reti FDI . Protocolli, storia, status

In Russia, continua il processo di introduzione intensiva di nuove e modernizzazione delle reti locali (LAN) esistenti. Dimensioni crescenti delle reti, applicate sistemi software, che richiedono velocità di scambio di informazioni sempre più elevate, crescenti requisiti di affidabilità e tolleranza ai guasti ci stanno costringendo a cercare un'alternativa alle tradizionali reti Ethernet e Arcnet. Un tipo di rete ad alta velocità è FDDI (Fiber Distributed Data Interface).

Rete complessi informatici diventare un mezzo di produzione integrale di qualsiasi organizzazione o impresa. Accesso rapido alle informazioni, la sua affidabilità aumenta la probabilità di prendere le giuste decisioni da parte del personale e, in definitiva, la probabilità di vincere nella competizione. Nei loro manager e sistemi di informazione le imprese vedono i mezzi di superiorità strategica rispetto ai concorrenti e considerano l'investimento in essi come un investimento di capitale.

A causa del fatto che l'elaborazione e il trasferimento di informazioni tramite computer stanno diventando più veloci ed efficienti, c'è una vera esplosione di informazioni. Le LAN stanno iniziando a fondersi in reti geograficamente distribuite, il numero di server, workstation e periferiche collegate alla LAN è in aumento.

Oggi in Russia, le reti di computer di molte grandi imprese e organizzazioni sono una o più LAN costruite sulla base degli standard Arcnet o Ethernet. L'ambiente operativo di rete è tipicamente NetWare v3.12 o Windows NT con uno o più file server. Queste LAN non hanno alcuna connessione tra loro o sono collegate da un cavo che opera in uno di questi standard tramite router software NetWare interni o esterni.

I moderni sistemi operativi e software applicativi richiedono il trasferimento di grandi quantità di informazioni per il loro lavoro. Allo stesso tempo, è necessario garantire la trasmissione di informazioni ad alta velocità e su lunghe distanze. Pertanto, prima o poi, le prestazioni delle reti Ethernet e dei bridge e router software cessano di soddisfare le crescenti esigenze degli utenti, che iniziano a considerare la possibilità di utilizzare standard più veloci nelle loro reti. Uno di questi è FDDI.

Informazioni generali.

FDI (Interfaccia dati distribuiti in fibra- Interfaccia dati in fibra ottica) - uno standard per la trasmissione dei dati in una rete locale estesa su una distanza fino a 200 chilometri. In quest'area, la rete FDDI è in grado di supportare diverse migliaia di utenti.

La tecnologia FDDI si basa in gran parte sulla tecnologia Token Ring, sviluppando e migliorando le sue idee principali. Token ring - Tecnologia ad anello di rete locale (LAN) con "accesso token" - un protocollo di rete locale che risiede al livello di collegamento dati (DLL) del modello OSI. Una stazione può iniziare a trasmettere i propri frame di dati solo se ha ricevuto un frame speciale dalla stazione precedente: un token di accesso. Successivamente, può trasferire i suoi frame, se li ha, per un tempo chiamato token holding time - Token Holding Time (THT). Dopo la scadenza del tempo THT, la stazione deve completare la trasmissione del frame successivo e passare il token di accesso alla stazione successiva. Se, al momento dell'accettazione del token, la stazione non ha frame da trasmettere sulla rete, allora trasmette immediatamente il token della stazione successiva. In una rete FDDI, ogni stazione ha un vicino a monte e un vicino a valle determinato dai suoi collegamenti fisici e dalla direzione del trasferimento delle informazioni.

Ogni stazione della rete riceve costantemente i frame trasmessi dal vicino precedente e ne analizza l'indirizzo di destinazione. Se l'indirizzo di destinazione non corrisponde al proprio, trasmette il frame al successivo vicino. Va notato che se la stazione ha catturato il token e trasmette i propri frame, durante questo periodo di tempo non trasmette i frame in arrivo, ma li rimuove dalla rete.

Se l'indirizzo del frame corrisponde all'indirizzo della stazione, copia il frame nel suo buffer interno, ne verifica la correttezza (principalmente tramite checksum), passa il suo campo dati per un'ulteriore elaborazione a un protocollo che si trova al di sopra del livello FDDI (ad esempio, IP ), quindi trasmette il frame originale sulla rete della stazione successiva. In un frame trasmesso alla rete, la stazione di destinazione rileva tre segni: riconoscimento dell'indirizzo, copia del frame e assenza o presenza di errori in esso.

Successivamente, il frame continua a viaggiare attraverso la rete, trasmesso da ciascun nodo. La stazione, che è l'origine del frame per la rete, è responsabile della rimozione del frame dalla rete dopo che, dopo aver compiuto un giro completo, lo raggiunge di nuovo. In questo caso, la stazione di origine controlla i segni del frame, se ha raggiunto la stazione di destinazione e se è stato danneggiato. Il processo di ripristino dei frame di informazioni non è responsabilità del protocollo FDDI, questo dovrebbe essere gestito da protocolli di livello superiore.

La rete FDDI è costruita sulla base di due anelli in fibra ottica, che costituiscono i percorsi di trasmissione dati principale e di backup tra i nodi della rete. L'uso di due anelli è il modo principale per aumentare la tolleranza ai guasti in una rete FDDI e i nodi che lo desiderano devono essere collegati a entrambi gli anelli. Nella normale modalità di funzionamento della rete, i dati passano attraverso tutti i nodi e tutte le sezioni del cavo dell'anello primario (primario), quindi questa modalità è chiamata end-to-end o "transito". La suoneria secondaria (Secondary) non è utilizzata in questa modalità.

In caso di qualche forma di guasto in cui una parte dell'anello primario non è in grado di trasmettere dati (ad esempio, rottura di un cavo o guasto di un nodo), l'anello primario viene combinato con il secondario, formando nuovamente un unico anello. Questa modalità di rete è chiamata Avvolgere, cioè "piegare" o "piegare" gli anelli. L'operazione di piegatura viene eseguita dalle forze di concentratori e/o adattatori di rete FDI. Per semplificare questa procedura, i dati sull'anello primario vengono sempre trasmessi in senso antiorario e sul secondario in senso orario. Pertanto, quando un anello comune è formato da due anelli, i trasmettitori delle stazioni rimangono ancora collegati ai ricevitori delle stazioni vicine, il che rende possibile trasmettere e ricevere correttamente informazioni dalle stazioni vicine.

Poiché la rete FDDI utilizza il cavo in fibra ottica come mezzo di trasmissione, il momento dello sviluppo tecnologico è stato ampiamente ritardato a causa della lunga introduzione dei cavi in ​​fibra ottica e dell'eliminazione degli errori associati alla nuova tecnologia in fibra ottica.

Nel 1880, Alexander Bell brevettò un dispositivo che trasmetteva il parlato su una distanza fino a 200 metri utilizzando uno specchio che vibrava in sincronia con le onde sonore e modulava la luce riflessa. E solo negli anni '80 sono iniziati i lavori per la creazione di tecnologie e dispositivi convenzionali per l'utilizzo dei canali in fibra ottica in reti locali. I lavori per la generalizzazione dell'esperienza e lo sviluppo del primo standard in fibra ottica per reti locali si sono concentrati presso l'American State Standards Institute - ANSI, nell'ambito del comitato X3T9.5 creato a tale scopo.

Le versioni iniziali dei vari componenti dello standard FDDI furono sviluppate dal comitato X3T9.5 nel 1986-1988 e contemporaneamente apparvero le prime apparecchiature: adattatori di rete, hub, bridge e router che supportano questo standard.

Attualmente, la maggior parte delle tecnologie di rete supporta i cavi in ​​fibra ottica come una delle opzioni del livello fisico, ma FDDI rimane la tecnologia ad alta velocità più consolidata, i cui standard hanno superato la prova del tempo e sono ben consolidati, in modo che le apparecchiature di diversi produttori mostra un buon grado di compatibilità.

Protocolli FDI

La figura mostra la struttura del protocollo della tecnologia FDDI rispetto al modello OSI a sette strati. FDDI definisce il protocollo del livello fisico e il protocollo MAC (Media Access Sublayer) del livello di collegamento. Come molte altre tecnologie LAN, FDDI utilizza il protocollo 802.2 Data Link Control (LLC) definito negli standard IEEE 802.2 e ISO 8802.2. FDDI utilizza il primo tipo di procedure LLC, in cui i nodi operano in modalità datagramma, senza connessione e senza recupero di frame persi o danneggiati.

Il livello fisico è diviso in due sottolivelli: il sottolivello PHY (fisico) indipendente dal supporto e il sottolivello PMD (Physical Media Dependent) dipendente dal supporto. Il funzionamento di tutti i livelli è controllato dal protocollo di gestione delle stazioni SMT (Station Management).

Lo strato PMD fornisce i mezzi necessari per trasferire i dati da una stazione all'altra su fibra. La sua specifica definisce:

Requisiti di alimentazione ottica e fibra ottica multimodale da 62,5/125 µm.

Requisiti per interruttori di bypass ottici e ricetrasmettitori ottici.

Parametri dei connettori ottici MIC (Media Interface Connector), la loro marcatura.

La lunghezza d'onda di 1300 nanometri a cui operano i ricetrasmettitori.

Rappresentazione di segnali in fibre ottiche secondo il metodo NRZI.

