-optičkih kanala u lokalnim mrežama započeo je 80-ih godina, ubrzo nakon početka industrijskog rada takvih kanala u teritorijalnim mrežama. Problemska grupa XZT9.5 ANSI instituta razvijala se u periodu od 1986. do 1988. godine. početne verzije standarda FDDI, koji omogućava prijenos okvira brzinom od 100 Mbit/s preko dvostrukog optičkog prstena dužine do 100 km.
FDDI tehnologija je u velikoj mjeri zasnovana na Token Ring tehnologiji, razvijajući i unapređujući svoje glavne ideje. Programeri FDDI tehnologije postavili su sebi sljedeće ciljeve kao najveći prioritet:
Povećajte brzinu prijenosa podataka na 100 Mbps;
Povećati toleranciju na greške mreže zbog standardnih procedura za njeno obnavljanje nakon kvarova različitih vrsta - oštećenja kabla, nepravilan rad čvora, čvorišta, pojava visokog nivoa smetnji na liniji itd.;
Maksimalno iskoristite potencijalni propusni opseg
mrežna sposobnost za asinhroni i sinhroni (osetljiv na kašnjenje) saobraćaj.
FDDI mreža je izgrađena na bazi dva optička prstena, koji čine glavni i rezervni put prijenosa podataka između mrežnih čvorova. Imati dva prstena je primarni način povećanja otpornosti u FDDI mreži, a čvorovi koji žele iskoristiti ovaj povećani potencijal pouzdanosti trebali bi biti povezani na oba prstena.
U normalnom načinu rada mreže, podaci prolaze kroz sve čvorove i sve dijelove kabela samo primarni (primarni) prsten, ovaj način se naziva Thru mod - "kroz" ili "tranzit". Sekundarni prsten (sekundarni) se ne koristi u ovom načinu rada.
U slučaju neke vrste kvara gdje dio primarnog prstena nije u mogućnosti prenijeti podatke (na primjer, prekid kabla ili kvar čvora), primarni prsten se kombinuje sa sekundarnim (vidi sliku), ponovo formirajući jedan prsten. Ovaj način rada mreže naziva se Wrap, odnosno "preklapanje" ili "preklapanje" prstenova. Operacija savijanja se izvodi pomoću čvorišta i/ili FDDI mrežnih adaptera. Da bi se ovaj postupak pojednostavio, podaci na primarnom prstenu se uvijek prenose u jednom smjeru (na dijagramima je ovaj smjer prikazan u smjeru suprotnom od kazaljke na satu), a na sekundarnom - u suprotnom smjeru (prikazano u smjeru kazaljke na satu). Stoga, kada se od dva prstena formira zajednički prsten, predajnici stanica i dalje ostaju povezani sa prijemnicima susjednih stanica, što omogućava ispravan prijenos i prijem informacija susjednih stanica.
Karakteristike metode pristupa.
Za prijenos sinhronih okvira, stanica uvijek ima pravo da preuzme token kada stigne. Vrijeme zadržavanja markera ima unaprijed određenu fiksnu vrijednost. Ako stanica FDDI prstena treba da odašilje asinhroni okvir (tip okvira je određen protokolima gornjih slojeva), tada da bi saznala mogućnost hvatanja tokena pri njegovom sljedećem pojavljivanju, stanica mora izmjeriti vremenski interval koji je prošao od prethodnog dolaska tokena. Ovaj interval se naziva vrijeme rotacije tokena (TRT). Interval TRT se poredi sa drugom vrednošću - maksimalnim dozvoljenim vremenom rotacije tokena oko T_Opr prstena. Dok je u Token Ring tehnologiji maksimalno dozvoljeno vrijeme rotacije tokena fiksna vrijednost (2,6 s na osnovu 260 stanica u prstenu), u FDDI tehnologiji stanice se slažu o vrijednosti T_Opr tokom inicijalizacije prstena. Svaka stanica može ponuditi svoju vrijednost T_Opr, kao rezultat toga, minimalno vrijeme koje stanice nude je postavljeno za zvono.
Tehnologija tolerancije grešaka.
Kako bi se osigurala tolerancija grešaka, standard FDDI predviđa stvaranje dva optička prstena - primarnog i sekundarnog.
FDDI standard omogućava dvije vrste povezivanja stanica na mrežu:
Istovremena veza na primarni i sekundarni prsten naziva se dvostruka veza - Dual Attachment, DA.
Spajanje samo na primarni prsten naziva se jednostruka veza - Single Attachment, SA.
