redes FDDI . Protocolos, historia, estado

En Rusia, continúa el proceso de introducción intensiva de redes de área local (LAN) nuevas y de modernización de las existentes. Aumento del tamaño de las redes, aplicado sistemas de software, que requieren velocidades de intercambio de información cada vez mayores, los crecientes requisitos de confiabilidad y tolerancia a fallas nos obligan a buscar una alternativa a las redes Ethernet y Arcnet tradicionales. Un tipo de red de alta velocidad es FDDI (Interfaz de datos distribuidos por fibra).

Red complejos informáticos convertirse en un medio integral de producción de cualquier organización o empresa. Acceso rápido a la información, su confiabilidad aumenta la probabilidad de tomar las decisiones correctas por parte del personal y, en última instancia, la probabilidad de ganar en la competencia. En sus gerentes y sistemas de información las empresas ven los medios de la superioridad estratégica sobre los competidores y consideran la inversión en ellos como una inversión de capital.

Debido a que el procesamiento y la transferencia de información mediante computadoras son cada vez más rápidos y eficientes, existe una verdadera explosión de información. Las LAN están comenzando a fusionarse en redes distribuidas geográficamente, la cantidad de servidores, estaciones de trabajo y equipos periféricos conectados a la LAN está aumentando.

Hoy en Rusia, las redes informáticas de muchas grandes empresas y organizaciones son una o más LAN construidas sobre la base de los estándares Arcnet o Ethernet. El entorno operativo de la red suele ser NetWare v3.12 o Windows NT con uno o más servidores de archivos. Estas LAN no tienen ninguna conexión entre sí o están conectadas por un cable que opera en uno de estos estándares a través de enrutadores de software NetWare internos o externos.

Los sistemas operativos modernos y el software de aplicación requieren la transferencia de grandes cantidades de información para su trabajo. Al mismo tiempo, se requiere asegurar la transmisión de información a altas velocidades y en largas distancias. Por lo tanto, tarde o temprano, el rendimiento de las redes Ethernet y los puentes y enrutadores de software deja de satisfacer las crecientes necesidades de los usuarios, y estos comienzan a considerar la posibilidad de utilizar estándares más rápidos en sus redes. Uno de ellos es FDDI.

Información general.

FDDI (Interfaz de datos distribuidos por fibra- Interfaz de datos de fibra óptica) - un estándar para la transmisión de datos en una red local extendida sobre una distancia de hasta 200 kilómetros. En esta área, la red FDDI es capaz de soportar varios miles de usuarios.

La tecnología FDDI se basa en gran medida en la tecnología Token Ring, desarrollando y mejorando sus ideas principales. Token Ring: tecnología de anillo de red de área local (LAN) con "acceso de token", un protocolo de red de área local que reside en la capa de enlace de datos (DLL) del modelo OSI. Una estación puede comenzar a transmitir sus propios marcos de datos solo si ha recibido un marco especial de la estación anterior: un token de acceso. Después de eso, puede transferir sus marcos, si los tiene, durante un tiempo llamado tiempo de retención del token - Tiempo de retención del token (THT). Después de la expiración del tiempo THT, la estación debe completar la transmisión de su siguiente trama y pasar el token de acceso a la siguiente estación. Si en el momento de aceptar el token, la estación no tiene tramas para transmitir por la red, inmediatamente emite el token de la siguiente estación. En una red FDDI, cada estación tiene un vecino ascendente y un vecino descendente determinados por sus enlaces físicos y la dirección de la transferencia de información.

Cada estación de la red recibe constantemente las tramas que le transmite el vecino anterior y analiza su dirección de destino. Si la dirección de destino no coincide con la suya, transmite la trama a su vecino posterior. Cabe señalar que si la estación ha capturado el token y transmite sus propios cuadros, durante este período de tiempo no transmite los cuadros entrantes, sino que los elimina de la red.

Si la dirección de la trama coincide con la dirección de la estación, copia la trama en su búfer interno, comprueba su corrección (principalmente mediante suma de comprobación), pasa su campo de datos para su posterior procesamiento a un protocolo que se encuentra por encima del nivel FDDI (por ejemplo, IP ), y luego transmite la trama original a través de la red de la estación subsiguiente. En una trama transmitida a la red, la estación de destino nota tres signos: reconocimiento de dirección, copia de trama y ausencia o presencia de errores en la misma.

Después de eso, la trama continúa viajando a través de la red, siendo transmitida por cada nodo. La estación, que es la fuente de la trama para la red, es responsable de retirar la trama de la red después de que, habiendo dado una vuelta completa, la alcance de nuevo. En este caso, la estación de origen verifica las señales de la trama, si llegó a la estación de destino y si se dañó. El proceso de restauración de tramas de información no es responsabilidad del protocolo FDDI, esto debe ser manejado por protocolos de capa superior.

La red FDDI se construye sobre la base de dos anillos de fibra óptica, que forman las rutas de transmisión de datos principal y de respaldo entre los nodos de la red. El uso de dos anillos es la forma principal de aumentar la tolerancia a fallas en una red FDDI, y los nodos que quieran usarlo deben estar conectados a ambos anillos. En el modo normal de operación de la red, los datos pasan a través de todos los nodos y todas las secciones del cable del anillo primario (Primary), por lo que este modo se denomina de extremo a extremo o "tránsito". El anillo secundario (Secundario) no se utiliza en este modo.

En el caso de algún tipo de falla en la que parte del anillo primario no pueda transmitir datos (por ejemplo, una rotura de cable o falla de nodo), el anillo primario se combina con el secundario, formando nuevamente un solo anillo. Este modo de red se llama Envoltura, es decir, "doblar" o "doblar" los anillos. La operación de plegado se realiza por las fuerzas de concentradores y/o adaptadores de red FDDI. Para simplificar este procedimiento, los datos en el anillo primario siempre se transmiten en el sentido contrario a las agujas del reloj y en el secundario en el sentido de las agujas del reloj. Por lo tanto, cuando se forma un anillo común a partir de dos anillos, los transmisores de las estaciones aún permanecen conectados a los receptores de las estaciones vecinas, lo que hace posible transmitir y recibir correctamente la información de las estaciones vecinas.

Dado que la red FDDI utiliza cable de fibra óptica como medio de transmisión, el momento del desarrollo de la tecnología se retrasó en gran medida debido a la larga introducción de cables de fibra óptica y la eliminación de errores asociados con la nueva tecnología de fibra óptica.

Allá por 1880, Alexander Bell patentó un dispositivo que transmitía el habla a una distancia de hasta 200 metros utilizando un espejo que vibraba sincrónicamente con las ondas sonoras y modulaba la luz reflejada. Y solo en la década de 1980, se comenzó a trabajar en la creación de tecnologías y dispositivos convencionales para el uso de canales de fibra óptica en redes locales. Los trabajos de generalización de la experiencia y el desarrollo del primer estándar de fibra óptica para redes locales se concentraron en el American State Standards Institute - ANSI, en el marco del comité X3T9.5 creado para tal fin.

Las versiones iniciales de los diversos componentes del estándar FDDI fueron desarrolladas por el comité X3T9.5 en 1986-1988 y, al mismo tiempo, aparecieron los primeros equipos: adaptadores de red, concentradores, puentes y enrutadores que admiten este estándar.

Actualmente, la mayoría de las tecnologías de red admiten cables de fibra óptica como una de las opciones de capa física, pero FDDI sigue siendo la tecnología de alta velocidad más establecida, cuyos estándares han resistido la prueba del tiempo y están bien establecidos, por lo que los equipos de diferentes fabricantes muestra un buen grado de compatibilidad.

protocolos FDDI

La figura muestra la estructura de protocolo de la tecnología FDDI en comparación con el modelo OSI de siete capas. FDDI define el protocolo de capa física y el protocolo de subcapa de acceso a medios (MAC) de la capa de enlace. Como muchas otras tecnologías LAN, FDDI utiliza el protocolo de control de enlace de datos (LLC) 802.2 definido en los estándares IEEE 802.2 e ISO 8802.2. FDDI utiliza el primer tipo de procedimientos LLC, en los que los nodos operan en modo datagrama, sin conexión y sin recuperar tramas perdidas o corruptas.

La capa física se divide en dos subcapas: la subcapa PHY (física) independiente de los medios y la subcapa PMD (dependiente de medios físicos) dependiente de los medios. El funcionamiento de todos los niveles está controlado por el protocolo de gestión de estaciones SMT (Station Management).

La capa PMD proporciona los medios necesarios para transferir datos de una estación a otra a través de fibra. Su especificación define:

Requisitos de potencia óptica y fibra óptica multimodo de 62,5/125 µm.

Requisitos para conmutadores de derivación óptica y transceptores ópticos.

Parámetros de conectores ópticos MIC (Conector de interfaz de medios), su marcado.

La longitud de onda de 1300 nanómetros a la que operan los transceptores.

Representación de señales en fibras ópticas según el método NRZI.