Il livello PHY esegue la codifica e la decodifica dei dati che circolano tra il livello MAC e il livello PMD e fornisce anche la temporizzazione per i segnali informativi. La sua specifica definisce:

codificare le informazioni secondo lo schema 4B/5B;

regole di temporizzazione del segnale;

requisiti per la stabilità della frequenza di clock di 125 MHz;

regole per convertire le informazioni dalla forma parallela a quella seriale.

Il livello MAC è responsabile del controllo dell'accesso alla rete e della ricezione e dell'elaborazione dei frame di dati. Definisce i seguenti parametri:

Protocollo di trasferimento token.

Regole per l'acquisizione e l'inoltro di un token.

Formazione del telaio.

Regole per la generazione e il riconoscimento degli indirizzi.

Regole per il calcolo e la verifica di un checksum a 32 bit.

Il livello SMT esegue tutte le funzioni di gestione e monitoraggio di tutti gli altri livelli dello stack di protocollo FDDI. Ogni nodo della rete FDDI partecipa alla gestione dell'anello. Pertanto, tutti gli host si scambiano speciali frame SMT per gestire la rete. La specifica SMT definisce quanto segue:

Algoritmi per il rilevamento degli errori e il recupero dai guasti.

Regole per il monitoraggio del funzionamento dell'anello e delle stazioni.

Gestione dell'anello.

Procedure di inizializzazione dell'anello.

La tolleranza ai guasti delle reti FDDI viene fornita gestendo il livello SMT da altri livelli: utilizzando il livello PHY, i guasti di rete vengono eliminati per motivi fisici, ad esempio a causa di un'interruzione del cavo, e utilizzando il livello MAC, i guasti di rete logica, ad esempio , la perdita del percorso di trasferimento del token interno desiderato e dei frame di dati tra le porte dell'hub.

Stato.

Gli sviluppatori di tecnologia hanno cercato di implementare quanto segue:

· Aumentare il bit rate di trasferimento dati fino a 100 Mb/s;

· Aumentare la tolleranza ai guasti della rete grazie a procedure standard di ripristino dopo guasti di varia natura - danneggiamento del cavo, malfunzionamento di un nodo, hub, elevato livello di rumore sulla linea, ecc.;

· Sfruttare al massimo la potenziale larghezza di banda della rete sia per il traffico asincrono che per quello sincrono.

Sulla base di ciò, il vantaggio della tecnologia FDDI è la combinazione di diverse proprietà molto importanti per le reti locali:

1. alto grado di tolleranza ai guasti;

2. La capacità di coprire vaste aree, fino ai territori delle grandi città;

3. Scambio dati ad alta velocità;

4. Accesso deterministico, che consente il trasferimento di applicazioni sensibili al ritardo;

5. Meccanismo flessibile per la distribuzione della larghezza di banda dell'anello tra le stazioni;

6. Possibilità di lavorare al fattore di carico dell'anello vicino a uno;

7. La capacità di tradurre facilmente il traffico FDDI in grafici di protocolli popolari come Ethernet e Token Ring grazie alla compatibilità dei formati degli indirizzi delle stazioni e all'uso di un sottolivello LLC comune.

Finora, FDDI è l'unica tecnologia che è riuscita a combinare tutte queste proprietà. In altre tecnologie, queste proprietà si verificano anche, ma non in combinazione. Ad esempio, la tecnologia Fast Ethernet ha anche una velocità di trasferimento dati di 100 Mbps, ma non consente il ripristino della rete dopo una singola rottura del cavo e non consente di lavorare con un elevato fattore di carico della rete (se non si prendere in considerazione la commutazione Fast Ethernet).

La figura mostra la struttura del protocollo della tecnologia FDDI rispetto al modello OSI a sette strati. FDDI definisce il protocollo del livello fisico e il protocollo MAC (Media Access Sublayer) del livello di collegamento. Come molte altre tecnologie LAN, FDDI utilizza il protocollo 802.2 Data Link Control (LLC) definito negli standard IEEE 802.2 e ISO 8802.2. FDDI utilizza il primo tipo di procedure LLC, in cui i nodi operano in modalità datagramma, senza connessione e senza recupero di frame persi o danneggiati.

Il livello fisico è diviso in due sottolivelli: il sottolivello PHY (fisico) indipendente dal supporto e il sottolivello PMD (Physical Media Dependent) dipendente dal supporto. Il funzionamento di tutti i livelli è controllato dal protocollo di gestione delle stazioni SMT (Station Management).

Lo strato PMD fornisce i mezzi necessari per trasferire i dati da una stazione all'altra su fibra. La sua specifica definisce:

Requisiti di alimentazione ottica e fibra ottica multimodale da 62,5/125 µm.

Requisiti per interruttori di bypass ottici e ricetrasmettitori ottici.

Parametri dei connettori ottici MIC (Media Interface Connector), la loro marcatura.

La lunghezza d'onda di 1300 nanometri a cui operano i ricetrasmettitori.

Rappresentazione di segnali in fibre ottiche secondo il metodo NRZI.

Il livello PHY esegue la codifica e la decodifica dei dati che circolano tra il livello MAC e il livello PMD e fornisce anche la temporizzazione per i segnali informativi. La sua specifica definisce:

codificare le informazioni secondo lo schema 4B/5B;

regole di temporizzazione del segnale;

requisiti per la stabilità della frequenza di clock di 125 MHz;

regole per convertire le informazioni dalla forma parallela a quella seriale.

Il livello MAC è responsabile del controllo dell'accesso alla rete e della ricezione e dell'elaborazione dei frame di dati. Definisce i seguenti parametri:

Protocollo di trasferimento token.

Regole per l'acquisizione e l'inoltro di un token.

Formazione del telaio.

Regole per la generazione e il riconoscimento degli indirizzi.

Regole per il calcolo e la verifica di un checksum a 32 bit.

Il livello SMT esegue tutte le funzioni di gestione e monitoraggio di tutti gli altri livelli dello stack di protocollo FDDI. Ogni nodo della rete FDDI partecipa alla gestione dell'anello. Pertanto, tutti gli host si scambiano speciali frame SMT per gestire la rete. La specifica SMT definisce quanto segue:

Algoritmi per il rilevamento degli errori e il recupero dai guasti.

Regole per il monitoraggio del funzionamento dell'anello e delle stazioni.

Gestione dell'anello.

Procedure di inizializzazione dell'anello.

La tolleranza ai guasti delle reti FDDI è garantita controllando il livello SMT da altri livelli: utilizzando il livello PHY, i guasti di rete vengono eliminati per motivi fisici, ad esempio, a causa di un'interruzione del cavo, e utilizzando il livello MAC, i guasti di rete logica, ad esempio , la perdita del percorso di trasferimento del token interno desiderato e dei frame di dati tra le porte dell'hub.

Stato.

Gli sviluppatori di tecnologia hanno cercato di implementare quanto segue:

· Aumentare il bit rate di trasferimento dati fino a 100 Mb/s;

· Aumentare la tolleranza ai guasti della rete grazie a procedure standard di ripristino dopo guasti di varia natura - danneggiamento del cavo, errato funzionamento di un nodo, hub, elevato livello di interferenza sulla linea, ecc.;

· Sfruttare al massimo la potenziale larghezza di banda della rete sia per il traffico asincrono che per quello sincrono.

Sulla base di ciò, il vantaggio della tecnologia FDDI è la combinazione di diverse proprietà molto importanti per le reti locali:

1. alto grado di tolleranza ai guasti;

2. La capacità di coprire vaste aree, fino ai territori delle grandi città;

3. Scambio dati ad alta velocità;

4. Accesso deterministico, che consente il trasferimento di applicazioni sensibili al ritardo;

5. Meccanismo flessibile per la distribuzione della larghezza di banda dell'anello tra le stazioni;

6. Possibilità di lavorare al fattore di carico dell'anello vicino a uno;

7. La capacità di tradurre facilmente il traffico FDDI in grafici di protocolli popolari come Ethernet e Token Ring grazie alla compatibilità dei formati degli indirizzi delle stazioni e all'uso di un sottolivello LLC comune.

Finora, FDDI è l'unica tecnologia che è riuscita a combinare tutte queste proprietà. In altre tecnologie, queste proprietà si verificano anche, ma non in combinazione. Ad esempio, la tecnologia Fast Ethernet ha anche una velocità di trasferimento dati di 100 Mbps, ma non consente il ripristino della rete dopo una singola rottura del cavo e non consente di lavorare con un elevato fattore di carico della rete (se non si prendere in considerazione la commutazione Fast Ethernet).

Gli svantaggi includono uno: l'alto costo delle attrezzature. C'è un prezzo da pagare per questa combinazione unica di funzionalità: la tecnologia FDDI rimane la tecnologia a 100 Mbit più costosa. Pertanto, le sue principali aree di applicazione sono le dorsali di campus ed edifici, nonché la connessione dei server aziendali. In questi casi, i costi sono giustificati: la spina dorsale della rete deve essere tollerante ai guasti e veloce, lo stesso vale per un server costruito sulla base di una costosa piattaforma multiprocessore e che serve centinaia di utenti. A causa dell'elevato costo dell'hardware, le soluzioni basate su FDDI sono inferiori alle soluzioni Fast Ethernet nella costruzione di piccole LAN, quando lo standard Fast Ethernet fornisce la soluzione ottimale.