FDDI standard predviđa prisustvo krajnjih čvorova u mreži - stanica (Station), kao i čvorišta (Koncentrator). Za stanice i čvorišta dozvoljena je bilo koja vrsta mrežne veze - jednostruka i dvostruka. Shodno tome, takvi uređaji imaju odgovarajuće nazive: SAS (Single Attachment Station), DAS (Dual Attachment Station), SAC (Single Attachment Concentrator) i DAC (Dual Attachment Concentrator).
Tipično, čvorišta su dvostruko ožičena, a stanice su jednožične, kao što je prikazano na slici, iako to nije potrebno. Da bi se olakšalo pravilno povezivanje uređaja na mrežu, njihovi konektori su označeni. Konektori tipa A i B moraju biti za uređaje sa dvostrukom vezom, M (Master) konektor je dostupan za čvorište za jednostruko povezivanje stanice, u kojem spojni konektor mora biti tipa S (Slave).
Fizički sloj je podijeljen na dva podsloja: PHY (fizički) podsloj koji je nezavisan od medija i podsloj ovisan o medijima (PMD (Physical Media Dependent)).
13. Strukturni kablovski sistem /SCS/. Hijerarhija u kablovskom sistemu. Izbor tipa kabla za različite podsisteme.
Strukturirani kablovski sistem (SCS) - fizička osnova informacione infrastrukture preduzeća, koja vam omogućava da spojite jedinstveni sistem mnoge informacijske usluge za različite svrhe: lokalno računarstvo i telefonske mreže, sigurnosni sistemi, video nadzor itd.
SCS je hijerarhijski kablovski sistem zgrade ili grupe zgrada, podeljen na strukturne podsisteme. Sastoji se od seta bakarnih i optičkih kablova, poprečnih panela, spojnih kablova, kablovskih konektora, modularnih utičnica, informacionih utičnica i pomoćne opreme. Svi ovi elementi su integrisani u jedan sistem i rade po određenim pravilima.
Kablovski sistem je sistem čiji su elementi kablovi i komponente koje su spojene na kabl. Kabelske komponente obuhvataju svu pasivnu komutatorsku opremu koja se koristi za povezivanje ili fizički završetak (terminaciju) kabla – telekomunikacione utičnice na radnim mestima, crossover i patch panele (žargon: „patch paneli“) u telekomunikacionim prostorijama, spojnice i spojnice;
Strukturirano. Struktura je bilo koji skup ili kombinacija povezanih i zavisnih sastavnih dijelova. Termin „strukturirano“ znači, s jedne strane, sposobnost sistema da podrži različite telekomunikacijske aplikacije (glas, podaci i video), s druge strane, mogućnost korištenja različitih komponenti i proizvoda različitih proizvođača, a s druge strane treće, mogućnost implementacije takozvanog multimedijalnog okruženja, u kojem se koristi nekoliko vrsta medija za prenos – koaksijalni kabl, UTP, STP i optičko vlakno. Struktura kablovskog sistema određena je infrastrukturom informacione tehnologije, IT (Information Technology), ona je ta koja diktira sadržaj pojedinog projekta kabliranja u skladu sa zahtjevima krajnjeg korisnika, bez obzira na aktivnu opremu koja se može naknadno koristiti.
14. Mrežni adapteri /CA/. Funkcije i karakteristike SA. SA klasifikacija. Princip rada.
Mrežni adapteri služi kao fizički interfejs između računara i mrežnog kabla. Obično se ubacuju u slotove za proširenje radnih stanica i servera. Da bi se obezbedila fizička veza između računara i mreže, mrežni kabl se povezuje na odgovarajući port na adapteru nakon što se instalira.
Funkcije i karakteristike mrežnih adaptera.
Mrežni adapter i njegov drajver u računarskoj mreži obavljaju funkciju fizičkog sloja i MAC sloja. Mrežni adapter i drajver primaju i prenose okvir. Ova operacija se odvija u nekoliko faza. Najčešće se međusobna interakcija protokola unutar računara odvija kroz bafere koji se nalaze unutar RAM-a.
Poznato je da mrežni adapteri implementiraju protokole, a ovisno o tome s kojim protokolom rade, adapteri se dijele na: Ethernet - adapteri, FDDI - adapteri, Token Ring - adapteri i mnoge druge. Većina modernih Ethernet adaptera podržava dvije brzine, pa stoga u svom nazivu sadrže i prefiks 10/100.
