Сейчас в Петрозаводске
текущая температура

СЕТИ И ОТКРЫТЫЕ СИСТЕМЫ

7. Сетевые архитектуры. Fiber Distributed Data Interface. Характеристики. Структура колец. Уровень LLC. Технические условия FDDI. Physical Media Dependent (PMD), Physical Layer Protocol (PHY), Media Access Control (MAC), Station Management (SMT). Сравнение FDDI, Ethernet и Token Ring.    Подключение. SAS (Single Attachment Station), DAS (Dual AS), SAC (Single Attachment Concentrator), DAC (Dual AC). Dual homing. Коды 4B/5B и их прием с помощью эластичного буфера. Действия концентратора при присоединении станции.    Типы и структура кадров. Поддерживаемые типы трафика.    Инициализация кольца Claim Token. Управление доступом к кольцу.    Управление в сетях FDDI с помощью спецификации SMT. Beacon, Trace процедуры. Причины популярности FDDI.

Сетевые архитектуры. Fiber Distributed Data Interface. Характеристики. Структура колец. Уровень LLC. Технические условия FDDI. Physical Media Dependent (PMD), Physical Layer Protocol (PHY), Media Access Control (MAC), Station Management (SMT). Сравнение FDDI, Ethernet и Token Ring.

Сетевые архитектуры. Fiber Distributed Data Interface.
Стандарт "Волоконно-оптический интерфейс по распределенным данным" (FDDI) - ANSI X3Т9 в сер. 1980гг.
Сходства с Token Ring (топология, тип доступа, характеристики надежности (beaconing), формат кадра). Оптоволокно и не только. SDDI (STP). Многомодовое (l=1300нм, 2км) и одномодовое.

Макс. скорость передачи
100Мбит/с
Скорость сигнала
125МГц
Число подсоединений
1000
Общая длина
200 км двойного волокна, 100 - кольцо
Макс. расстояние между станциями
от 2х до n*10 км
Общее время прохождения сигнала
200*5.085нс/м=1.02мс
Макс. задержка на станции
1.164мс
Способ кодирования
NRZI
Длина адреса
16 или 48 бит
Режим передачи данных
Синхрон. временное уплотнение

Два кольца (вторичное для резерва -сворачивание колец). Передача только когда захвачен токен. По истечению времени захвата надо завершить передавать кадр и передать токен дальше. Upstream - предшествующий сосед. Во время собственной передачи в сеть кадров все прибывающие на нее - уничтожаются. Передача - копирование станцией назначения в свой буфер - отметки о чтении - удаление.
Уровень LLC - без установления соединений и без восстановления потерянных или поврежденных кадров.
Технические условия FDDI.
Стек протоколов канального и физического уровней в FDDIPhysical Media Dependent (PMD) - требования к мощности, длине волны оптических сигналов, к многомодовому оптоволоконному кабелю 62.5/125 мкм, к оптическим обходным переключателям (optical bypass switches) и оптическим приемопередатчикам, параметры оптических разъемов MIC (Media Interface Connector), их маркировка.
Physical Layer Protocol (PHY) (Протокол физического уровня) - кодирование 4B/5B, требования к синхронизации (управление эластичным буфером для согласования частоты входных и выходных сигналов), формированию кадров и другие функции.
Media Access Control (MAC) (Управление доступом к носителю) - способ доступа к носителю, включая формат пакета, обработка маркера, адресация, алгоритм CRC (проверка избыточности цикла) и механизмы устранения ошибок.
Station Management (SMT) (Управление станциями) - конфигурация станций FDDI, конфигурация кольцевой сети и особенности управления кольцевой сетью, включая вставку и исключение станций, инициализация, изоляция и устранение неисправностей, составление графика и набор статистики.
Все узлы обмениваются SMT кадрами. SMT управляет другими уровнями: с помощью уровня PHY устраняются отказы сети по физическим причинам, например, из-за обрыва кабеля, а с помощью уровня MAC - логические отказы сети, например, потеря кадров данных между портами концентратора.