La capa PHY realiza la codificación y decodificación de los datos que circulan entre la capa MAC y la capa PMD, y también proporciona temporización para las señales de información. Su especificación define:

codificar información de acuerdo con el esquema 4B/5B;

reglas de temporización de señales;

requisitos para la estabilidad de la frecuencia de reloj de 125 MHz;

Reglas para convertir información de formato paralelo a serial.

La capa MAC es responsable del control de acceso a la red y de recibir y procesar tramas de datos. Define los siguientes parámetros:

Protocolo de transferencia de tokens.

Reglas para capturar y retransmitir un token.

Formación de cuadros.

Reglas para generar y reconocer direcciones.

Reglas para calcular y verificar una suma de control de 32 bits.

La capa SMT realiza todas las funciones de gestión y supervisión de todas las demás capas de la pila de protocolos FDDI. Cada nodo de la red FDDI participa en la gestión del anillo. Por lo tanto, todos los hosts intercambian tramas SMT especiales para administrar la red. La especificación SMT define lo siguiente:

Algoritmos para la detección de errores y recuperación de fallas.

Reglas para monitorear el funcionamiento del anillo y las estaciones.

Gestión de anillos.

Procedimientos de inicialización del anillo.

La tolerancia a fallos de las redes FDDI se proporciona mediante la gestión de la capa SMT por otras capas: utilizando la capa PHY, se eliminan los fallos de la red por razones físicas, por ejemplo, debido a una rotura de cable, y utilizando la capa MAC, los fallos lógicos de la red, por ejemplo. , la pérdida de la ruta de transferencia del token interno deseado y de las tramas de datos entre los puertos del concentrador.

Expresar.

Los desarrolladores de tecnología intentaron implementar lo siguiente:

· Aumentar la tasa de bits de transferencia de datos hasta 100 Mb/s;

· Aumentar la tolerancia a fallas de la red debido a los procedimientos estándar para restaurarla después de fallas de varios tipos: daños en el cable, operación incorrecta de un nodo, concentrador, alto nivel de ruido en la línea, etc.;

· Aproveche al máximo el ancho de banda potencial de la red para el tráfico asíncrono y síncrono.

En base a esto, la ventaja de la tecnología FDDI es la combinación de varias propiedades que son muy importantes para las redes locales:

1. alto grado de tolerancia a fallas;

2. La capacidad de cubrir grandes áreas, hasta los territorios de las grandes ciudades;

3. Intercambio de datos de alta velocidad;

4. Acceso determinista, que permite la transferencia de aplicaciones sensibles a la demora;

5. Mecanismo flexible para distribuir el ancho de banda del anillo entre estaciones;

6. Posibilidad de trabajo en el factor de carga del anillo cercano a uno;

7. La capacidad de traducir fácilmente el tráfico FDDI en gráficos de protocolos tan populares como Ethernet y Token Ring debido a la compatibilidad de los formatos de dirección de la estación y el uso de una subcapa LLC común.

Hasta el momento, FDDI es la única tecnología que ha logrado combinar todas estas propiedades. En otras tecnologías, estas propiedades también ocurren, pero no en combinación. Por ejemplo, la tecnología Fast Ethernet también tiene una tasa de transferencia de datos de 100 Mbps, pero no permite restaurar la red después de una sola rotura de cable y no permite trabajar con un factor de carga de red alto (si no lo hace). tener en cuenta la conmutación Fast Ethernet).

La figura muestra la estructura de protocolo de la tecnología FDDI en comparación con el modelo OSI de siete capas. FDDI define el protocolo de capa física y el protocolo de subcapa de acceso a medios (MAC) de la capa de enlace. Como muchas otras tecnologías LAN, FDDI utiliza el protocolo de control de enlace de datos (LLC) 802.2 definido en los estándares IEEE 802.2 e ISO 8802.2. FDDI utiliza el primer tipo de procedimientos LLC, en los que los nodos operan en modo datagrama, sin conexión y sin recuperar tramas perdidas o corruptas.

La capa física se divide en dos subcapas: la subcapa PHY (física) independiente de los medios y la subcapa PMD (dependiente de medios físicos) dependiente de los medios. El funcionamiento de todos los niveles está controlado por el protocolo de gestión de estaciones SMT (Station Management).

La capa PMD proporciona los medios necesarios para transferir datos de una estación a otra a través de fibra. Su especificación define:

Requisitos de potencia óptica y fibra óptica multimodo de 62,5/125 µm.

Requisitos para conmutadores de derivación óptica y transceptores ópticos.

Parámetros de conectores ópticos MIC (Conector de interfaz de medios), su marcado.

La longitud de onda de 1300 nanómetros a la que operan los transceptores.

Representación de señales en fibras ópticas según el método NRZI.

La capa PHY realiza la codificación y decodificación de los datos que circulan entre la capa MAC y la capa PMD, y también proporciona temporización para las señales de información. Su especificación define:

codificar información de acuerdo con el esquema 4B/5B;

reglas de temporización de señales;

requisitos para la estabilidad de la frecuencia de reloj de 125 MHz;

Reglas para convertir información de formato paralelo a serial.

La capa MAC es responsable del control de acceso a la red y de recibir y procesar tramas de datos. Define los siguientes parámetros:

Protocolo de transferencia de tokens.

Reglas para capturar y retransmitir un token.

Formación de cuadros.

Reglas para generar y reconocer direcciones.

Reglas para calcular y verificar una suma de control de 32 bits.

La capa SMT realiza todas las funciones de gestión y supervisión de todas las demás capas de la pila de protocolos FDDI. Cada nodo de la red FDDI participa en la gestión del anillo. Por lo tanto, todos los hosts intercambian tramas SMT especiales para administrar la red. La especificación SMT define lo siguiente:

Algoritmos para la detección de errores y recuperación de fallas.

Reglas para monitorear el funcionamiento del anillo y las estaciones.

Gestión de anillos.

Procedimientos de inicialización del anillo.

La tolerancia a fallas de las redes FDDI se asegura controlando la capa SMT por otras capas: usando la capa PHY, las fallas de la red se eliminan por razones físicas, por ejemplo, debido a una rotura de cable, y usando la capa MAC, las fallas lógicas de la red, por ejemplo. , la pérdida de la ruta de transferencia del token interno deseado y de las tramas de datos entre los puertos del concentrador.

Expresar.

Los desarrolladores de tecnología intentaron implementar lo siguiente:

· Aumentar la tasa de bits de transferencia de datos hasta 100 Mb/s;

· Aumentar la tolerancia a fallas de la red debido a los procedimientos estándar para restaurarla después de fallas de varios tipos: daños en el cable, operación incorrecta de un nodo, concentrador, un alto nivel de interferencia en la línea, etc.;

· Aproveche al máximo el ancho de banda potencial de la red para el tráfico asíncrono y síncrono.

En base a esto, la ventaja de la tecnología FDDI es la combinación de varias propiedades que son muy importantes para las redes locales:

1. alto grado de tolerancia a fallas;

2. La capacidad de cubrir grandes áreas, hasta los territorios de las grandes ciudades;

3. Intercambio de datos de alta velocidad;

4. Acceso determinista, que permite la transferencia de aplicaciones sensibles a la demora;

5. Mecanismo flexible para distribuir el ancho de banda del anillo entre estaciones;

6. Posibilidad de trabajo en el factor de carga del anillo cercano a uno;

7. La capacidad de traducir fácilmente el tráfico FDDI en gráficos de protocolos tan populares como Ethernet y Token Ring debido a la compatibilidad de los formatos de dirección de la estación y el uso de una subcapa LLC común.

Hasta el momento, FDDI es la única tecnología que ha logrado combinar todas estas propiedades. En otras tecnologías, estas propiedades también ocurren, pero no en combinación. Por ejemplo, la tecnología Fast Ethernet también tiene una tasa de transferencia de datos de 100 Mbps, pero no permite restaurar la red después de una sola rotura de cable y no permite trabajar con un factor de carga de red alto (si no lo hace). tener en cuenta la conmutación Fast Ethernet).

Las desventajas incluyen una: el alto costo del equipo. Hay que pagar un precio por esta combinación única de funciones: la tecnología FDDI sigue siendo la tecnología de 100 Mbit más cara. Por ello, sus principales áreas de aplicación son los backbones de campus y edificios, así como la conexión de servidores corporativos. En estos casos, los costos están justificados: la columna vertebral de la red debe ser tolerante a fallas y rápida, lo mismo se aplica a un servidor construido sobre la base de una costosa plataforma multiprocesador y que atiende a cientos de usuarios. Debido al alto costo del hardware, las soluciones basadas en FDDI son inferiores a las soluciones Fast Ethernet en la construcción de LAN pequeñas, cuando el estándar Fast Ethernet proporciona la solución óptima.