Prije instaliranja mrežnog adaptera na računar, morate ga konfigurirati. U slučaju da računar operativni sistem i sam mrežni adapter podržavaju Plug-and-Play standard, adapter i njegov drajver se automatski konfigurišu. Ako ovaj standard nije podržan, tada morate prvo konfigurirati mrežni adapter, a zatim primijeniti potpuno iste parametre u konfiguraciji drajvera. AT ovaj proces mnogo zavisi od proizvođača mrežnog adaptera, kao i od parametara i mogućnosti magistrale za koju je adapter namenjen.
Klasifikacija mrežnih adaptera.
Četiri generacije su zabilježene u razvoju Ethernet mrežnih adaptera. Za proizvodnju prve generacije adaptera korišteni su diskretni, logički mikro krugovi, tako da nisu bili baš pouzdani. Njihova bafer memorija je dizajnirana za samo jedan okvir, što već ukazuje da su njihove performanse bile vrlo niske. Osim toga, ova vrsta mrežnog adaptera je konfigurisana pomoću džampera, što znači ručno.
Dakle, već smo primijetili da tehnologija FDDI uzeo mnogo kao osnovu od tehnologije token ring razvija i unapređuje svoje ideje. Technology Developers FDDI postavite sljedeće ciljeve kao glavne prioritete:
prvo, - povećati brzinu prijenosa podataka do 100 Mbps;
drugo, da se poveća tolerancija na greške mreže zbog standardnih procedura za njeno obnavljanje nakon kvarova različitih vrsta - oštećenja kabla, nepravilan rad čvora, čvorišta, pojava visokog nivoa smetnji na liniji itd.;
Takođe, maksimizirati potencijalnu propusnost mreže i za asinhroni i za sinhroni (osetljiv na kašnjenje) saobraćaj.
Mreža FDDI izgrađena na bazi dva prstenovi od optičkih vlakana koji se formiraju osnovni i rezervni putevi prijenosa podataka između mrežnih čvorova.
Upravo je prisutnost dva prstena postala glavni način povećanja tolerancije kvarova u mreži FDDI. Čvorovi koji žele iskoristiti ovaj povećani potencijal pouzdanosti moraju biti povezani na oba prstena. Sada ćemo razmotriti ovu osobinu izgradnje mreže.
U normalnom radu mreže, podaci prolaze kroz sve čvorove i sve dijelove kabela samo na primarnom (primarni) prstenovi.
Ovaj način rada naziva se način Kroz - "kroz" ili "tranzit". sekundarni prsten (sekundarno) ne koristi se u ovom režimu.
U slučaju nekog oblika kvara gdje dio primarnog prstena nije u mogućnosti prenijeti podatke (na primjer, prekid kabla ili kvar čvora), primarni prsten se spaja sa sekundarnim kako bi se ponovo formirao jedan prsten.
Ovaj mrežni način se zove Zamotajte, tj. "sklopivi" ili "preklopni" prstenovi.
Operacija koagulacija proizvedeno uz pomoć tehnologije čvorišta i/ili mrežnih adaptera FDDI.
Da bi se ovaj postupak pojednostavio, podaci na primarnom prstenu se uvijek prenose u jednom smjeru (na dijagramima je ovaj smjer prikazan u smjeru suprotnom od kazaljke na satu), a na sekundarnom - u suprotnom smjeru (prikazano u smjeru kazaljke na satu). Stoga, kada se od dva prstena formira zajednički prsten, predajnici stanica i dalje ostaju povezani sa prijemnicima susjednih stanica, što omogućava ispravan prijenos i prijem informacija susjednih stanica.
Dakle, pogledajmo općenito rad stanica u mreži. FDDI:
Zvoni u mrežama FDDI, kao u mrežama 802.5 se smatraju zajedničkim zajedničkim medijem za prenos podataka, za njega je definisan način pristupa, vrlo blizak metodu pristupa mrežama token ring i takođe pozvan metoda token ringa.
Stanica može početi da emituje sopstvene okvire podataka samo ako je primila poseban okvir od prethodne stanice - token za pristup (koji se obično naziva i token). Nakon toga, ona može prenositi svoje okvire, ako ih ima, tokom pozvanog vremena vrijeme držanja tokena - vrijeme držanja tokena (THT).
Nakon isteka vremena THT stanica mora završiti prijenos svog sljedećeg okvira i proslijediti pristupni token sljedećoj stanici. Ako u trenutku prihvatanja tokena stanica nema okvire za prijenos preko mreže, tada odmah emituje token sljedeće stanice. Online FDDI svaka stanica ima susjednog uzvodnog i nizvodnog susjeda koji je određen njenim fizičkim vezama i smjerom prijenosa informacija.