In Russia, continua il processo di introduzione intensiva di nuove e modernizzazione delle reti locali (LAN) esistenti. Le crescenti dimensioni delle reti, i sistemi software applicativi che richiedono velocità di scambio delle informazioni sempre più elevate, i crescenti requisiti di affidabilità e tolleranza ai guasti ci impongono di cercare un'alternativa alle tradizionali reti Ethernet e Arcnet. Un tipo di rete ad alta velocità è FDDI (Fiber Distributed Data Interface). L'articolo discute le possibilità di utilizzare FDDI nella costruzione di sistemi informatici aziendali.

Secondo le previsioni di Peripheral Strategies da tutto il mondo entro il 1997 a livello locale reti di computer più del 90% di tutti computer personale(attualmente - 30-40%). I sistemi informatici di rete stanno diventando un mezzo di produzione integrale di qualsiasi organizzazione o impresa. Il rapido accesso alle informazioni e la loro affidabilità aumentano la probabilità di prendere le giuste decisioni da parte del personale e, in ultima analisi, la probabilità di vincere la competizione. Le imprese vedono i loro sistemi di controllo e informazione come un mezzo di superiorità strategica rispetto ai concorrenti e vedono l'investimento in essi come un investimento di capitale.

A causa del fatto che l'elaborazione e la trasmissione di informazioni tramite computer stanno diventando più veloci ed efficienti, c'è una vera esplosione di informazioni. Le LAN stanno iniziando a fondersi in reti geograficamente distribuite, il numero di server, workstation e periferiche collegate alla LAN è in aumento.

Oggi in Russia, le reti di computer di molte grandi imprese e organizzazioni sono una o più LAN costruite sulla base degli standard Arcnet o Ethernet. L'ambiente operativo di rete è in genere NetWare v3.11 o v3.12 con uno o più file server. Queste LAN non hanno alcuna connessione tra loro o sono collegate da un cavo che opera in uno di questi standard tramite router software NetWare interni o esterni.

I moderni sistemi operativi e software applicativi richiedono il trasferimento di grandi quantità di informazioni per il loro lavoro. Allo stesso tempo, è necessario garantire la trasmissione delle informazioni a velocità sempre maggiori e su distanze sempre maggiori. Pertanto, prima o poi, le prestazioni delle reti Ethernet e dei bridge e router software cessano di soddisfare le crescenti esigenze degli utenti, che iniziano a considerare la possibilità di utilizzare standard più veloci nelle loro reti. Uno di questi è FDDI.

Come funziona una rete FDDI

La rete FDDI è un token ring in fibra ottica con una velocità di trasferimento dati di 100 Mbps.

Lo standard FDDI è stato sviluppato dal comitato X3T9.5 dell'American National Standards Institute (ANSI). Rete FDDI supportata da tutti i principali produttori apparecchiature di rete. Il comitato ANSI X3T9.5 è stato ora rinominato X3T12.

L'uso della fibra ottica come mezzo di propagazione può espandere notevolmente la larghezza di banda del cavo e aumentare la distanza tra i dispositivi di rete.

Confrontiamo il throughput delle reti FDDI ed Ethernet con l'accesso multiutente. Il livello consentito di utilizzo della rete Ethernet è entro il 35% (3,5 Mbps) del throughput massimo (10 Mbps), altrimenti la probabilità di collisioni non diventa troppo alta e il throughput del cavo diminuirà drasticamente. Per le reti FDDI, l'utilizzo consentito può raggiungere il 90-95% (90-95 Mbps). Pertanto, il throughput di FDDI è circa 25 volte superiore.

La natura deterministica del protocollo FDDI (la capacità di prevedere il ritardo massimo durante la trasmissione di un pacchetto su una rete e la capacità di fornire una larghezza di banda garantita per ciascuna delle stazioni) lo rende ideale per l'uso in sistemi di controllo di rete in tempo reale e in applicazioni time-critical (ad esempio, per la trasmissione video) e informazioni audio).

FDDI ha ereditato molte delle sue proprietà chiave dalle reti Token Ring (standard IEEE 802.5). Prima di tutto, è una topologia ad anello e un metodo marcatore per accedere al mezzo. Marker: un segnale speciale che ruota attorno all'anello. La stazione che ha ricevuto il token può trasmettere i propri dati.

Tuttavia, FDDI presenta anche una serie di differenze fondamentali rispetto a Token Ring, il che lo rende un protocollo più veloce. Ad esempio, l'algoritmo di modulazione dei dati a livello fisico è stato modificato. Token Ring utilizza uno schema di codifica Manchester che richiede il raddoppio della larghezza di banda del segnale trasmesso rispetto ai dati trasmessi. FDDI implementa un algoritmo di codifica "cinque su quattro" - 4V / 5V che fornisce la trasmissione di quattro bit di informazioni per cinque bit trasmessi. Quando si trasmettono 100 Mbps di informazioni al secondo, vengono trasmessi fisicamente alla rete 125 Mbps, anziché 200 Mbps, che sarebbero richiesti utilizzando la codifica Manchester.

Controllo degli accessi ottimizzato e medio (VAC). In Token Ring si basa su una base di bit, mentre in FDDI si basa sull'elaborazione parallela di un gruppo di quattro o otto bit trasmessi. Ciò riduce i requisiti di prestazioni hardware.

Fisicamente, l'anello FDDI è formato da un cavo in fibra ottica con due finestre conduttrici di luce. Uno di essi costituisce l'anello primario (primary ring), è quello principale ed è utilizzato per la circolazione dei token di dati. La seconda fibra forma l'anello secondario, è ridondante e non viene utilizzata in modalità normale.

Le stazioni collegate alla rete FDDI rientrano in due categorie.

Le stazioni di classe A hanno collegamenti fisici con gli anelli primari e secondari (Dual Attached Station - stazione doppiamente connessa);

2. Le stazioni di classe AND sono collegate solo all'anello primario (Single Attached Station - stazione una volta connessa) e sono collegate solo tramite dispositivi speciali chiamati hub.

Sulla fig. 1 mostra un esempio di collegamento di un concentratore e stazioni delle classi A e B in un circuito chiuso, attraverso il quale circola il marcatore. Sulla fig. La figura 2 mostra una topologia di rete più complessa con una struttura ramificata (Ring-of-Trees - un anello di alberi) formata da stazioni di classe B.

Le porte dei dispositivi di rete connessi alla rete FDDI sono classificate in 4 categorie: porte A, porte B, porte M e porte S. La porta A è la porta che riceve i dati dall'anello primario e li invia all'anello secondario. La porta B è la porta che riceve i dati dall'anello secondario e li invia all'anello primario. Le porte M (Master) e S (Slave) trasmettono e ricevono dati dallo stesso anello. La porta M viene utilizzata sull'hub per collegare la Single Attached Station tramite la porta S.

Lo standard X3T9.5 ha una serie di limitazioni. La lunghezza totale di un doppio anello in fibra ottica arriva fino a 100 km. È possibile collegare all'anello fino a 500 stazioni di classe A. La distanza tra i nodi quando si utilizza un cavo in fibra ottica multimodale è fino a 2 km e, quando si utilizza un cavo monomodale, è determinata principalmente dai parametri della fibra e l'apparato ricetrasmittente (può raggiungere i 60 o più km).

Tolleranza ai guasti delle reti FDDI

Lo standard ANSI X3T9.5 regola 4 proprietà fondamentali di tolleranza ai guasti delle reti FDDI:

1. Il sistema di cavi ad anello con stazioni di classe A è tollerante ai guasti per una singola rottura del cavo in qualsiasi punto dell'anello. Sulla fig. La Figura 3 mostra un esempio di interruzioni di fibre primarie e secondarie in un cavo ad anello. Le stazioni su entrambi i lati della scogliera riconfigurano il token e il percorso dati collegando un anello in fibra ottica secondario.

2. Un'interruzione di corrente, un guasto di una delle stazioni di classe B o un cavo rotto dall'hub a quella stazione verrà rilevato dall'hub e la stazione verrà disconnessa dall'anello.

3. Due stazioni di classe B sono collegate a due hub contemporaneamente. Questo speciale tipo di connessione è chiamato Dual Homing e può essere utilizzato per la connessione fault-tolerant (a guasti nell'hub o nel sistema di cavi) di stazioni di classe B duplicando la connessione all'anello principale. In modalità normale, lo scambio di dati avviene solo attraverso un hub. Se per qualsiasi motivo la connessione viene persa, lo scambio verrà effettuato tramite il secondo hub.

4. L'interruzione dell'alimentazione o il guasto di una delle stazioni di classe A non causerà il guasto delle altre stazioni collegate all'anello, in quanto il segnale luminoso verrà trasmesso passivamente alla stazione successiva tramite l'interruttore ottico (Optical Bypass Switch). Lo standard consente fino a tre stazioni spente posizionate in sequenza.

Gli interruttori ottici sono prodotti da Molex e AMP.

Trasmissione sincrona e asincrona

Collegandosi alla rete FDDI, le stazioni possono trasmettere i propri dati all'anello in due modalità: sincrona e asincrona.

La modalità sincrona è organizzata come segue. Durante l'inizializzazione della rete, viene determinato il tempo di andata e ritorno del token previsto: TTRT (Target Token Rotation Time). Ad ogni stazione che acquisisce il token viene concesso un tempo garantito per trasmettere i propri dati all'anello. Trascorso questo tempo, la stazione deve completare la trasmissione e inviare il token nell'anello.