En Rusia, continúa el proceso de introducción intensiva de redes de área local (LAN) nuevas y de modernización de las existentes. El tamaño creciente de las redes, los sistemas de software de aplicación que requieren velocidades de intercambio de información cada vez mayores, los requisitos cada vez mayores de confiabilidad y tolerancia a fallas nos obligan a buscar una alternativa a las redes Ethernet y Arcnet tradicionales. Un tipo de red de alta velocidad es FDDI (Interfaz de datos distribuidos por fibra). El artículo discute las posibilidades de utilizar FDDI en la construcción de sistemas informáticos corporativos.

Según los pronósticos de Peripheral Strategies en todo el mundo para 1997 a local Red de computadoras más del 90% de todos Computadoras personales(actualmente - 30-40%). Los sistemas informáticos en red se están convirtiendo en un medio integral de producción de cualquier organización o empresa. El acceso rápido a la información y su confiabilidad aumentan la probabilidad de que el personal tome las decisiones correctas y, en última instancia, la probabilidad de ganar en la competencia. Las empresas ven sus sistemas de control e información como un medio de superioridad estratégica sobre los competidores y ven la inversión en ellos como una inversión de capital.

Debido a que el procesamiento y la transmisión de información mediante computadoras son cada vez más rápidos y eficientes, existe una verdadera explosión de información. Las LAN están comenzando a fusionarse en redes distribuidas geográficamente, la cantidad de servidores, estaciones de trabajo y equipos periféricos conectados a la LAN está aumentando.

Hoy en Rusia, las redes informáticas de muchas grandes empresas y organizaciones son una o más LAN construidas sobre la base de los estándares Arcnet o Ethernet. El entorno operativo de la red suele ser NetWare v3.11 o v3.12 con uno o más servidores de archivos. Estas LAN no tienen ninguna conexión entre sí o están conectadas por un cable que opera en uno de estos estándares a través de enrutadores de software NetWare internos o externos.

Los sistemas operativos modernos y el software de aplicación requieren la transferencia de grandes cantidades de información para su trabajo. Al mismo tiempo, se requiere asegurar la transmisión de información a velocidades cada vez mayores ya distancias cada vez mayores. Por lo tanto, tarde o temprano, el rendimiento de las redes Ethernet y los puentes y enrutadores de software deja de satisfacer las crecientes necesidades de los usuarios, y estos comienzan a considerar la posibilidad de utilizar estándares más rápidos en sus redes. Uno de ellos es FDDI.

Cómo funciona una red FDDI

La red FDDI es un token ring de fibra óptica con una tasa de transferencia de datos de 100 Mbps.

El estándar FDDI fue desarrollado por el comité X3T9.5 del Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI). Redes FDDI compatibles con todos los fabricantes líderes Equipo de red. El comité ANSI X3T9.5 ahora se ha renombrado como X3T12.

El uso de fibra óptica como medio de propagación puede expandir significativamente el ancho de banda del cable y aumentar la distancia entre los dispositivos de la red.

Comparemos el rendimiento de las redes FDDI y Ethernet con acceso multiusuario. El nivel permitido de utilización de la red Ethernet está dentro del 35 % (3,5 Mbps) del rendimiento máximo (10 Mbps); de lo contrario, la probabilidad de colisiones no es demasiado alta y el rendimiento del cable se reducirá drásticamente. Para las redes FDDI, la utilización permitida puede alcanzar el 90-95 % (90-95 Mbps). Por lo tanto, el rendimiento de FDDI es aproximadamente 25 veces mayor.

La naturaleza determinista del protocolo FDDI (la capacidad de predecir el retraso máximo al transmitir un paquete a través de una red y la capacidad de proporcionar un ancho de banda garantizado para cada una de las estaciones) lo hace ideal para su uso en sistemas de control de red en tiempo real y en aplicaciones de tiempo crítico (por ejemplo, para transmisión de video) e información de sonido).

FDDI heredó muchas de sus propiedades clave de las redes Token Ring (estándar IEEE 802.5). En primer lugar, es una topología de anillo y un método de marcador para acceder al medio. Marcador: una señal especial que gira alrededor del anillo. La estación que recibió el token puede transmitir sus datos.

Sin embargo, FDDI también tiene una serie de diferencias fundamentales con Token Ring, lo que lo convierte en un protocolo más rápido. Por ejemplo, se ha cambiado el algoritmo de modulación de datos en la capa física. Token Ring utiliza un esquema de codificación Manchester que requiere duplicar el ancho de banda de la señal transmitida en relación con los datos transmitidos. FDDI implementa un algoritmo de codificación "cinco de cuatro" - 4V / 5V que proporciona la transmisión de cuatro bits de información por cinco bits transmitidos. Cuando se transmiten 100 Mbps de información por segundo, se transmiten físicamente a la red 125 Mbps, en lugar de los 200 Mbps, que serían necesarios al utilizar la codificación Manchester.

Control de acceso optimizado y medio (VAC). En Token Ring se basa en un bit, mientras que en FDDI se basa en el procesamiento paralelo de un grupo de cuatro u ocho bits transmitidos. Esto reduce los requisitos de rendimiento del hardware.

Físicamente, el anillo FDDI está formado por un cable de fibra óptica con dos ventanas conductoras de luz. Uno de ellos forma el anillo primario (primary ring), es el principal y se utiliza para la circulación de tokens de datos. La segunda fibra forma el anillo secundario, es redundante y no se usa en modo normal.

Las estaciones conectadas a la red FDDI se dividen en dos categorías.

Las estaciones Clase A tienen conexiones físicas a los anillos primario y secundario (Dual Attached Station - estación doblemente conectada);

2. Las estaciones de clase Y están conectadas solo al anillo principal (estación adjunta única: una vez conectada la estación) y están conectadas solo a través de dispositivos especiales llamados concentradores.

En la fig. En la figura 1 se muestra un ejemplo de conexión de un concentrador y estaciones de clases A y B en lazo cerrado, por donde circula el marcador. En la fig. La Figura 2 muestra una topología de red más compleja con una estructura ramificada (Ring-of-Trees - un anillo de árboles) formada por estaciones de clase B.

Los puertos de los dispositivos de red conectados a la red FDDI se clasifican en 4 categorías: puertos A, puertos B, puertos M y puertos S. El puerto A es el puerto que recibe datos del anillo principal y los envía al anillo secundario. El puerto B es el puerto que recibe datos del anillo secundario y los envía al anillo principal. Los puertos M (maestro) y S (esclavo) transmiten y reciben datos desde el mismo anillo. El puerto M se usa en el concentrador para conectar la estación adjunta única a través del puerto S.

El estándar X3T9.5 tiene una serie de limitaciones. La longitud total de un doble anillo de fibra óptica es de hasta 100 km. Se pueden conectar al anillo hasta 500 estaciones de clase A. La distancia entre nodos cuando se usa un cable de fibra óptica multimodo es de hasta 2 km, y cuando se usa un cable monomodo, está determinada principalmente por los parámetros de la fibra. y el equipo transceptor (puede alcanzar 60 o más km).

Tolerancia a fallas de las redes FDDI

El estándar ANSI X3T9.5 regula 4 propiedades básicas de tolerancia a fallos de las redes FDDI:

1. El sistema de cable en anillo con estaciones de clase A es tolerante a fallos ante una sola rotura de cable en cualquier parte del anillo. En la fig. La figura 3 muestra un ejemplo de roturas de fibra tanto primarias como secundarias en un cable de anillo. Las estaciones a ambos lados del acantilado reconfiguran el token y la ruta de datos conectando un anillo de fibra óptica secundario.

2. El concentrador detectará un corte de energía, una falla de una de las estaciones de clase B o un cable roto del concentrador a esa estación y la estación se desconectará del anillo.

3. Dos estaciones de clase B están conectadas a dos concentradores a la vez. Este tipo especial de conexión se denomina Dual Homing y se puede utilizar para la conexión tolerante a fallas (a fallas en el concentrador o en el sistema de cable) de estaciones de clase B duplicando la conexión al anillo principal. En el modo normal, el intercambio de datos ocurre solo a través de un concentrador. Si por alguna razón se pierde la conexión, entonces el intercambio se realizará a través del segundo hub.

4. Un corte de energía o falla de una de las estaciones de clase A no provocará que el resto de las estaciones conectadas al anillo fallen, ya que la señal luminosa se transmitirá pasivamente a la siguiente estación a través del interruptor óptico (Optical Bypass Switch). El estándar permite hasta tres estaciones apagadas ubicadas secuencialmente.

Los interruptores ópticos son fabricados por Molex y AMP.

Transmisión síncrona y asíncrona

Al conectarse a la red FDDI, las estaciones pueden transmitir sus datos al anillo en dos modos: sincrónico y asincrónico.

El modo síncrono se organiza de la siguiente manera. Durante la inicialización de la red, se determina el tiempo esperado de ida y vuelta del token: TTRT (Target Token Rotation Time). A cada estación que captura el token se le otorga un tiempo garantizado para transmitir sus datos al anillo. Después de este tiempo, la estación debe completar la transmisión y enviar el token al anillo.