Svaka stanica u mreži stalno prima okvire koje joj je prenio prethodni susjed i analizira njihovu odredišnu adresu. Ako se odredišna adresa ne poklapa s njenom, tada emituje okvir svom sljedećem susjedu. Treba napomenuti da ako je stanica uhvatila token i prenosi svoje okvire, tada u tom vremenskom periodu ne emituje dolazne okvire, već ih uklanja iz mreže.
Ako se adresa okvira poklapa sa adresom stanice, onda ona kopira okvir u svoj interni bafer, provjerava njegovu ispravnost (uglavnom kontrolnom sumom), prosljeđuje svoje polje podataka za dalju obradu gore navedenom protokolu FDDI nivo (na primjer, IP), a zatim prenosi originalni okvir preko mreže sljedeće stanice. U okviru koji se prenosi na mrežu (kao i u okviru token ring) odredišna stanica bilježi tri znaka: prepoznavanje adrese, kopiranje okvira i odsustvo ili prisustvo grešaka u njemu.
Nakon toga, okvir nastavlja da putuje kroz mrežu, emitujući ga svaki čvor. Stanica, koja je izvor okvira za mrežu, odgovorna je za uklanjanje okvira iz mreže nakon što on, nakon što napravi puni okret, ponovo dođe do njega. U ovom slučaju, izvorna stanica provjerava znakove okvira, da li je stigao do odredišne stanice i da li je oštećen. Proces vraćanja informacijskih okvira nije odgovornost protokola. FDDI, ovo bi trebalo riješiti protokolima višeg sloja.
Struktura tehnoloških protokola FDDI u projekciji na sedmostepeni model OSI definira protokol fizičkog sloja i protokol podsloja pristupa medijima (MAC) sloja veze. Kao i mnoge druge LAN tehnologije, tehnologija FDDI koristi protokol 802.2 Podsloj kontrole veze podataka (LLC) definisan u standardima IEEE 802.2 i ISO 8802.2. FDDI koristi prvu vrstu procedura LLC, u kojem čvorovi rade u datagram modu - bez uspostavljanja veza i bez oporavka izgubljenih ili oštećenih okvira.
U standardima FDDI velika pažnja se poklanja različitim procedurama koje vam omogućavaju da utvrdite prisustvo kvara u mreži, a zatim izvršite potrebnu rekonfiguraciju.
Mreža FDDI može u potpunosti obnoviti svoje performanse u slučaju pojedinačnih kvarova njegovih elemenata.
Sa višestrukim kvarovima, mreža se raspada na nekoliko nepovezanih mreža.
Tehnologija FDDI dopunjuje mehanizme za otkrivanje kvarova tehnologije token ring mehanizme za rekonfiguraciju putanje prenosa podataka u mreži, na osnovu prisustva rezervnih veza koje obezbeđuje drugi prsten.
Razlike u metodama pristupa FDDI su to vrijeme držanja markera online FDDI nije konstantna vrijednost, kao u mreži token ring.
Ovdje ovo vrijeme ovisi o opterećenju prstena - s malim opterećenjem se povećava, a s velikim preopterećenjima može se smanjiti na nulu.
Promjene u načinu pristupa utiču samo na asinhroni promet, koji nije osjetljiv na mala kašnjenja kadrova. Za sinhroni promet, vrijeme zadržavanja tokena je još uvijek fiksna vrijednost.
Mehanizam prioriteta okvira koji je bio prisutan u tehnologiji token ring, u tehnologiji FDDI odsutan. Programeri tehnologije odlučili su da se promet podijeli na 8 nivoa prioriteta suvišnih i dovoljno je jednostavno podijeliti promet u dvije klase - asinhroni i sinhroni. Sinhroni saobraćaj se uvijek servisira, čak i ako je prsten zagušen.
Inače, prosljeđivanje okvira između stanica prstena na nivou MAC, kao što smo već razmotrili, u potpunosti je u skladu sa tehnologijom token ring.
Stanice FDDI koristite algoritam za rano oslobađanje tokena kao što su mreže token ring sa brzinom 16 Mbps.
Adrese MAC nivo imaju standard tehnologije IEEE 802 format.