Ogni stazione al momento dell'invio di un nuovo token attiva un timer che misura l'intervallo di tempo prima che il token ritorni ad essa - TRT (Token Rotation Timer). Se il token ritorna alla stazione prima del tempo di bypass TTRT previsto, allora la stazione può estendere il tempo necessario per inviare i suoi dati all'anello dopo la fine della trasmissione sincrona. Questo è ciò su cui si basa la trasmissione asincrona. L'intervallo di tempo aggiuntivo per la trasmissione da parte della stazione sarà pari alla differenza tra il previsto e tempo reale aggirando l'anello con un pennarello.

Dall'algoritmo sopra descritto si evince che se una o più stazioni non dispongono di dati sufficienti per utilizzare completamente l'intervallo di tempo per la trasmissione sincrona, allora la larghezza di banda da esse non utilizzata diventa immediatamente disponibile per la trasmissione asincrona da parte di altre stazioni.

sistema di cavi

Il sottostandard FDDI PMD (Physical medium-dependent layer) definisce un cavo in fibra ottica multimodale con un diametro di 62,5/125 µm come sistema di cavi di base. È consentito utilizzare cavi con un diametro di fibra diverso, ad esempio: 50/125 micron. Lunghezza d'onda - 1300 nm.

La potenza media del segnale ottico all'ingresso della stazione deve essere di almeno -31 dBm. Con una tale potenza di ingresso, la probabilità di un errore per bit durante la ritrasmissione dei dati da parte della stazione non dovrebbe superare 2,5 * 10 -10 . Con un aumento della potenza del segnale di ingresso di 2 dBm, questa probabilità dovrebbe diminuire a 10 -12 .

Lo standard definisce il livello di perdita di segnale massimo consentito nel cavo come 11 dBm.

Il sottostandard FDDI SMF-PMD (Single-mode fiber Physical medium-dependent layer) definisce i requisiti per il livello fisico quando si utilizza un cavo in fibra ottica single-mode. In questo caso, di solito viene utilizzato un LED laser come elemento trasmittente e la distanza tra le stazioni può raggiungere i 60 o anche i 100 km.

I moduli FDDI per cavo monomodale sono prodotti, ad esempio, da Cisco Systems per i router Cisco 7000 e AGS+. I segmenti di cavo monomodale e multimodale possono essere intercalati in un anello FDDI. Per questi router Cisco è possibile selezionare moduli con tutte e quattro le combinazioni di porte: multimodale-multimodale, multimodale-monomodale, monomodale-multimodale, monomodale-monomodale.

Cabletron Systems Inc. rilascia i ripetitori Dual Attached - FDR-4000, che consentono di collegare un cavo monomodale a una stazione di classe A con porte progettate per funzionare su un cavo multimodale. Questi ripetitori consentono di aumentare la distanza tra i nodi dell'anello FDDI fino a 40 km.

Il sottostandard del livello fisico CDDI (Copper Distributed Data Interface) definisce i requisiti per il livello fisico quando si utilizzano schermi schermati (IBM tipo 1) e non schermati (categoria 5) doppino. Ciò semplifica notevolmente il processo di installazione del sistema di cablaggio e ne riduce il costo, gli adattatori di rete e le apparecchiature hub. Le distanze tra le stazioni quando si utilizzano doppini non devono superare i 100 km.

Lannet Data Communications Inc. rilascia moduli FDDI per i propri hub, che consentono di lavorare sia in modalità standard, quando l'anello secondario viene utilizzato solo per la tolleranza ai guasti in caso di rottura del cavo, sia in modalità avanzata, quando l'anello secondario viene utilizzato anche per la trasmissione dei dati. Nel secondo caso, la larghezza di banda del sistema via cavo viene estesa a 200 Mbps.

Collegamento di apparecchiature alla rete FDDI

Esistono due modi principali per connettere i computer alla rete FDDI: direttamente e anche tramite bridge o router a reti di altri protocolli.

Connessione diretta

Questo metodo di connessione viene utilizzato, di norma, per connettere file, archiviazione e altri server, computer di medie e grandi dimensioni alla rete FDDI, ovvero componenti di rete chiave che sono i principali centri di calcolo che forniscono servizi a molti utenti e richiedono un elevato I /O velocità sulla rete.

Le postazioni di lavoro possono essere collegate allo stesso modo. Tuttavia, poiché gli adattatori di rete per FDDI sono molto costosi, questo metodo viene utilizzato solo nei casi in cui un'elevata velocità di rete è un prerequisito per il normale funzionamento dell'applicazione. Esempi di tali applicazioni: sistemi multimediali, trasmissione video e audio.

Per connettere i personal computer alla rete FDDI, vengono utilizzati adattatori di rete specializzati, che di solito vengono inseriti in uno degli slot liberi del computer. Tali adattatori sono prodotti dalle seguenti società: 3Com, IBM, Microdyne, Network Peripherials, SysKonnect, ecc. Esistono schede sul mercato per tutti i bus comuni: ISA, EISA e Micro Channel; sono disponibili adattatori per il collegamento di stazioni di classe A o B per tutti i tipi di sistemi di cavi: fibra ottica, doppini intrecciati schermati e non schermati.

Tutti i principali produttori di macchine UNIX (DEC, Hewlett-Packard, IBM, Sun Microsystems e altri) forniscono interfacce per connessione diretta alle reti FDDI.

Connessione tramite bridge e router

Bridge (bridge) e router (router) consentono di connettersi a reti FDDI di altri protocolli, come Token Ring ed Ethernet. Ciò rende possibile collegare a FDDI un gran numero di workstation e altre apparecchiature di rete in modo conveniente sia nelle LAN nuove che in quelle esistenti.

Strutturalmente, bridge e router sono prodotti in due versioni: in una forma finita, che non consente un'ulteriore crescita o riconfigurazione dell'hardware (i cosiddetti dispositivi autonomi) e sotto forma di hub modulari.

Esempi di dispositivi autonomi sono il Router BR di Hewlett-Packard e l'hub di commutazione client/server EIFO di Network Peripherals.

Gli hub modulari sono utilizzati in complessi grandi reti come dispositivi di rete centrali. L'hub è un alloggiamento con un alimentatore e una scheda di comunicazione. I moduli di comunicazione di rete vengono inseriti negli slot dell'hub. Il design modulare degli hub semplifica l'assemblaggio di qualsiasi configurazione LAN, la combinazione di sistemi di cavi di vario tipo e protocollo. Gli slot liberi rimanenti possono essere utilizzati per un'ulteriore espansione della LAN.

Gli hub sono prodotti da molte aziende: 3Com, Cabletron, Chipcom, Cisco, Gandalf, Lannet, Proteon, SMC, SynOptics, Wellfleet e altri.

L'hub è il nodo centrale della LAN. Il suo fallimento può portare all'arresto dell'intera rete, o almeno di una parte significativa di essa. Pertanto, la maggior parte dei produttori di hub adotta misure speciali per migliorare la propria tolleranza ai guasti. Tali misure sono la ridondanza degli alimentatori in modalità di condivisione del carico o hot standby, nonché la possibilità di cambiare o reinstallare i moduli senza spegnere l'alimentazione (hot swap).

Per ridurre il costo dell'hub, tutti i suoi moduli sono alimentati da una fonte di alimentazione comune. Gli elementi di potenza dell'alimentatore sono la causa più probabile del suo guasto. Pertanto, la ridondanza dell'alimentatore prolunga notevolmente il tempo di attività. Durante l'installazione, ciascuno degli alimentatori dell'hub può essere collegato a una sorgente separata gruppo di continuità(UPS) in caso di malfunzionamento del sistema di alimentazione. Ciascuno degli UPS è desiderabile per connettersi all'alimentazione dell'hotel reti elettriche da diverse sottostazioni.

La possibilità di modificare o reinstallare i moduli (spesso inclusi gli alimentatori) senza spegnere l'hub consente di riparare o espandere la rete senza interrompere il servizio per quegli utenti i cui segmenti di rete sono collegati ad altri moduli hub.

Bridge FDDI-Ethernet

I bridge operano sui primi due livelli del modello di interconnessione dei sistemi aperti - fisico e di canale - e sono progettati per collegare più LAN di protocolli di livello fisico singolo o diverso, come Ethernet, Token Ring e FDDI.

Secondo il loro principio di funzionamento, i bridge sono divisi in due tipi (Source Routing - source routing) richiedono che il mittente del nodo del pacchetto inserisca informazioni sul percorso del suo instradamento in esso. In altre parole, ogni stazione deve disporre di funzionalità di instradamento dei pacchetti integrate. Il secondo tipo di bridge (Transparent Bridges - bridge trasparenti) fornisce comunicazioni trasparenti tra stazioni situate in LAN diverse e tutte le funzioni di routing vengono eseguite solo dai bridge stessi. Di seguito, discuteremo solo di tali ponti.

Tutti i bridge possono aggiungere alla tabella degli indirizzi (Learn indirizzi), instradare e filtrare i pacchetti. I bridge intelligenti possono anche filtrare i pacchetti in base a criteri impostati tramite il sistema di gestione della rete per migliorare la sicurezza o le prestazioni.

Quando un pacchetto di dati arriva su una delle porte del bridge, il bridge deve inoltrarlo alla porta a cui è connesso l'host di destinazione del pacchetto o semplicemente filtrarlo se l'host di destinazione si trova sulla stessa porta da cui proviene il pacchetto. Il filtraggio evita il traffico non necessario su altri segmenti LAN.