Cada estación al momento de enviar un nuevo token enciende un cronómetro que mide el intervalo de tiempo hasta que el token regresa a ella - TRT (Token Rotation Timer). Si el token regresa a la estación antes del tiempo de derivación de TTRT esperado, entonces la estación puede extender el tiempo que tarda en enviar sus datos al anillo después del final de la transmisión síncrona. En esto se basa la transmisión asíncrona. El intervalo de tiempo adicional para la transmisión por parte de la estación será igual a la diferencia entre el esperado y el tiempo real saltando el anillo con un marcador.

A partir del algoritmo descrito anteriormente, se puede ver que si una o más estaciones no tienen suficientes datos para usar completamente el intervalo de tiempo para la transmisión síncrona, entonces el ancho de banda que no utilizan queda inmediatamente disponible para la transmisión asíncrona de otras estaciones.

sistema de cables

El subestándar FDDI PMD (capa dependiente del medio físico) define un cable de fibra óptica multimodo con un diámetro de 62,5/125 µm como sistema de cable básico. Se permite el uso de cables con diferente diámetro de fibra, por ejemplo: 50/125 micras. Longitud de onda - 1300 nm.

La potencia media de la señal óptica en la entrada de la estación debe ser de al menos -31 dBm. Con tal potencia de entrada, la probabilidad de error por bit al retransmitir datos por parte de la estación no debe exceder 2,5 * 10 -10 . Con un aumento en la potencia de la señal de entrada de 2 dBm, esta probabilidad debería disminuir a 10 -12 .

El estándar define el nivel máximo de pérdida de señal permitido en el cable como 11 dBm.

El subestándar FDDI SMF-PMD (capa dependiente del medio físico de fibra monomodo) define los requisitos para la capa física cuando se utiliza un cable de fibra óptica monomodo. En este caso, se suele utilizar un LED láser como elemento transmisor, y la distancia entre estaciones puede alcanzar los 60 o incluso 100 km.

Cisco Systems produce módulos FDDI para cable monomodo, por ejemplo, para sus enrutadores Cisco 7000 y AGS+. Los segmentos de cable monomodo y multimodo se pueden intercalar en un anillo FDDI. Para estos enrutadores Cisco, puede seleccionar módulos con las cuatro combinaciones de puertos: multimodo-multimodo, multimodo-monomodo, monomodo-multimodo, monomodo-monomodo.

Cabletron Systems Inc. lanza los repetidores Dual Attached - FDR-4000, que le permiten conectar un cable monomodo a una estación de clase A con puertos diseñados para funcionar en un cable multimodo. Estos repetidores permiten aumentar la distancia entre los nodos del anillo FDDI hasta 40 km.

El subestándar de la capa física CDDI (Interfaz de datos distribuidos de cobre) define los requisitos para la capa física cuando se usa blindado (IBM Tipo 1) y sin blindaje (Categoría 5) par trenzado. Esto simplifica enormemente el proceso de instalación del sistema de cableado y reduce el costo del mismo, los adaptadores de red y el equipo concentrador. Las distancias entre estaciones cuando se utilizan pares trenzados no deben exceder los 100 km.

Lannet Data Communications Inc. lanza módulos FDDI para sus concentradores, que le permiten trabajar en modo estándar, cuando el anillo secundario se usa solo para tolerancia a fallas en caso de rotura de cable, o en modo avanzado, cuando el anillo secundario también se usa para transmisión de datos. En el segundo caso, el ancho de banda del sistema de cable se amplía a 200 Mbps.

Conexión de equipos a la red FDDI

Hay dos formas principales de conectar computadoras a la red FDDI: directamente, y también a través de puentes o enrutadores a redes de otros protocolos.

Conexión directa

Este método de conexión se usa, por regla general, para conectar archivos, archivos y otros servidores, computadoras medianas y grandes a la red FDDI, es decir, componentes clave de la red que son los principales centros de cómputo que brindan servicios a muchos usuarios y requieren alta I /O velocidades a través de la red.

Las estaciones de trabajo se pueden conectar de la misma manera. Sin embargo, dado que los adaptadores de red para FDDI son muy costosos, este método se usa solo en los casos en que una alta velocidad de la red es un requisito previo para el funcionamiento normal de la aplicación. Ejemplos de tales aplicaciones: sistemas multimedia, transmisión de video y audio.

Para conectar computadoras personales a la red FDDI, se utilizan adaptadores de red especializados, que generalmente se insertan en una de las ranuras libres de la computadora. Dichos adaptadores son producidos por las siguientes empresas: 3Com, IBM, Microdyne, Network Peripherials, SysKonnect, etc. Hay tarjetas en el mercado para todos los buses comunes: ISA, EISA y Micro Channel; hay adaptadores para conectar estaciones de clase A o B para todo tipo de sistema de cable: fibra óptica, pares trenzados blindados y no blindados.

Todos los principales fabricantes de máquinas UNIX (DEC, Hewlett-Packard, IBM, Sun Microsystems y otros) proporcionan interfaces para conexión directa a las redes FDDI.

Conexión a través de puentes y enrutadores

Los puentes (puentes) y los enrutadores (enrutadores) le permiten conectarse a redes FDDI de otros protocolos, como Token Ring y Ethernet. Esto hace posible conectar de manera rentable una gran cantidad de estaciones de trabajo y otros equipos de red a FDDI en LAN nuevas y existentes.

Estructuralmente, los puentes y enrutadores se fabrican en dos versiones: en una forma terminada, que no permite un mayor crecimiento o reconfiguración del hardware (los llamados dispositivos independientes), y en forma de concentradores modulares.

Ejemplos de dispositivos independientes son el enrutador BR de Hewlett-Packard y el concentrador de conmutación cliente/servidor EIFO de Network Peripherals.

Los cubos modulares se utilizan en complejos grandes redes como dispositivos de red centrales. El concentrador es una carcasa con una fuente de alimentación y una placa de comunicación. Los módulos de comunicación de red se insertan en las ranuras del concentrador. El diseño modular de los concentradores facilita el montaje de cualquier configuración de LAN, combina sistemas de cable de varios tipos y protocolos. Las ranuras libres restantes se pueden utilizar para una mayor expansión de la LAN.

Muchas empresas fabrican hubs: 3Com, Cabletron, Chipcom, Cisco, Gandalf, Lannet, Proteon, SMC, SynOptics, Wellfleet y otras.

El concentrador es el nodo central de la LAN. Su falla puede paralizar toda la red, o al menos una parte significativa de ella. Por lo tanto, la mayoría de los fabricantes de concentradores toman medidas especiales para mejorar su tolerancia a fallas. Tales medidas son la redundancia de las fuentes de alimentación en modo de carga compartida o de espera en caliente, así como la capacidad de cambiar o reinstalar módulos sin apagar la alimentación (intercambio en caliente).

Para reducir el costo del concentrador, todos sus módulos se alimentan de una fuente de alimentación común. Los elementos de potencia de la fuente de alimentación son la causa más probable de su falla. Por lo tanto, la redundancia de la fuente de alimentación amplía significativamente el tiempo de actividad. Durante la instalación, cada una de las fuentes de alimentación del concentrador se puede conectar a una fuente separada fuente de poder ininterrumpible(UPS) en caso de fallas en el sistema de suministro de energía. Cada uno de los UPS es deseable para conectarse a la energía del hotel redes electricas de diferentes subestaciones.

La capacidad de cambiar o reinstalar módulos (que a menudo incluyen fuentes de alimentación) sin apagar el concentrador le permite reparar o expandir la red sin interrumpir el servicio para aquellos usuarios cuyos segmentos de red están conectados a otros módulos del concentrador.

Puentes FDDI a Ethernet

Los puentes operan en las dos primeras capas del modelo de interconexión de sistemas abiertos (física y de canal) y están diseñados para vincular múltiples LAN de protocolos de capa física únicos o diferentes, como Ethernet, Token Ring y FDDI.

De acuerdo con su principio de funcionamiento, los puentes se dividen en dos tipos (Enrutamiento de origen - enrutamiento de origen) requieren que el nodo emisor del paquete coloque información sobre la ruta de su enrutamiento en él. En otras palabras, cada estación debe tener capacidades integradas de enrutamiento de paquetes. El segundo tipo de puentes (Transparent Bridges - puentes transparentes) proporciona una comunicación transparente entre estaciones ubicadas en diferentes LAN, y todas las funciones de enrutamiento las realizan solo los propios puentes. A continuación, discutiremos solo tales puentes.

Todos los puentes pueden agregar a la tabla de direcciones (Aprender direcciones), enrutar y filtrar paquetes. Los puentes inteligentes también pueden filtrar paquetes según los criterios establecidos a través del sistema de gestión de red para mejorar la seguridad o el rendimiento.

Cuando un paquete de datos llega a uno de los puertos del puente, el puente debe reenviarlo al puerto al que está conectado el host de destino del paquete o simplemente filtrarlo si el host de destino está en el mismo puerto del que proviene el paquete. El filtrado evita el tráfico innecesario en otros segmentos de LAN.