Format okvira FDDI takođe blizu veličine okvira token ring, glavne razlike su odsustvo prioritetnih polja. Znakovi prepoznavanja adresa, kopiranja okvira i grešaka omogućavaju vam da sačuvate postojeće mreže token ring procedure za obradu okvira od strane stanice koja šalje, međustanice i stanice za prijem.
Format okvira
PA - Preambula: 16 ili više praznih znakova.
SD - Početni graničnik: niz "J" i "K".
FC - Kontrola okvira: 2 znaka odgovorna za vrstu informacija u polju INFO
DA - Adresa odredišta: 12 znakova koji označavaju kome je okvir upućen.
SA - Izvorna adresa: 12 znakova koji označavaju izvornu adresu okvira.
INFO - Informaciono polje: 0 do 4478 bajtova informacija.
FCS - Kontrolna suma (sekvenca provjere okvira): 8 znakova CRC.
ED - Završni graničnik
Format markera
Dakle, uprkos činjenici da je FDDI tehnologija razvijena i standardizovana od strane ANSI instituta, a ne od strane IEEE komiteta, ona se savršeno uklapa u strukturu 802 standarda.
Naravno, na kraju krajeva, postoje i karakteristične karakteristike standarda ANSI - FDDI tehnologije.
Jedna takva karakteristika je ta tehnologija FDDI još jedan je istaknut nivo upravljanja stanicom - upravljanje stanicom (SMT).
Tačno na nivou SMT obavlja sve funkcije upravljanja i nadgledanja svih ostalih slojeva steka protokola FDDI. Specifikacija SMT definirano je sljedeće:
Algoritmi za otkrivanje grešaka i oporavak od kvarova;
Pravila za praćenje rada prstena i stanica;
Upravljanje prstenom;
Procedure inicijalizacije prstena.
Učestvuje u upravljanju prstenovima svaki čvor mreže FDDI. Stoga se svi čvorovi razmjenjuju specijalni SMT okviri za upravljanje mrežom.
Otpornost mreže FDDI Omogućuju ga protokoli drugih nivoa: uz pomoć fizičkog sloja otklanjaju se kvarovi na mreži zbog fizičkih razloga, na primjer, zbog prekida kabla, a uz pomoć MAC nivo- logički kvarovi mreže, kao što je gubitak odgovarajuće interne putanje za prenošenje tokena i okvira podataka između portova čvorišta.
Dakle, razmotrili smo najčešće karakteristike tehnologije FDDI. Pogledajmo bliže karakteristične karakteristike.
Karakteristike metode pristupa FDDI
Za prijenos sinhronih okvira, stanica uvijek ima pravo da preuzme token kada stigne. Vrijeme zadržavanja markera ima unaprijed određenu fiksnu vrijednost.
Ako stanice prstena FDDI Ako je potrebno prenijeti asinhroni okvir (tip okvira određen je protokolima gornjih slojeva), tada stanica mora izmjeriti vremenski interval koji ima prošlo od prethodnog dolaska tokena.
Ovaj interval se zove vrijeme rotacije tokena (TRT).
Interval TRT u poređenju sa drugom vrednošću maksimalno dozvoljeno vreme obrta markera duž prstena T_0pr.
Ako u tehnologiji token ring rekli smo da je maksimalno dozvoljeno vreme obrta markera fiksna vrednost (2,6 s na osnovu 260 stanica u prstenu), zatim u tehnologiji FDDI stanice se slažu oko vrijednosti T_0pr tokom inicijalizacije zvona.
Svaka stanica može ponuditi svoju vrijednost T_0pr, kao rezultat, za prsten, minimum iz vremena koje predlažu stanice.
Ova karakteristika omogućava da se uzmu u obzir potrebe onih aplikacija koje rade na stanicama prstena.
Općenito, sinhrone (u realnom vremenu) aplikacije trebaju slati podatke mreži češće u malim komadima, dok je asinhronim aplikacijama bolje da rjeđe pristupaju mreži, ali u velikim komadima. Prednost se daje stanicama koje emituju sinhroni saobraćaj.
Dakle, pri sljedećem dolasku tokena za prijenos asinhronog okvira, stvarno vrijeme prometa tokena TRT se upoređuje sa maksimalno mogućim T_0pr.
Ako prsten nije preopterećen, tada marker stiže prije isteka intervala T_0pr, odnosno TRT manji T_0pr.
U slučaju TRT manji T_Opr stanici je dozvoljeno da preuzme token i pošalje svoj okvir (ili okvire) u prsten.