Ogni bridge costruisce una tabella interna di indirizzi fisici dei nodi connessi alla rete. Il processo di riempimento è il seguente. Ogni pacchetto ha nella sua intestazione gli indirizzi fisici degli host di origine e di destinazione. Dopo aver ricevuto un pacchetto di dati su una delle sue porte, il bridge funziona secondo il seguente algoritmo. Nella prima fase, il bridge controlla se la sua tabella interna contiene l'indirizzo host del mittente del pacchetto. In caso contrario, il bridge lo inserisce in una tabella e vi associa il numero di porta su cui è arrivato il pacchetto. Il secondo passaggio verifica se l'indirizzo del nodo di destinazione è inserito nella tabella interna. In caso contrario, il bridge inoltra il pacchetto ricevuto a tutte le reti connesse a tutte le altre porte. Se l'indirizzo dell'host di destinazione viene trovato nella tabella interna, il bridge verifica se la LAN dell'host di destinazione è connessa o meno alla stessa porta da cui proviene il pacchetto. In caso contrario, il bridge filtra il pacchetto e, in tal caso, lo trasmette solo alla porta a cui è connesso il segmento di rete con l'host di destinazione.

Tre parametri principali del ponte:
- dimensione della tabella indirizzi interna;
- velocità di filtrazione;
- velocità di instradamento dei pacchetti.

La dimensione della tabella degli indirizzi caratterizza il numero massimo di dispositivi di rete il cui traffico può essere instradato dal bridge. Le dimensioni tipiche della tabella degli indirizzi vanno da 500 a 8000. Cosa succede se il numero di nodi connessi supera la dimensione della tabella degli indirizzi? Poiché la maggior parte dei bridge memorizza al suo interno gli indirizzi di rete degli host che hanno trasmesso per ultimi i propri pacchetti, il bridge gradualmente "dimenticherà" gli indirizzi degli host man mano che altri trasmettono i pacchetti. Ciò può portare a una diminuzione dell'efficienza del processo di filtraggio, ma non causerà problemi fondamentali nella rete.

Il filtraggio dei pacchetti e le velocità di instradamento caratterizzano le prestazioni di un bridge. Se sono al di sotto della massima velocità di pacchetto possibile sulla LAN, il bridge può causare latenza e degrado delle prestazioni. Se è superiore, il costo del ponte è superiore al minimo richiesto. Calcoliamo quali dovrebbero essere le prestazioni del bridge per collegare diverse LAN con protocollo Ethernet a FDDI.

Calcoliamo la massima intensità possibile di pacchetti nella rete Ethernet. La struttura dei pacchetti Ethernet è illustrata nella Tabella 1. La lunghezza minima del pacchetto è di 72 byte o 576 bit. Il tempo necessario per trasmettere un bit su una LAN Ethernet a 10 Mbps è di 0,1 µs. Quindi il tempo di trasmissione della lunghezza minima del pacchetto sarà 57,6*10 -6 sec. Lo standard Ethernet richiede una pausa tra i pacchetti di 9,6 µs. Quindi il numero di pacchetti trasmessi in 1 secondo sarà 1/((57.6+9.6)*10 -6 )=14880 pacchetti al secondo.

Se il bridge collega N reti con protocollo Ethernet alla rete FDDI, allora, rispettivamente, le sue velocità di filtraggio e di instradamento dovrebbero essere pari a N * 14880 pacchetti al secondo.

Tabella 1.
Struttura dei pacchetti nelle reti Ethernet.

Sul lato della porta FDDI, la velocità di filtraggio dei pacchetti dovrebbe essere molto più elevata. Affinché il bridge non degradi le prestazioni della rete, dovrebbe essere di circa 500.000 pacchetti al secondo.

Secondo il principio della trasmissione dei pacchetti, i bridge si dividono in Encapsulating Bridge e Translational Bridge: i pacchetti del livello fisico di una LAN vengono completamente trasferiti ai pacchetti del livello fisico di un'altra LAN. Dopo aver attraversato la seconda LAN, un altro bridge simile rimuove la shell dal protocollo intermedio e il pacchetto continua il suo movimento nella sua forma originale.

Tali bridge consentono di collegare due LAN Ethernet tramite un backbone FDDI. Tuttavia, in questo caso, FDDI verrà utilizzato solo come mezzo di trasmissione e le stazioni connesse alle reti Ethernet non "vedranno" le stazioni direttamente connesse alla rete FDDI.

I bridge del secondo tipo convertono da un protocollo di livello fisico a un altro. Rimuovono l'intestazione e l'overhead finale di un protocollo e trasferiscono i dati a un altro protocollo. Tale conversione ha un vantaggio significativo: FDDI può essere utilizzato non solo come mezzo di trasmissione, ma anche per il collegamento diretto di apparecchiature di rete, visibile in modo trasparente alle stazioni collegate a reti Ethernet.

Pertanto, tali bridge forniscono la trasparenza di tutte le reti sulla rete e sui protocolli di livello superiore (TCP / IP, Novell IPX, ISO CLNS, DECnet Phase IV e Phase V, AppleTalk Phase 1 e Phase 2, Banyan VINES, XNS, ecc.).

Un altro caratteristica importante bridge - la presenza o l'assenza di supporto per lo Spannig Tree Algorithm (STA) IEEE 802.1D. A volte viene anche chiamato Transparent Bridging Standard (TBS).

Sulla fig. La Figura 1 mostra una situazione in cui ci sono due percorsi possibili tra LAN1 e LAN2 - tramite bridge 1 o tramite bridge 2. Situazioni simili a queste sono chiamate loop attivi. I loop attivi possono causare seri problemi di rete: i pacchetti duplicati interrompono la logica protocolli di rete e portare a una diminuzione del rendimento del sistema di cavi. STA impone il blocco di tutti modi possibili, tranne uno. Tuttavia, in caso di problemi con la linea di comunicazione principale, uno dei percorsi di backup verrà immediatamente impostato come attivo.

Ponti intelligenti

Finora abbiamo discusso le proprietà dei ponti arbitrari. I bridge intelligenti hanno una serie di funzionalità aggiuntive.

Per le reti di computer di grandi dimensioni, uno dei problemi chiave che ne determinano l'efficacia è la riduzione dei costi operativi, la diagnosi precoce possibili problemi, riducendo i tempi di risoluzione dei problemi.

Per questo, vengono utilizzati sistemi di gestione della rete centralizzati. Di norma, funzionano utilizzando il protocollo SNMP (Simple Network Management Protocol) e consentono all'amministratore di rete dal suo posto di lavoro:
- configurare le porte dell'hub;
- produrre una serie di statistiche e analisi del traffico. Ad esempio, per ogni stazione connessa alla rete, è possibile ottenere informazioni sull'ultima volta che ha inviato pacchetti alla rete, il numero di pacchetti e di byte ricevuti da ciascuna stazione con una LAN diversa da quella a cui è collegata, il numero di trasmissioni inviate (broadcast) pacchetti, ecc.;

Installare filtri aggiuntivi sulle porte dell'hub in base ai numeri LAN o agli indirizzi fisici dei dispositivi di rete al fine di migliorare la protezione contro l'accesso non autorizzato alle risorse di rete o per migliorare l'efficienza dei singoli segmenti LAN;
- ricevere tempestivamente messaggi su tutti i problemi emergenti nella rete e localizzarli facilmente;
- eseguire la diagnostica dei moduli concentratore;
- guarda dentro forma grafica immagine dei pannelli frontali dei moduli installati negli hub remoti, incluso lo stato corrente degli indicatori (questo è possibile grazie al fatto che il software riconosce automaticamente quale modulo è installato in ogni particolare slot dell'hub e riceve informazioni sullo stato corrente di tutte le porte del modulo);
- visualizzare il registro di sistema, che registra automaticamente le informazioni su tutti i problemi con la rete, l'ora di accensione e spegnimento di workstation e server e tutti gli altri eventi importanti per l'amministratore.

Queste caratteristiche sono comuni a tutti i bridge e router intelligenti. Alcuni di essi (ad esempio, il sistema di prismi di Gandalf) hanno anche le seguenti importanti funzionalità avanzate:

1. Priorità del protocollo. Secondo protocolli separati livello di rete alcuni hub fungono da router. In questo caso, può essere supportata la definizione delle priorità di alcuni protocolli rispetto ad altri. Ad esempio, è possibile impostare TCP/IP in modo che abbia la precedenza su tutti gli altri protocolli. Ciò significa che i pacchetti TCP/IP verranno trasmessi per primi (questo è utile in caso di larghezza di banda del sistema via cavo insufficiente).

2. Protezione contro le "tempeste di trasmissione"(tempesta di trasmissione). Uno di difetti caratteristici apparecchiature di rete ed errori in Software- generazione spontanea ad alta intensità di pacchetti broadcast, cioè pacchetti indirizzati a tutti gli altri dispositivi connessi alla rete. L'indirizzo di rete dell'host di destinazione di tale pacchetto è costituito da soli. Dopo aver ricevuto tale pacchetto su una delle sue porte, il bridge deve indirizzarlo a tutte le altre porte, inclusa la porta FDDI. In modalità normale, tali pacchetti vengono utilizzati dai sistemi operativi per scopi di servizio, ad esempio per inviare messaggi sull'aspetto di un nuovo server sulla rete. Tuttavia, con un'elevata intensità della loro generazione, occuperanno immediatamente l'intera larghezza di banda. Il bridge fornisce protezione dalla congestione della rete includendo un filtro sulla porta da cui vengono ricevuti tali pacchetti. Il filtro non passa i pacchetti broadcast e altre LAN, proteggendo così il resto della rete dal sovraccarico e mantenendone le prestazioni.