Cada puente construye una tabla interna de direcciones físicas de los nodos conectados a la red. El proceso de llenado es el siguiente. Cada paquete tiene en su encabezado las direcciones físicas de los hosts de origen y destino. Habiendo recibido un paquete de datos en uno de sus puertos, el puente funciona de acuerdo con el siguiente algoritmo. En el primer paso, el puente verifica si su tabla interna contiene la dirección de host del remitente del paquete. De lo contrario, el puente lo ingresa en una tabla y le asocia el número de puerto por el que llegó el paquete. El segundo paso verifica si la dirección del nodo de destino está ingresada en la tabla interna. De lo contrario, el puente reenvía el paquete recibido a todas las redes conectadas a todos los demás puertos. Si la dirección del host de destino se encuentra en la tabla interna, el puente verifica si la LAN del host de destino está conectada al mismo puerto del que proviene el paquete o no. De lo contrario, el puente filtra el paquete y, de ser así, lo transmite solo al puerto al que está conectado el segmento de red con el host de destino.

Tres parámetros principales del puente:
- tamaño de la tabla de direcciones interna;
- velocidad de filtración;
- tasa de enrutamiento de paquetes.

El tamaño de la tabla de direcciones caracteriza el número máximo de dispositivos de red cuyo tráfico puede enrutar el puente. Los tamaños típicos de las tablas de direcciones oscilan entre 500 y 8000. ¿Qué sucede si la cantidad de nodos conectados excede el tamaño de la tabla de direcciones? Dado que la mayoría de los puentes almacenan en él las direcciones de red de los hosts que transmitieron sus paquetes por última vez, el puente "olvidará" gradualmente las direcciones de los hosts a medida que otros transmiten paquetes. Esto puede conducir a una disminución en la eficiencia del proceso de filtrado, pero no causará problemas fundamentales en la red.

El filtrado de paquetes y las tasas de enrutamiento caracterizan el rendimiento de un puente. Si están por debajo de la velocidad de paquetes máxima posible en la LAN, el puente puede provocar una degradación de la latencia y el rendimiento. Si es más alto, entonces el costo del puente es más alto que el mínimo requerido. Calculemos cuál debería ser el rendimiento del puente para conectar varias LAN de protocolo Ethernet a FDDI.

Calculemos la máxima intensidad posible de paquetes en la red Ethernet. La estructura de los paquetes Ethernet se muestra en la Tabla 1. La longitud mínima del paquete es de 72 bytes o 576 bits. El tiempo necesario para transmitir un bit a través de una LAN Ethernet a 10 Mbps es de 0,1 µs. Entonces el tiempo de transmisión de la longitud mínima del paquete será 57.6*10 -6 seg. El estándar Ethernet requiere una pausa entre paquetes de 9,6 µs. Entonces el número de paquetes transmitidos en 1 segundo será 1/((57.6+9.6)*10 -6 )=14880 paquetes por segundo.

Si el puente conecta N redes de protocolo Ethernet a la red FDDI, entonces, respectivamente, sus tasas de filtrado y enrutamiento deben ser iguales a N * 14880 paquetes por segundo.

Tabla 1.
Estructura de paquetes en redes Ethernet.

En el lado del puerto FDDI, la tasa de filtrado de paquetes debería ser mucho mayor. Para que el puente no degrade el rendimiento de la red, debe ser de unos 500.000 paquetes por segundo.

De acuerdo con el principio de transmisión de paquetes, los puentes se dividen en puentes de encapsulación y puentes traslacionales.Los paquetes de la capa física de una LAN se transfieren completamente a los paquetes de la capa física de otra LAN. Después de pasar por la segunda LAN, otro puente similar elimina el caparazón del protocolo intermedio y el paquete continúa su movimiento en su forma original.

Dichos puentes permiten conectar dos LAN Ethernet mediante una red troncal FDDI. Sin embargo, en este caso, FDDI solo se utilizará como medio de transmisión, y las estaciones conectadas a redes Ethernet no "verán" estaciones conectadas directamente a la red FDDI.

Los puentes del segundo tipo convierten de un protocolo de capa física a otro. Eliminan el encabezado y la sobrecarga final de un protocolo y transfieren datos a otro protocolo. Tal conversión tiene una ventaja significativa: FDDI puede usarse no solo como medio de transmisión, sino también para la conexión directa de equipos de red, visible de forma transparente para las estaciones conectadas a redes Ethernet.

Por lo tanto, dichos puentes brindan transparencia a todas las redes sobre protocolos de red y de capa superior (TCP/IP, Novell IPX, ISO CLNS, DECnet Fase IV y Fase V, AppleTalk Fase 1 y Fase 2, Banyan VINES, XNS, etc.).

Uno mas característica importante puente: la presencia o ausencia de compatibilidad con el algoritmo de árbol de expansión (STA) IEEE 802.1D. A veces también se le conoce como el estándar de puente transparente (TBS).

En la fig. La figura 1 muestra una situación en la que hay dos rutas posibles entre LAN1 y LAN2: a través del puente 1 o del puente 2. Situaciones similares a estas se denominan bucles activos. Los bucles activos pueden causar serios problemas de red: los paquetes duplicados rompen la lógica protocolos de red y conducir a una disminución en el rendimiento del sistema de cable. STA impone el bloqueo de todos formas posibles, excepto uno. Sin embargo, en caso de problemas con la línea de comunicación principal, una de las rutas de respaldo se establecerá inmediatamente como activa.

Puentes inteligentes

Hasta ahora, hemos discutido las propiedades de los puentes arbitrarios. Los puentes inteligentes tienen una serie de características adicionales.

Para las grandes redes informáticas, uno de los problemas clave que determina su efectividad es reducir el costo de operación, el diagnóstico temprano Posibles problemas, reduciendo el tiempo de solución de problemas.

Para ello se utilizan sistemas de gestión de red centralizados. Por regla general, funcionan utilizando el protocolo SNMP (Simple Network Management Protocol) y permiten al administrador de la red desde su lugar de trabajo:
- configurar los puertos del concentrador;
- producir un conjunto de estadísticas y análisis de tráfico. Por ejemplo, para cada estación conectada a la red, puede obtener información sobre la última vez que envió paquetes a la red, la cantidad de paquetes y bytes recibidos por cada estación con una LAN diferente a la que está conectada, el número de transmisiones enviadas (broadcast) paquetes, etc.;

Instale filtros adicionales en los puertos del concentrador por números de LAN o por direcciones físicas de dispositivos de red para mejorar la protección contra el acceso no autorizado a los recursos de la red o para mejorar la eficiencia de los segmentos LAN individuales;
- recibir rápidamente mensajes sobre todos los problemas emergentes en la red y localizarlos fácilmente;
- realizar diagnósticos de módulos concentradores;
- ver en forma grafica imagen de los paneles frontales de los módulos instalados en concentradores remotos, incluido el estado actual de los indicadores (esto es posible debido a que el software reconoce automáticamente qué módulo está instalado en cada ranura particular del concentrador y recibe información sobre el estado actual de todos los puertos del módulo);
- ver el registro del sistema, que registra automáticamente información sobre todos los problemas con la red, el momento de encender y apagar estaciones de trabajo y servidores, y todos los demás eventos importantes para el administrador.

Estas características son comunes a todos los puentes y enrutadores inteligentes. Algunos de ellos (por ejemplo, el sistema de prisma de Gandalf) también tienen las siguientes funciones avanzadas importantes:

1. Prioridades del protocolo. Según protocolos separados. capa de red algunos concentradores actúan como enrutadores. En este caso, se puede soportar el establecimiento de prioridades de unos protocolos sobre otros. Por ejemplo, puede configurar TCP/IP para que tenga prioridad sobre todos los demás protocolos. Esto significa que los paquetes TCP/IP se transmitirán primero (esto es útil en caso de que el ancho de banda del sistema de cable sea insuficiente).

2. Protección contra "tormentas de difusión"(tormenta de transmisión). Uno de defectos característicos equipos de red y errores en software- generación espontánea con una alta intensidad de paquetes de difusión, es decir, paquetes dirigidos a todos los demás dispositivos conectados a la red. La dirección de red del host de destino de dicho paquete consta de solo unos. Habiendo recibido dicho paquete en uno de sus puertos, el puente debe dirigirlo a todos los demás puertos, incluido el puerto FDDI. En el modo normal, los sistemas operativos utilizan dichos paquetes con fines de servicio, por ejemplo, para enviar mensajes sobre la aparición de un nuevo servidor en la red. Sin embargo, con una alta intensidad de su generación, ocuparán inmediatamente todo el ancho de banda. El puente brinda protección contra la congestión de la red al incluir un filtro en el puerto desde el cual se reciben dichos paquetes. El filtro no pasa paquetes de difusión y otras LAN, por lo que protege el resto de la red de sobrecargas y mantiene su rendimiento.