Vrijeme zadržavanja TNT markera je jednako razlici T_0pr - TRT
Za to vrijeme, stanica šalje što više asinhronih okvira u prsten koliko može.
Ako je prsten preopterećen i marker kasni, onda interval TRT će biti veći od T_0pr. U ovom slučaju, stanica nema pravo da preuzme token za asinhroni okvir.
Ako sve stanice u mreži žele da prenose samo asinkrone okvire, a token se presporo okreće oko prstena, tada sve stanice preskaču token u režimu ponavljanja, token brzo pravi sledeći okret, a u sledećem ciklusu rada, stanice već imaju pravo da snime token i prenesu svoje okvire.
Način pristupa FDDI za asinhroni saobraćaj je prilagodljiv i dobro reguliše privremena zagušenja mreže.
Tolerancija grešaka FDDI tehnologije
Da bi se osigurala tolerancija grešaka u standardu FDDI planirano je stvaranje dva prstena od optičkih vlakana - primarni i sekundarni. U standardu FDDI dozvoljene su dvije vrste povezivanja stanica na mrežu.
Istovremena veza na primarni i sekundarni prsten naziva se dvostruka veza - Dual Attachment, D.A.. Povezivanje samo na primarni prsten naziva se jednostruka veza - Single Attachment SA.
U standardu FDDI obezbeđeno je prisustvo krajnjih čvorova u mreži - stanica (Station), kao i koncentratora (Concentrator).
Za stanice i čvorišta dozvoljena je bilo koja vrsta mrežne veze - jednostruka i dvostruka. Shodno tome, takvi uređaji imaju odgovarajuće nazive: SAS (Single Attachment Station), DAS (Dual Attachment Station), SAC (Single Attachment Concentrator)iDAC (Dual Attachment Concentrator).
Tipično, čvorišta su dvostruko ožičena, a stanice su jednožične, iako to nije potrebno.
Obično se povezuje na prsten preko čvorišta. Imaju jedan port koji radi za prijem i odašiljanje
Da bi se olakšalo pravilno povezivanje uređaja na mrežu, njihovi konektori su označeni.
Tip konektora I i AT mora biti za uređaje sa dvostrukom vezom, konektorom M(Master) je dostupan na čvorištu za vezu sa jednom stanicom, za koju spojni konektor mora biti tipa S(rob).
DAS obično povezan na prsten preko 2 porta A i B, oba imaju mogućnost prijema i odašiljanja, što vam omogućava da se povežete na dva zvona.
Čvorišta dozvoljavaju SAS i DASčvorovi za povezivanje na dual FDDI prsten. Čvorišta imaju M(glavni) portovi za povezivanje SAS i DAS portovi, a možda i ima SAS i DAS portovi.
U slučaju prekida jednog kabla između dvostruko povezanih uređaja, mreže FDDI moći će nastaviti normalan rad automatskim rekonfiguracijom internih putanja okvira između portova čvorišta. Prekidanje kabla dvaput rezultiraće dve izolovane mreže FDDI. Kada se kabl prekine do stanice sa jednom vezom, on se odsječe od mreže, a prsten nastavlja raditi zbog rekonfiguracije interne putanje u čvorištu - portu M, na koju je ova stanica bila priključena, biće isključena sa zajedničkog puta.
Kako bi mreža radila prilikom nestanka struje u stanicama sa dvostrukom vezom, odnosno stanicama DAS, potonji moraju biti opremljeni optičkim bypass prekidačima (Optički bypass prekidač), koji stvaraju premosnicu za svjetlosne tokove u slučaju nestanka struje, koju primaju od stanice.
I konačno, stanice DAS ili čvorišta DAC može se povezati na dva porta M jedno ili dva čvorišta, stvarajući strukturu stabla sa primarnim i sekundarnim vezama. Zadani port AT podržava glavnu vezu i port I- rezerva. Ova konfiguracija se zove veza. dual homing.
Tolerancija grešaka se održava kroz kontinuirano praćenje nivoa SMTčvorišta i stanice iza vremenskih intervala cirkulacije tokena i okvira, kao i prisutnost fizičke veze između susjednih portova u mreži.
Online FDDI nema namjenskog aktivnog monitora - sve stanice i čvorišta su jednaki, a ako se otkriju odstupanja od norme, započinju proces ponovnog pokretanja mreže, a zatim je rekonfigurišu.
Rekonfiguraciju internih puteva u čvorištima i mrežnim adapterima obavljaju posebni optički prekidači koji preusmjeravaju svjetlosni snop i imaju prilično složen dizajn.