3. Raccolta di statistiche nella sezione "E se?" Questa opzione consente di installare virtualmente filtri sulle porte bridge. In questa modalità, il filtraggio non viene eseguito fisicamente, ma vengono raccolte statistiche sui pacchetti che verrebbero filtrati se i filtri fossero effettivamente abilitati. Ciò consente all'amministratore di valutare preventivamente le conseguenze dell'attivazione del filtro, riducendo così la possibilità di errori quando le condizioni di filtraggio sono impostate in modo errato e senza causare malfunzionamenti delle apparecchiature collegate.

Esempi di utilizzo di FDDI

Ecco due degli esempi più tipici del possibile utilizzo delle reti FDDI.

Applicazioni client-server. FDDI viene utilizzato per collegare apparecchiature che richiedono un'ampia larghezza di banda da una LAN. In genere, si tratta di file server NetWare, macchine UNIX e mainframe di grandi dimensioni. Inoltre, come indicato in precedenza, alcune postazioni di lavoro che richiedono elevate velocità di scambio dati possono anche essere collegate direttamente alla rete FDDI.

Le postazioni di lavoro degli utenti sono collegate tramite bridge FDDI-Ethernet multiporta. Il bridge esegue il filtraggio e la trasmissione dei pacchetti non solo tra FDDI ed Ethernet, ma anche tra diverse reti Ethernet. Il pacchetto di dati verrà trasmesso solo alla porta in cui si trova il nodo di destinazione, risparmiando la larghezza di banda di altre LAN. Dal lato delle reti Ethernet, la loro interazione equivale alla comunicazione attraverso il backbone (backbone), solo che in questo caso non esiste fisicamente sotto forma di un sistema di cavi distribuito, ma è interamente concentrato in un bridge multiporta (Collapsed Backbone o spina dorsale in una scatola).

Tecnologia FDDI (Fiber Distributed Data Interface).- l'interfaccia dati distribuita in fibra ottica è la prima tecnologia LAN in cui il mezzo di trasmissione dei dati è un cavo in fibra ottica.

I lavori per la creazione di tecnologie e dispositivi per l'utilizzo dei canali in fibra ottica nelle reti locali sono iniziati negli anni '80, poco dopo l'inizio dell'esercizio industriale di tali canali nelle reti territoriali. Il gruppo di problemi XZT9.5 dell'Istituto ANSI si è sviluppato nel periodo dal 1986 al 1988. le versioni iniziali dello standard FDDI, che prevede la trasmissione di frame a una velocità di 100 Mbit/s su un doppio anello in fibra ottica lungo fino a 100 km.

La tecnologia FDDI si basa in gran parte sulla tecnologia Token Ring, sviluppando e migliorando le sue idee principali. Gli sviluppatori della tecnologia FDDI si sono posti i seguenti obiettivi come massima priorità:

Aumentare la velocità in bit del trasferimento dei dati a 100 Mbps;

Aumentare la tolleranza ai guasti della rete grazie a procedure standard per il suo ripristino dopo guasti di vario genere: danneggiamento del cavo, funzionamento errato del nodo, hub, verificarsi di un elevato livello di interferenza sulla linea, ecc.;

Sfrutta al massimo la potenziale larghezza di banda

capacità di rete per il traffico sia asincrono che sincrono (sensibile al ritardo).

La rete FDDI è costruita sulla base di due anelli in fibra ottica, che costituiscono i percorsi di trasmissione dati principale e di backup tra i nodi della rete. Avere due anelli è il modo principale per aumentare la resilienza in una rete FDDI e i nodi che vogliono sfruttare questo potenziale di maggiore affidabilità dovrebbero essere collegati a entrambi gli anelli.

Nella modalità normale della rete, i dati passano attraverso tutti i nodi e tutte le sezioni del cavo solo l'anello primario (primario), questa modalità è chiamata modalità Thru - "attraverso" o "transito". La suoneria secondaria (Secondary) non è utilizzata in questa modalità.

In caso di qualche tipo di guasto in cui una parte dell'anello primario non è in grado di trasmettere dati (ad esempio, rottura di un cavo o guasto di un nodo), l'anello primario viene combinato con il secondario (vedi figura), formando nuovamente un unico anello. Questa modalità di funzionamento della rete è chiamata Wrap, ovvero anelli "pieghevoli" o "pieghevoli". L'operazione di piegatura viene eseguita mediante hub e/o adattatori di rete FDDI. Per semplificare questa procedura, i dati sull'anello primario vengono sempre trasmessi in una direzione (nei diagrammi questa direzione è mostrata in senso antiorario) e sul secondario - nella direzione opposta (mostrata in senso orario). Pertanto, quando un anello comune è formato da due anelli, i trasmettitori delle stazioni rimangono ancora collegati ai ricevitori delle stazioni vicine, il che rende possibile trasmettere e ricevere correttamente informazioni dalle stazioni vicine.

Caratteristiche del metodo di accesso.

Per la trasmissione di frame sincroni, la stazione ha sempre il diritto di acquisire il token quando arriva. Il tempo di permanenza del marcatore ha un valore fisso predeterminato. Se la stazione dell'anello FDDI deve trasmettere un frame asincrono (il tipo di frame è determinato dai protocolli dei livelli superiori), allora per scoprire la possibilità di catturare il token alla sua prossima occorrenza, la stazione deve misurare l'intervallo di tempo trascorso dal precedente arrivo del token. Questo intervallo è chiamato Token Rotation Time (TRT). L'intervallo TRT viene confrontato con un altro valore: il tempo massimo consentito di rotazione del token attorno all'anello T_Opr. Mentre nella tecnologia Token Ring il tempo massimo consentito di rotazione del token è un valore fisso (2,6 s basato su 260 stazioni nell'anello), nella tecnologia FDDI le stazioni concordano sul valore T_Opr durante l'inizializzazione dell'anello. Ogni stazione può offrire un proprio valore di T_Opr, di conseguenza viene impostato per l'anello il minimo dei tempi offerti dalle stazioni.

Tecnologia di tolleranza ai guasti.

Per garantire la tolleranza ai guasti, lo standard FDDI prevede la creazione di due anelli in fibra ottica: primario e secondario.

Lo standard FDDI consente due tipi di connessione delle stazioni alla rete:

La connessione simultanea agli anelli primario e secondario è chiamata doppia connessione - Dual Attachment, DA.

Il collegamento solo all'anello primario è chiamato connessione singola - Single Attachment, SA.

Lo standard FDDI prevede la presenza di nodi finali nella rete - stazioni (Stazione), nonché hub (Concentratore). Per stazioni e hub è consentito qualsiasi tipo di connessione di rete, sia singola che doppia. Di conseguenza, tali dispositivi hanno i nomi corrispondenti: SAS (Single Attachment Station), DAS (Dual Attachment Station), SAC (Single Attachment Concentrator) e DAC (Dual Attachment Concentrator).

In genere, gli hub sono cablati in modo doppio e le stazioni sono cablate in modo singolo, come mostrato nella figura, sebbene ciò non sia necessario. Per facilitare la corretta connessione dei dispositivi alla rete, i loro connettori sono contrassegnati. I connettori di tipo A e B devono essere per dispositivi con doppia connessione, per un hub è disponibile un connettore M (Master) per una singola connessione di una stazione, in cui il controconnettore deve essere di tipo S (Slave).

Il livello fisico è diviso in due sottolivelli: il sottolivello PHY (fisico) indipendente dal supporto e il sottolivello PMD (Physical Media Dependent) dipendente dal supporto

13. Sistema di cablaggio strutturato /SCS/. Gerarchia nel sistema dei cavi. Scelta del tipo di cavo per diversi sottosistemi.

Sistema di cablaggio strutturato (SCS): la base fisica dell'infrastruttura informativa dell'impresa, che consente di riunire unico sistema molti servizi di informazione per vari scopi: informatica locale e reti telefoniche, sistemi di sicurezza, videosorveglianza, ecc.

SCS è un sistema di cavi gerarchico di un edificio o di un gruppo di edifici, suddiviso in sottosistemi strutturali. Consiste in un set di cavi in ​​rame e ottici, pannelli trasversali, cavi di collegamento, connettori per cavi, jack modulari, prese di informazioni e apparecchiature ausiliarie. Tutti questi elementi sono integrati in un unico sistema e gestiti secondo determinate regole.

Un sistema di cavi è un sistema i cui elementi sono cavi e componenti collegati al cavo. I componenti dei cavi includono tutte le apparecchiature di commutazione passive utilizzate per collegare o terminare fisicamente (terminare) un cavo - prese di telecomunicazione nei luoghi di lavoro, crossover e pannelli di permutazione (gergo: "pannelli di permutazione") in locali di telecomunicazione, giunti e giunzioni;

Strutturato. Una struttura è qualsiasi insieme o combinazione di parti costitutive correlate e dipendenti. Con il termine “strutturato” si intende, da un lato, la capacità del sistema di supportare diverse applicazioni di telecomunicazione (voce, dati e video), dall'altro, la capacità di utilizzare vari componenti e prodotti di diversi produttori, e dall'altro terzo, la capacità di implementare il cosiddetto ambiente multimediale, in cui vengono utilizzati diversi tipi di mezzi di trasmissione: cavo coassiale, UTP, STP e fibra ottica. La struttura del sistema di cablaggio è determinata dall'infrastruttura Tecnologie informatiche, IT (Information Technology), è lei che detta il contenuto di un particolare progetto di cablaggio secondo le esigenze dell'utente finale, indipendentemente dalle apparecchiature attive che possono essere utilizzate successivamente.