3. Recopilación de estadísticas en el "¿Qué pasaría si?" Esta opción le permite instalar virtualmente filtros en los puertos del puente. En este modo, el filtrado no se realiza físicamente, pero se recopilan estadísticas sobre los paquetes que se filtrarían si los filtros estuvieran realmente habilitados. Esto le permite al administrador evaluar previamente las consecuencias de encender el filtro, lo que reduce la posibilidad de errores cuando las condiciones de filtrado se configuran incorrectamente y sin provocar fallas en el funcionamiento de los equipos conectados.

Ejemplos de uso de FDDI

Aquí hay dos de los ejemplos más típicos del posible uso de redes FDDI.

Aplicaciones cliente-servidor. FDDI se utiliza para conectar equipos que requieren un ancho de banda amplio desde una LAN. Por lo general, estos son servidores de archivos NetWare, máquinas UNIX y mainframes grandes. Además, como se indicó anteriormente, algunas estaciones de trabajo que requieren altas tasas de intercambio de datos también se pueden conectar directamente a la red FDDI.

Las estaciones de trabajo de los usuarios se conectan a través de puentes FDDI-Ethernet multipuerto. El puente realiza filtrado y transmisión de paquetes no solo entre FDDI y Ethernet, sino también entre diferentes redes Ethernet. El paquete de datos solo se transmitirá al puerto donde se encuentra el nodo de destino, ahorrando el ancho de banda de otras LAN. Desde el lado de las redes Ethernet, su interacción es equivalente a la comunicación a través del backbone (backbone), solo que en este caso no existe físicamente en forma de un sistema de cable distribuido, sino que está enteramente concentrado en un puente multipuerto (Collapsed Backbone o Columna vertebral en una caja).

Tecnología FDDI (interfaz de datos distribuidos de fibra)- La interfaz de datos distribuidos de fibra óptica es la primera tecnología LAN en la que el medio de transmisión de datos es un cable de fibra óptica.

Los trabajos de creación de tecnologías y dispositivos para el uso de canales de fibra óptica en redes locales comenzaron en la década de los 80, poco después del inicio de la operación industrial de dichos canales en redes territoriales. El grupo de problemas XZT9.5 del Instituto ANSI se desarrolló en el período de 1986 a 1988. las versiones iniciales del estándar FDDI, que prevé la transmisión de tramas a una velocidad de 100 Mbit/s sobre un doble anillo de fibra óptica de hasta 100 km de longitud.

La tecnología FDDI se basa en gran medida en la tecnología Token Ring, desarrollando y mejorando sus ideas principales. Los desarrolladores de la tecnología FDDI se fijaron como máxima prioridad los siguientes objetivos:

Aumente la tasa de bits de transferencia de datos a 100 Mbps;

Aumente la tolerancia a fallas de la red debido a los procedimientos estándar para restaurarla después de fallas de varios tipos: daños en el cable, operación incorrecta del nodo, concentrador, ocurrencia de un alto nivel de interferencia en la línea, etc.;

Aproveche al máximo el ancho de banda potencial

capacidad de red para tráfico asíncrono y síncrono (sensible a demoras).

La red FDDI se construye sobre la base de dos anillos de fibra óptica, que forman las rutas de transmisión de datos principal y de respaldo entre los nodos de la red. Tener dos anillos es la forma principal de aumentar la resiliencia en una red FDDI, y los nodos que deseen aprovechar este potencial de mayor confiabilidad deben conectarse a ambos anillos.

En el modo normal de la red, los datos pasan a través de todos los nodos y todas las secciones del cable solo por el anillo primario (Principal), este modo se denomina modo Thru - "a través" o "tránsito". El anillo secundario (Secundario) no se utiliza en este modo.

En caso de algún tipo de falla en la que parte del anillo primario no pueda transmitir datos (por ejemplo, una rotura de cable o una falla de nodo), el anillo primario se combina con el secundario (ver figura), formando nuevamente un solo anillo. Este modo de funcionamiento de la red se denomina Wrap, es decir, anillos "plegables" o "plegables". La operación de plegado se realiza mediante hubs y/o adaptadores de red FDDI. Para simplificar este procedimiento, los datos en el anillo primario siempre se transmiten en una dirección (en los diagramas, esta dirección se muestra en sentido contrario a las agujas del reloj) y en el secundario, en la dirección opuesta (se muestra en el sentido de las agujas del reloj). Por lo tanto, cuando se forma un anillo común a partir de dos anillos, los transmisores de las estaciones aún permanecen conectados a los receptores de las estaciones vecinas, lo que hace posible transmitir y recibir correctamente la información de las estaciones vecinas.

Características del método de acceso.

Para la transmisión de tramas síncronas, la estación siempre tiene derecho a adquirir el token cuando llega. El tiempo de mantenimiento del marcador tiene un valor fijo predeterminado. Si la estación del anillo FDDI necesita transmitir una trama asíncrona (el tipo de trama está determinado por los protocolos de las capas superiores), entonces para averiguar la posibilidad de capturar el token en su próxima aparición, la estación debe medir el intervalo de tiempo que ha pasado desde la llegada anterior del token. Este intervalo se denomina Tiempo de rotación del token (TRT). El intervalo TRT se compara con otro valor: el tiempo de rotación de token máximo permitido alrededor del anillo T_Opr. Mientras que en la tecnología Token Ring el tiempo máximo permitido de rotación del token es un valor fijo (2,6 s en base a 260 estaciones en el anillo), en la tecnología FDDI las estaciones acuerdan el valor T_Opr durante la inicialización del anillo. Cada estación puede ofrecer su propio valor de T_Opr, por lo que se establece el mínimo de los tiempos ofrecidos por las estaciones para el anillo.

Tecnología de tolerancia a fallas.

Para garantizar la tolerancia a fallas, el estándar FDDI prevé la creación de dos anillos de fibra óptica: primario y secundario.

El estándar FDDI permite dos tipos de conexión de estaciones a la red:

La conexión simultánea a los anillos primario y secundario se denomina conexión dual: conexión dual, DA.

La conexión solo al anillo primario se denomina conexión única - Single Attachment, SA.

El estándar FDDI prevé la presencia de nodos finales en la red: estaciones (Estación), así como concentradores (Concentrador). Para estaciones y concentradores, se permite cualquier tipo de conexión de red, tanto simple como doble. En consecuencia, dichos dispositivos tienen los nombres correspondientes: SAS (Estación de conexión única), DAS (Estación de conexión doble), SAC (Concentrador de conexión única) y DAC (Concentrador de conexión doble).

Por lo general, los concentradores tienen dos cables y las estaciones un solo cable, como se muestra en la figura, aunque esto no es obligatorio. Para facilitar la conexión adecuada de los dispositivos a la red, sus conectores están marcados. Los conectores de tipo A y B deben ser para dispositivos con conexión dual, se dispone de un conector M (Master) para un concentrador para conexión única de una estación, en el que el conector de acoplamiento debe ser de tipo S (Slave).

La capa física se divide en dos subcapas: la subcapa PHY (física) independiente de los medios y la subcapa PMD (dependiente de medios físicos) dependiente de los medios.

13. Sistema de cableado estructurado /SCS/. Jerarquía en el sistema de cable. Elección del tipo de cable para diferentes subsistemas.

Sistema de cableado estructurado (SCS): la base física de la infraestructura de información de la empresa, que le permite reunir sistema único muchos servicios de información para varios propósitos: computación local y redes telefonicas, sistemas de seguridad, video vigilancia, etc.

SCS es un sistema de cable jerárquico de un edificio o un grupo de edificios, dividido en subsistemas estructurales. Consiste en un conjunto de cables de cobre y ópticos, paneles transversales, cordones de conexión, conectores de cables, jacks modulares, tomas de información y equipos auxiliares. Todos estos elementos están integrados en un solo sistema y funcionan de acuerdo con ciertas reglas.

Un sistema de cable es un sistema cuyos elementos son cables y componentes que están conectados al cable. Los componentes de cable incluyen todos los equipos de conmutación pasivos utilizados para conectar o terminar físicamente (terminar) un cable: enchufes de telecomunicaciones en lugares de trabajo, cruces y paneles de conexión (jerga: "paneles de conexión") en instalaciones de telecomunicaciones, acoplamientos y empalmes;

Estructurado. Una estructura es cualquier conjunto o combinación de partes constituyentes relacionadas y dependientes. El término “estructurado” significa, por un lado, la capacidad del sistema para soportar varias aplicaciones de telecomunicaciones (voz, datos y video), por otro lado, la capacidad de utilizar varios componentes y productos de diferentes fabricantes, y por otro tercero, la capacidad de implementar el llamado entorno multimedia, en el que se utilizan varios tipos de medios de transmisión: cable coaxial, UTP, STP y fibra óptica. La estructura del sistema de cableado está determinada por la infraestructura. tecnologías de la información, TI (Tecnología de la información), es ella quien dicta el contenido de un proyecto de cableado particular de acuerdo con los requisitos del usuario final, independientemente del equipo activo que se pueda utilizar posteriormente.

14. Adaptadores de red /CA/. Funciones y características de las SA. Clasificación SA. Principio de funcionamiento.

Adaptadores de red actuar como una interfaz física entre la computadora y el cable de red. Por lo general, se insertan en las ranuras de expansión de las estaciones de trabajo y servidores. Para proporcionar una conexión física entre la computadora y la red, se conecta un cable de red al puerto apropiado en el adaptador después de instalarlo.

Funciones y características de los adaptadores de red.

El adaptador de red y su controlador en una red informática realizan la función de la capa física y la capa MAC. El adaptador de red y el controlador reciben y transmiten la trama. Esta operación se lleva a cabo en varias etapas. La mayoría de las veces, la interacción de los protocolos entre sí dentro de una computadora ocurre a través de búferes ubicados dentro de la RAM.

Se sabe que los adaptadores de red implementan protocolos y, según el protocolo con el que trabajan, los adaptadores se dividen en: adaptadores Ethernet, adaptadores FDDI, adaptadores Token Ring y muchos otros. La mayoría de los adaptadores Ethernet modernos admiten dos velocidades y, por lo tanto, también contienen el prefijo 10/100 en su nombre.

Antes de instalar un adaptador de red en una computadora, debe configurarlo. En el caso de que la computadora Sistema operativo y el propio adaptador de red admite el estándar Plug-and-Play, el adaptador y su controlador se configuran automáticamente. Si este estándar no es compatible, primero debe configurar el adaptador de red y luego aplicar exactamente los mismos parámetros al configurar el controlador. A este proceso mucho depende del fabricante del adaptador de red, así como de los parámetros y capacidades del bus para el que está destinado el adaptador.

Clasificación de adaptadores de red.

Se han observado cuatro generaciones en el desarrollo de adaptadores de red Ethernet. Para la fabricación de la primera generación de adaptadores, se utilizaron microcircuitos lógicos discretos, por lo que no eran muy fiables. Su memoria intermedia fue diseñada para un solo cuadro, lo que ya indica que su rendimiento fue muy bajo. Además, este tipo de adaptador de red se configuró mediante puentes, lo que significa manualmente.

Entonces, ya hemos señalado que la tecnología FDDI tomó mucho como base de la tecnología anillo de fichas desarrollar y mejorar sus ideas. Desarrolladores de tecnología FDDI establecer los siguientes objetivos como prioridades principales:

primero, - aumentar la tasa de bits de transmisión de datos a 100Mbps;

en segundo lugar, aumentar la tolerancia a fallas de la red debido a los procedimientos estándar para restaurarla después de fallas de varios tipos: daños en el cable, operación incorrecta del nodo, concentrador, ocurrencia de un alto nivel de interferencia en la línea, etc.;

Y también, para maximizar el ancho de banda potencial de la red para el tráfico asíncrono y síncrono (sensible a los retrasos).

Red FDDI construido sobre la base dos anillos de fibra óptica que forman básico y repuesto rutas de transferencia de datos entre los nodos de la red.

Es la presencia de dos anillos lo que se ha convertido en la principal forma de aumentar la tolerancia a fallas en la red. FDDI. Los nodos que deseen aprovechar este potencial de mayor confiabilidad deben estar conectados a ambos anillos. Ahora consideraremos esta característica de construir una red.

En el funcionamiento normal de la red, los datos pasan a través de todos los nodos y todas las secciones del cable solo en el primario. (primario) anillos

Este modo se llama modo Thru - "a través de" o "tránsito". anillo secundario (Secundario) no se utiliza en este modo.

En el caso de algún tipo de falla en la que parte del anillo principal no pueda transmitir datos (por ejemplo, una rotura de cable o una falla de nodo), el anillo principal se fusiona con el secundario para formar un solo anillo nuevamente.

Este modo de red se llama Envoltura, es decir, anillos "plegables" o "plegables".

Operación coagulación producidos mediante tecnología de concentradores y/o adaptadores de red FDDI.

Para simplificar este procedimiento, los datos en el anillo primario siempre se transmiten en una dirección (en los diagramas, esta dirección se muestra en sentido contrario a las agujas del reloj) y en el secundario, en la dirección opuesta (se muestra en el sentido de las agujas del reloj). Por lo tanto, cuando se forma un anillo común a partir de dos anillos, los transmisores de las estaciones aún permanecen conectados a los receptores de las estaciones vecinas, lo que hace posible transmitir y recibir correctamente la información de las estaciones vecinas.

Entonces, echemos un vistazo al funcionamiento de las estaciones en la red en términos generales. FDDI:

Anillos en redes FDDI, como en las redes 802.5 se consideran como un medio común de transmisión de datos compartidos, se define para ellos un método de acceso, muy cercano al método de acceso de las redes anillo de fichas y también llamado método de token ring.

Una estación puede comenzar a transmitir sus propios marcos de datos solo si ha recibido un marco especial de la estación anterior: un token de acceso (también llamado comúnmente token). Después de eso, puede transmitir sus marcos, si los tiene, durante un tiempo llamado tiempo de retención del token - Tiempo de retención del token (THT).

Después de la expiración del tiempo THT la estación debe completar la transmisión de su siguiente trama y pasar el token de acceso a la siguiente estación. Si al momento de aceptar el token, la estación no tiene tramas para transmitir por la red, inmediatamente emite el token de la siguiente estación. En línea FDDI cada estación tiene un vecino aguas arriba y un vecino aguas abajo determinados por sus enlaces físicos y la dirección de la transferencia de información.

Cada estación de la red recibe constantemente las tramas que le transmite el vecino anterior y analiza su dirección de destino. Si la dirección de destino no coincide con la suya, transmite la trama a su vecino posterior. Cabe señalar que si la estación ha capturado el token y transmite sus propios cuadros, durante este período de tiempo no transmite los cuadros entrantes, sino que los elimina de la red.

Si la dirección de la trama coincide con la dirección de la estación, entonces copia la trama en su búfer interno, verifica su corrección (principalmente por suma de verificación), pasa su campo de datos para su posterior procesamiento al protocolo anterior FDDI(por ejemplo, IP), y luego transmite el marco original a través de la red de la estación subsiguiente. En la trama transmitida a la red (así como en la trama anillo de fichas) la estación de destino nota tres signos: reconocimiento de dirección, copia de trama y ausencia o presencia de errores en la misma.

Después de eso, la trama continúa viajando a través de la red, siendo transmitida por cada nodo. La estación, que es la fuente de la trama para la red, es responsable de retirar la trama de la red después de que, habiendo dado una vuelta completa, la alcance de nuevo. En este caso, la estación de origen verifica las señales de la trama, si llegó a la estación de destino y si se dañó. El proceso de restauración de tramas de información no es responsabilidad del protocolo. FDDI, esto debe ser manejado por protocolos de capa superior.

Estructura de los protocolos tecnológicos FDDI en la proyección sobre el modelo de siete niveles OSI define el protocolo de capa física y el protocolo de subcapa de acceso a medios (MAC) de la capa de enlace. Como muchas otras tecnologías LAN, la tecnología FDDI utiliza el protocolo 802.2 subcapa de control de enlace de datos (LLC) definida en estándares IEEE 802.2 e ISO 8802.2. FDDI utiliza el primer tipo de procedimientos LLC, en el que los nodos funcionan en modo datagrama, sin establecer conexiones y sin recuperar tramas perdidas o corruptas.

en los estándares FDDI Se presta mucha atención a los diversos procedimientos que le permiten determinar la presencia de una falla en la red y luego realizar la reconfiguración necesaria.

Red FDDI puede restaurar completamente su rendimiento en caso de fallas únicas de sus elementos.

Con múltiples fallas, la red se divide en varias redes no relacionadas.

Tecnología FDDI complementa los mecanismos de detección de fallas tecnológicas anillo de fichas mecanismos para reconfigurar la ruta de transmisión de datos en la red, basados ​​en la presencia de enlaces de respaldo proporcionados por el segundo anillo.

Diferencias de métodos de acceso FDDI son esos tiempo de espera del marcador en línea FDDI no es un valor constante, como en la red anillo de fichas.

Aquí, este tiempo depende de la carga del anillo: con una carga pequeña, aumenta y con grandes sobrecargas, puede disminuir a cero.

Los cambios en el método de acceso solo afectan el tráfico asíncrono, que no es sensible a los pequeños retrasos de trama. Para el tráfico síncrono, el tiempo de espera del token sigue siendo un valor fijo.

El mecanismo de prioridad de cuadro que estaba presente en la tecnología. anillo de fichas, en tecnología FDDI ausente. Los desarrolladores de la tecnología decidieron que la división del tráfico en 8 niveles de prioridad redundantes y es suficiente simplemente dividir el tráfico en dos clases: asíncrono y sincrónico. El tráfico síncrono siempre recibe servicio, incluso si el anillo está congestionado.