14. Schede di rete /CA/. Funzioni e caratteristiche di SA. Classificazione SA. Principio di funzionamento.

Adattatori di rete fungere da interfaccia fisica tra il computer e il cavo di rete. Di solito vengono inseriti negli slot di espansione di workstation e server. Per fornire una connessione fisica tra il computer e la rete, un cavo di rete viene collegato alla porta appropriata dell'adattatore dopo l'installazione.

Funzioni e caratteristiche degli adattatori di rete.

La scheda di rete e il suo driver in una rete di computer svolgono la funzione del livello fisico e del livello MAC. La scheda di rete e il driver ricevono e trasmettono il frame. Questa operazione si svolge in più fasi. Molto spesso, l'interazione dei protocolli tra loro all'interno di un computer avviene tramite buffer situati all'interno della RAM.

È noto che gli adattatori di rete implementano i protocolli e, a seconda del protocollo con cui lavorano, gli adattatori sono suddivisi in: adattatori Ethernet, adattatori FDDI, adattatori Token Ring e molti altri. La maggior parte degli adattatori Ethernet moderni supporta due velocità e quindi contiene anche il prefisso 10/100 nel nome.

Prima di installare una scheda di rete su un computer, è necessario configurarla. Nel caso in cui il computer sistema operativo e la scheda di rete stessa supporta lo standard Plug-and-Play, la scheda e il relativo driver vengono configurati automaticamente. Se questo standard non è supportato, è necessario prima configurare la scheda di rete, quindi applicare esattamente gli stessi parametri nella configurazione del driver. IN questo processo molto dipende dal produttore dell'adattatore di rete, nonché dai parametri e dalle capacità del bus a cui è destinato l'adattatore.

Classificazione delle schede di rete.

Quattro generazioni sono state notate nello sviluppo di adattatori di rete Ethernet. Per la produzione della prima generazione di adattatori sono stati utilizzati microcircuiti discreti e logici, quindi non erano molto affidabili. La loro memoria buffer è stata progettata per un solo fotogramma, il che indica già che le loro prestazioni erano molto basse. Inoltre, questo tipo di scheda di rete è stato configurato utilizzando i jumper, ovvero manualmente.

Quindi, abbiamo già notato che la tecnologia FDI ha preso molto come base dalla tecnologia anello simbolico sviluppare e migliorare le sue idee. Sviluppatori di tecnologia FDI fissare i seguenti obiettivi come priorità principali:

in primo luogo, - aumentare la velocità in bit della trasmissione dei dati a 100Mbps;

in secondo luogo, per aumentare la tolleranza ai guasti della rete grazie alle procedure standard per il suo ripristino dopo guasti di vario genere: danneggiamento del cavo, funzionamento errato del nodo, hub, verificarsi di un elevato livello di interferenza sulla linea, ecc.;

Inoltre, per massimizzare la potenziale larghezza di banda della rete sia per il traffico asincrono che per quello sincrono (sensibile al ritardo).

Netto FDI costruito sulla base due anelli di fibra ottica che si formano di base E ricambio percorsi di trasferimento dati tra nodi di rete.

È la presenza di due anelli che è diventata il modo principale per aumentare la tolleranza ai guasti nella rete FDI. I nodi che desiderano sfruttare questo potenziale di maggiore affidabilità devono essere collegati a entrambi gli anelli. Ora considereremo questa caratteristica della costruzione di una rete.

Nel normale funzionamento della rete, i dati passano attraverso tutti i nodi e tutte le sezioni del cavo solo sul primario (primario) anelli.

Questa modalità è chiamata modalità Thru - "attraverso" o "transito". anello secondario (Secondario) non utilizzato in questa modalità.

In caso di qualche forma di guasto in cui parte dell'anello primario non è in grado di trasmettere dati (ad esempio, rottura di un cavo o guasto di un nodo), l'anello primario viene unito al secondario per formare nuovamente un unico anello.

Questa modalità di rete è chiamata Avvolgere, cioè anelli "pieghevoli" o "pieghevoli".

Operazione coagulazione realizzati mediante tecnologia hub e/o adattatori di rete FDI.

Per semplificare questa procedura, i dati sull'anello primario vengono sempre trasmessi in una direzione (nei diagrammi questa direzione è mostrata in senso antiorario) e sul secondario - nella direzione opposta (mostrata in senso orario). Pertanto, quando un anello comune è formato da due anelli, i trasmettitori delle stazioni rimangono ancora collegati ai ricevitori delle stazioni vicine, il che rende possibile trasmettere e ricevere correttamente informazioni dalle stazioni vicine.

Quindi, diamo un'occhiata al funzionamento delle stazioni nella rete in termini generali. FDI:

Anelli nelle reti FDI, come nelle reti 802.5 sono considerati un comune mezzo di trasmissione dati condiviso, per esso è definito un metodo di accesso, molto vicino al metodo di accesso delle reti anello simbolico e anche chiamato metodo token ring.

Una stazione può iniziare a trasmettere i propri frame di dati solo se ha ricevuto un frame speciale dalla stazione precedente: un token di accesso (comunemente chiamato anche token). Successivamente, può trasmettere i suoi frame, se li ha, durante un tempo chiamato tempo di mantenimento del token - Tempo di mantenimento del token (THT).

Dopo la scadenza del tempo THT la stazione deve completare la trasmissione del frame successivo e passare il token di accesso alla stazione successiva. Se, al momento dell'accettazione del token, la stazione non ha trame da trasmettere in rete, allora trasmette immediatamente il token della stazione successiva. in linea FDI ogni stazione ha un vicino a monte e un vicino a valle determinato dai suoi collegamenti fisici e dalla direzione del trasferimento delle informazioni.

Ogni stazione della rete riceve costantemente i frame trasmessi dal vicino precedente e ne analizza l'indirizzo di destinazione. Se l'indirizzo di destinazione non corrisponde al proprio, trasmette il frame al successivo vicino. Va notato che se la stazione ha catturato il token e trasmette i propri frame, durante questo periodo di tempo non trasmette i frame in arrivo, ma li rimuove dalla rete.

Se l'indirizzo del frame corrisponde all'indirizzo della stazione, copia il frame nel suo buffer interno, ne verifica la correttezza (principalmente tramite checksum), passa il suo campo dati per un'ulteriore elaborazione al protocollo sopra FDI livello (ad esempio, IP), quindi trasmette il frame originale sulla rete della stazione successiva. Nel frame trasmesso alla rete (così come nel frame anello simbolico) la stazione di destinazione rileva tre segni: riconoscimento dell'indirizzo, copia del frame e assenza o presenza di errori in esso.

Successivamente, il frame continua a viaggiare attraverso la rete, trasmesso da ciascun nodo. La stazione, che è l'origine del frame per la rete, è responsabile della rimozione del frame dalla rete dopo che, dopo aver compiuto un giro completo, lo raggiunge di nuovo. In questo caso, la stazione di origine controlla i segni del frame, se ha raggiunto la stazione di destinazione e se è stato danneggiato. Il processo di ripristino dei frame di informazioni non è responsabilità del protocollo. FDI, questo dovrebbe essere gestito da protocolli di livello superiore.

Struttura dei protocolli tecnologici FDI nella proiezione sul modello a sette livelli OSI definisce il protocollo del livello fisico e il protocollo MAC (Media Access Sublayer) del livello di collegamento. Come molte altre tecnologie LAN, la tecnologia FDI utilizza il protocollo 802.2 sottolivello di controllo del collegamento dati (LLC) definito negli standard IEEE 802.2 e ISO 8802.2. FDI utilizza il primo tipo di procedure LLC, in cui i nodi operano in modalità datagramma, senza stabilire connessioni e senza recuperare frame persi o danneggiati.

Negli standard FDI molta attenzione viene prestata alle varie procedure che consentono di determinare la presenza di un guasto nella rete, per poi effettuare la necessaria riconfigurazione.

Netto FDI può ripristinare completamente le sue prestazioni in caso di singoli guasti dei suoi elementi.

Con più errori, la rete si suddivide in diverse reti non correlate.

Tecnologia FDI integra i meccanismi di rilevamento dei guasti tecnologici anello simbolico meccanismi di riconfigurazione del percorso di trasmissione dati in rete, basati sulla presenza di link di backup forniti dal secondo anello.

Differenze nei metodi di accesso FDI sono quello tempo di tenuta del marcatore in linea FDI non è un valore costante, come nella rete anello simbolico.

Qui, questa volta dipende dal carico dell'anello: con un carico ridotto aumenta e con sovraccarichi elevati può diminuire fino a zero.

Le modifiche al metodo di accesso influiscono solo sul traffico asincrono, che non è sensibile a piccoli ritardi di frame. Per il traffico sincrono, il tempo di attesa del token è ancora un valore fisso.

Il meccanismo di priorità dei frame che era presente nella tecnologia anello simbolico, nella tecnologia FDI assente. Gli sviluppatori della tecnologia hanno deciso che la divisione del traffico in 8 livelli di priorità ridondanti ed è sufficiente dividere semplicemente il traffico in due classi: asincrono e sincrono. Il traffico sincrono è sempre servito, anche se l'anello è congestionato.