De lo contrario, el reenvío de tramas entre las estaciones del anillo en el nivel MAC, como ya hemos considerado, es totalmente consistente con la tecnología anillo de fichas.

Estaciones FDDI use un algoritmo de liberación anticipada de tokens como redes anillo de fichas con velocidad 16 Mbps.

direcciones nivel MAC tener un estándar tecnologías formato IEEE 802.

Formato de cuadro FDDI también cerca del tamaño del marco anillo de fichas, las principales diferencias son la ausencia de campos prioritarios. Los signos de reconocimiento de direcciones, copia de marcos y errores le permiten guardar las redes existentes anillo de fichas procedimientos para el procesamiento de tramas por parte de la estación emisora, las estaciones intermedias y la estación receptora.

Formato de cuadro

PA - Preámbulo: 16 o más caracteres en blanco.

SD - Delimitador inicial: secuencia de "J" y "K".

FC - Frame Control: 2 caracteres responsables del tipo de información en el campo INFO

DA - Dirección de destino: 12 caracteres que indican a quién va dirigida la trama.

SA - Dirección de origen: 12 caracteres que indican la dirección de origen de la trama.

INFO - Campo de información: 0 a 4478 bytes de información.

FCS - Checksum (Frame Check Sequence): 8 caracteres CRC.

ED - Delimitador final

Formato de marcador

Así, a pesar de que la tecnología FDDI fue desarrollada y estandarizada por el instituto ANSI, y no por el comité IEEE, encaja perfectamente en la estructura de los estándares 802.

Por supuesto, después de todo, también hay características distintivas del estándar. ANSI - Tecnologías FDDI.

Una de esas características es que la tecnología FDDI otro destacado nivel de gestión de estación - Gestión de estación (SMT).

exactamente el nivel SMT realiza todas las funciones de gestión y supervisión de todas las demás capas de la pila de protocolos FDDI. Especificación SMT se define lo siguiente:

Algoritmos para la detección de errores y la recuperación de fallas;

Reglas para monitorear el funcionamiento del anillo y las estaciones;

Gestión de anillos;

Procedimientos de inicialización del anillo.

Participa en la gestión del ring. cada nodo redes FDDI. Por lo tanto, todos los nodos intercambian marcos SMT especiales para la gestión de la red.

Resistencia de la red FDDI Lo proporcionan protocolos de otros niveles: con ayuda de la capa física se eliminan los fallos de red por causas físicas, por ejemplo, por rotura de cable, y con ayuda de nivel MAC- fallas lógicas de la red, como la pérdida de la ruta interna adecuada para pasar el token y las tramas de datos entre los puertos del concentrador.

Entonces, hemos considerado las características más comunes de la tecnología. FDDI. Echemos un vistazo más de cerca a las características distintivas.

Características del método de acceso FDDI

Para la transmisión de tramas síncronas, la estación siempre tiene derecho a adquirir el token cuando llega. El tiempo de mantenimiento del marcador tiene un valor fijo predeterminado.

Si las estaciones del anillo FDDI Si es necesario transmitir una trama asíncrona (el tipo de trama está determinado por los protocolos de las capas superiores), entonces para conocer la posibilidad de capturar el token en su próxima llegada, la estación debe medir el intervalo de tiempo que tiene pasado desde la llegada anterior del token.

Este intervalo se llama tiempo de rotación del token (TRT).

Intervalo TRT comparado con otro valor el tiempo de respuesta máximo permitido del marcador a lo largo del anillo Т_0pr.

Si en tecnología anillo de fichas dijimos que el tiempo de respuesta máximo permitido del marcador es un valor fijo (2.6 s basado en 260 estaciones en el anillo), luego en tecnología FDDI las estaciones acuerdan un valor T_0pr durante la inicialización del anillo.

Cada estación puede ofrecer su valor T_0pr, como resultado, para el anillo, mínimo de los tiempos sugeridos por las estaciones.

Esta característica permite tener en cuenta las necesidades de aquellas aplicaciones que operan en las estaciones del anillo.

En general, las aplicaciones síncronas (en tiempo real) necesitan enviar datos a la red con más frecuencia en pequeños fragmentos, mientras que las aplicaciones asíncronas obtienen mejor acceso a la red con menos frecuencia, pero en grandes fragmentos. Se da preferencia a las estaciones que transmiten tráfico síncrono.

Así, en la siguiente llegada del token para la transmisión de una trama asíncrona, el tiempo de rotación real del token TRT se compara con el máximo T_0pr posible.

Si el anillo no está sobrecargado, entonces el marcador llega antes de que expire el intervalo T_0pr, es decir, TRT menor T_0pr.

En caso de TRT menor La estación T_Opr puede adquirir el token y enviar su trama (o tramas) al anillo.

El tiempo de retención del marcador TNT es igual a la diferencia T_0pr - TRT

Durante este tiempo, la estación envía tantas tramas asíncronas al anillo como puede.

Si el anillo está sobrecargado y el marcador llega tarde, entonces el intervalo TRT será mayor que T_0pr. En este caso, la estación no tiene derecho a adquirir el token para la trama asíncrona.

Si todas las estaciones en la red quieren transmitir solo tramas asíncronas, y el token ha dado una vuelta alrededor del anillo demasiado lento, entonces todas las estaciones omiten el token en el modo de repetición, el token rápidamente da el siguiente giro y en el siguiente ciclo. de funcionamiento, las estaciones ya tienen derecho a capturar el token y transmitir sus tramas.

Método de acceso FDDI para el tráfico asíncrono es adaptativo y regula bien la congestión temporal de la red.

Tolerancia a fallas de la tecnología FDDI

Para garantizar la tolerancia a fallos en el estándar FDDI se planea crear dos anillos de fibra óptica - Primaria y secundaria. en el estándar FDDI Se permiten dos tipos de conexión de estaciones a la red.

La conexión simultánea a los anillos primario y secundario se denomina conexión doble: Doble apego, D.A.. La conexión solo al anillo principal se denomina conexión única: Adjunto único SA.

en el estándar FDDI se proporciona la presencia de nodos finales en la red: estaciones (Estación), así como concentradores (Concentrador).

Para estaciones y concentradores, se permite cualquier tipo de conexión de red, tanto simple como doble. En consecuencia, dichos dispositivos tienen los nombres correspondientes: SAS (estación de conexión única), DAS (estación de conexión doble), SAC (concentrador de conexión única)yDAC (Concentrador de doble accesorio).

Por lo general, los concentradores tienen dos cables y las estaciones son de un solo cable, aunque esto no es obligatorio.

Generalmente conectado al anillo a través de un hub. Tienen un puerto que funciona para recibir y transmitir

Para facilitar la conexión adecuada de los dispositivos a la red, sus conectores están marcados.

Tipo de conectores Y y A debe ser para dispositivos con doble conexión, conector METRO(Master) está disponible en el concentrador para una conexión de una sola estación, para la cual el conector de acoplamiento debe ser del tipo S(esclavo).

DAS generalmente conectado al anillo a través de 2 puertos A y B, ambos tienen la capacidad de recibir y transmitir, lo que le permite conectarse a dos anillos.

Los concentradores permiten S.A.S. y DAS nodos para conectarse a la doble FDDI anillo. Los concentradores tienen METRO(maestro) puertos para conectar Puertos SAS y DAS, y también puede tener Puertos SAS y DAS.

En el caso de que se rompa un solo cable entre dispositivos de doble conexión, la red FDDI podrá continuar con el funcionamiento normal mediante la reconfiguración automática de las rutas de tramas internas entre los puertos del concentrador. Romper el cable dos veces resultará en dos redes aisladas FDDI. Cuando un cable se rompe a una estación con una sola conexión, se corta de la red y el anillo continúa funcionando debido a la reconfiguración de la ruta interna en el concentrador - puerto METRO, al que se conectó esta estación, se excluirá de la ruta común.

Para mantener la red en funcionamiento durante un corte de energía en estaciones con doble conexión, es decir, estaciones DAS, este último debe estar equipado con interruptores de derivación óptica (Interruptor de derivación óptica), que crean un bypass para los flujos de luz en caso de corte de energía, que reciben de la estación.

y por ultimo las estaciones DAS o centros CAD se puede conectar a dos puertos METRO uno o dos hubs, creando una estructura de árbol con enlaces primarios y secundarios. puerto predeterminado A admite el enlace principal y el puerto Y- reserva. Esta configuración se llama conexión. localización dual.

La tolerancia a fallas se mantiene a través del monitoreo continuo de nivel SMT hubs y estaciones detrás de los intervalos de tiempo de circulación de tokens y tramas, así como la presencia de una conexión física entre puertos vecinos en la red.

En línea FDDI no hay un monitor activo dedicado: todas las estaciones y concentradores son iguales, y si se detectan desviaciones de la norma, comienzan el proceso de reinicializar la red y luego reconfigurarla.

La reconfiguración de las rutas internas en concentradores y adaptadores de red se realiza mediante interruptores ópticos especiales que redirigen el haz de luz y tienen un diseño bastante complejo.