In caso contrario, l'inoltro di frame tra le stazioni dell'anello a livello MAC, come abbiamo già considerato, è pienamente coerente con la tecnologia anello simbolico.

Stazioni FDI utilizzare un algoritmo di rilascio anticipato dei token come le reti anello simbolico con velocità 16Mbps.

Indirizzi livello MAC avere uno standard tecnologie Formato IEEE 802.

Formato cornice FDI anche vicino alle dimensioni del telaio anello simbolico, le principali differenze sono l'assenza di campi prioritari. I segni di riconoscimento degli indirizzi, la copia dei frame e gli errori consentono di salvare le reti esistenti anello simbolico procedure per l'elaborazione dei frame da parte della stazione mittente, delle stazioni intermedie e della stazione ricevente.

Formato cornice

PA - Preambolo: 16 o più caratteri vuoti.

SD - Delimitatore iniziale: sequenza di "J" e "K".

FC - Frame Control: 2 caratteri responsabili del tipo di informazione nel campo INFO

DA - Destination Address: 12 caratteri che indicano a chi è indirizzata la trama.

SA - Source Address: 12 caratteri che indicano l'indirizzo sorgente del frame.

INFO - Campo informazioni: da 0 a 4478 byte di informazioni.

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

ED - Delimitatore finale

Formato marcatore

Pertanto, nonostante il fatto che la tecnologia FDDI sia stata sviluppata e standardizzata dall'istituto ANSI e non dal comitato IEEE, si adatta perfettamente alla struttura degli standard 802.

Naturalmente, dopotutto, ci sono anche caratteristiche distintive dello standard Tecnologie ANSI - FDDI.

Una di queste caratteristiche è quella tecnologia FDI un altro evidenziato livello di gestione della stazione - Gestione della stazione (SMT).

Esattamente il livello SMT esegue tutte le funzioni di gestione e monitoraggio di tutti gli altri livelli dello stack del protocollo FDI. Specifica SMT si definisce quanto segue:

Algoritmi per il rilevamento degli errori e il ripristino dai guasti;

Regole per il monitoraggio del funzionamento dell'anello e delle stazioni;

Gestione degli anelli;

Procedure di inizializzazione dell'anello.

Partecipa alla gestione dell'anello ogni nodo reti FDI. Pertanto, tutti i nodi si scambiano telai speciali SMT per la gestione della rete.

Resilienza della rete FDIÈ fornito da protocolli di altri livelli: con l'aiuto del livello fisico, vengono eliminati i guasti di rete dovuti a motivi fisici, ad esempio a causa di un'interruzione del cavo, e con l'aiuto di livello MAC- guasti logici della rete, come la perdita del corretto percorso interno per il passaggio dei token e dei frame di dati tra le porte dell'hub.

Quindi, abbiamo considerato le caratteristiche più comuni della tecnologia FDI. Diamo un'occhiata più da vicino alle caratteristiche distintive.

Caratteristiche del metodo di accesso FDDI

Per la trasmissione di frame sincroni, la stazione ha sempre il diritto di acquisire il token quando arriva. Il tempo di permanenza del marcatore ha un valore fisso predeterminato.

Se le stazioni dell'anello FDI Se è necessario trasmettere un frame asincrono (il tipo di frame è determinato dai protocolli dei livelli superiori), allora per scoprire la possibilità di catturare il token al suo prossimo arrivo, la stazione deve misurare l'intervallo di tempo che ha trascorso dal precedente arrivo del token.

Questo intervallo è chiamato tempo di rotazione del token (TRT).

Intervallo TRT rispetto ad un altro valore il tempo di rotazione massimo consentito del marker lungo l'anello Т_0pr.

Se nella tecnologia anello simbolico abbiamo detto che il tempo di turnaround massimo consentito del marker è un valore fisso (2,6 s basato su 260 stazioni nell'anello), quindi in tecnologia FDI stazioni concordano su un valore T_0pr durante l'inizializzazione dell'anello.

Ogni stazione può offrire il suo valore T_0pr, di conseguenza, per l'anello, minimo dagli orari suggeriti dalle stazioni.

Questa caratteristica consente di tener conto delle esigenze di quelle applicazioni che operano presso le stazioni dell'anello.

In generale, le applicazioni sincrone (in tempo reale) devono inviare dati alla rete più spesso in piccoli blocchi, mentre le applicazioni asincrone accedono meglio alla rete meno spesso, ma in grandi blocchi. Viene data preferenza alle stazioni che trasmettono traffico sincrono.

Pertanto, al successivo arrivo del token per la trasmissione di una trama asincrona, l'effettivo tempo di rotazione del token TRT viene confrontato con il massimo possibile T_0pr.

Se l'anello non è sovraccarico, il marcatore arriva prima che scada l'intervallo T_0pr, cioè TRT meno T_0pr.

In caso di TRT meno La stazione T_Opr è autorizzata ad acquisire il token e ad inviare il proprio frame (o frame) all'anello.

Il tempo di ritenzione del marcatore TNT è uguale alla differenza T_0pr - TRT

Durante questo tempo, la stazione invia quanti più telegrammi asincroni possibile nell'anello.

Se l'anello è sovraccarico e il marcatore è in ritardo, allora l'intervallo TRT sarà maggiore di T_0pr. In questo caso la stazione non ha il diritto di acquisire il token per la trama asincrona.

Se tutte le stazioni della rete vogliono trasmettere solo frame asincroni e il token ha fatto un giro troppo lento attorno all'anello, allora tutte le stazioni saltano il token nella modalità di ripetizione, il token fa rapidamente il giro successivo e al ciclo successivo di funzionamento, le stazioni hanno già il diritto di catturare il token e trasmettere i loro frame.

Metodo di accesso FDI per il traffico asincrono è adattivo e regola bene la congestione temporanea della rete.

Tolleranza ai guasti della tecnologia FDDI

Per garantire la tolleranza ai guasti nello standard FDI si prevede di realizzare due anelli in fibra ottica - primario e secondario. Nella norma FDI sono consentiti due tipi di connessione delle stazioni alla rete.

La connessione simultanea agli anelli primario e secondario è chiamata doppia connessione - Doppio attaccamento, D.A.. La connessione solo all'anello primario è chiamata connessione singola - Allegato Singolo SA.

Nella norma FDI viene fornita la presenza di nodi finali nella rete - stazioni (Stazione), nonché concentratori (Concentratore).

Per stazioni e hub è consentito qualsiasi tipo di connessione di rete, sia singola che doppia. Di conseguenza, tali dispositivi hanno i nomi corrispondenti: SAS (Single Attachment Station), DAS (Dual Attachment Station), SAC (Single Attachment Concentrator)EDAC (Dual Attachment Concentrator).

In genere, gli hub sono a doppio cavo e le stazioni sono a cavo singolo, sebbene ciò non sia necessario.

Solitamente collegato all'anello tramite un hub. Hanno una porta che funziona per la ricezione e la trasmissione

Per facilitare la corretta connessione dei dispositivi alla rete, i loro connettori sono contrassegnati.

Tipo di connettori UN E IN deve essere per dispositivi con doppia connessione, connettore M(Master) è disponibile sull'hub per una connessione a stazione singola, per la quale il controconnettore deve essere di tipo S(schiavo).

DAS solitamente connesso all'anello tramite 2 porte A e B, entrambi hanno la capacità di ricevere e trasmettere, permettendoti di connetterti a due anelli.

Gli hub lo consentono SAS E DAS nodi da collegare al dual FDI squillo. Gli hub hanno M porte (master) da connettere Porte SAS e DAS, e potrebbe anche avere Porte SAS e DAS.

In caso di interruzione di un singolo cavo tra dispositivi a doppia connessione, la rete FDI sarà in grado di continuare il normale funzionamento riconfigurando automaticamente i percorsi dei frame interni tra le porte dell'hub. La rottura del cavo due volte si tradurrà in due reti isolate FDI. Quando un cavo si interrompe a una stazione con una singola connessione, viene tagliato fuori dalla rete e l'anello continua a funzionare a causa della riconfigurazione del percorso interno nell'hub - porta M, a cui tale stazione era collegata, sarà esclusa dal percorso comune.

Per mantenere la rete funzionante durante un'interruzione di corrente nelle stazioni con doppia connessione, ovvero stazioni DAS, quest'ultimo deve essere dotato di interruttori di bypass ottici (Interruttore di bypass ottico), che creano un by-pass per i flussi luminosi in caso di blackout, che ricevono dalla centrale.

E infine le stazioni DAS o hub DAC può essere collegato a due porte M uno o due hub, creando una struttura ad albero con collegamenti primari e secondari. Porta predefinita IN supporta il collegamento principale e la porta UN- Riserva. Questa configurazione è chiamata connessione. doppio ritorno.

La tolleranza ai guasti viene mantenuta attraverso il monitoraggio continuo del livello SMT hub e stazioni dietro intervalli di tempo di circolazione di token e frame, nonché la presenza di una connessione fisica tra porte vicine nella rete.

in linea FDI non esiste un monitor attivo dedicato: tutte le stazioni e gli hub sono uguali e, se vengono rilevate deviazioni dalla norma, iniziano il processo di reinizializzazione della rete e quindi la riconfigurazione.

La riconfigurazione dei percorsi interni negli hub e negli adattatori di rete viene eseguita da speciali interruttori ottici che reindirizzano il raggio di luce e hanno un design piuttosto complesso.