Характеристика
FDDI
Ethernet
Token Ring
Битовая скорость
100 Мб/с
10 Мб/с
16 Мб/c
Топология
Двойное кольцо деревьев
Шина/звезда
Звезда/кольцо
Метод доступа
Доля от времени оборота токена
CSMA/CD
Приоритетная система резервирования
Среда передачи данных
Оптоволокно, STP
Толстый, тонкий коаксиал, TP, оптоволокно
UTP, STP, оптоволокно
Максимальная длина сети (без мостов)
200 км (100 км на кольцо)
2500 м
1000 м
Максимальное расстояние между узлами
2 км (-11 dB потерь между узлами)
2500 м
100 м
Максимальное количество узлов
1000 соединений
1024
260 для STP, 72 для UTP
Тактирование и восстановление после отказов
Распределенная реализация тактирования и восстановления после отказов
Не определены
Активный монитор

Подключение. SAS (Single Attachment Station), DAS (Dual AS), SAC (Single Attachment Concentrator), DAC (Dual AC). Dual homing. Коды 4B/5B и их прием с помощью эластичного буфера. Действия концентратора при присоединении станции.

Подключение.
Различные виды подключения устройств к кольцу FDDISAS (Single Attachment Station) - конечная станция с одиночным подключением,
DAS (Dual AS) - конечная станция с двойным подключением,
SAC (Single Attachment Concentrator) - концентратор с одиночным подключением,
DAC (Dual AC) - концентратор с двойным подключением.
Dual homing - подключение двумя входами к первичному кольцу: один из портов - запасной.
Когда новая станция включается в сеть FDDI, то инициализация кольца и расчет номинального времени оборота токена по кольцу.
Коды 4B/5B и их прием с помощью эластичного буфера.
Кроме 16 комбинаций данных:
Символы состояния линии: Quiet (молчание) - 00000; Idle (простой) - 11111; Halt (останов) - 00100.
Символы ограничителей начала и конца кадра: StartDelimeter 1 - 11000, SD2 - 10001 (JK символы); ED - 01101.
Символы логического нуля и логической единицы: Reset (логический нуль) - 00111; Set (лог. единица) - 11001 - признаков распознавания адреса, ошибки и копирования кадра.
Синхронизация (в Token Ring функции синхронизатора сети - акт. монитор). Здесь есть восстанавливающий и локальный (для передачи, 125 Мгц +0.005%) такт. генераторы. Эластичный буфер - при транслировании.
Действия концентратора при присоединении станции (управляется SMT).
Процедура установления физического соединения - длительная, много этапов. Конфигурирование внутреннего пути - порт включается во внутренний путь, по кот. идут маркеры и пакеты.

Типы и структура кадров. Поддерживаемые типы трафика.

Типы и структура кадров.
Пакет управление/данные:

PA
SD
FC
DA
SA
INFO
FCS
ED
FS

PA - 16 Idle.
SD - 11000 и 10001.
FC (frame control) - байт управления блоком данных указывает тип кадра и то, как его обрабатывать. (CLFFZZZZ. C=1 - синхронный тип трафика, С=0 - асинхронный; L - длина адреса; FF - тип кадра: FF=01 - кадр с данными LLC, FF=00 - служебный кадр MAC. Три типа MAC кадров - инициализации кольца Claim Frame, сигнализация о лог. неисправности Beacon Frame, управление кольцом SMT Frame; ZZZZ - уточнение типа кадра).
DA, SA (2/6 байт) - первый бит адреса =1, то широковещательное сообщение для всех станций сети, первый бит=0, то сообщение конкретной станции.
INFO (0-4478 байт) - ограничена временем удержания маркера кольца.
FCS (frame check sequence).
ED
FS
(frame status, 6 символов R|S) - три поля: E - error, A - address resolved, C - frame copied. + еще три поля зарезервировано для др. целей. Получив пакет станция отправитель проверяет поле статуса. А=С=1 - пакет успешно принят и станция удаляет пакет из кольца, С=0 - требуется повторная передача, А=0 - станция не работает, пакет удаляется.

Маркер:


PA
SD
FC
ED

У маркера С=1 и все остальное 0.
Синхронный (каждому - хотя бы минимум) и асинхронный (остаток от времени обращения токена по кольцу).      

Инициализация кольца Claim Token. Управление доступом к кольцу.

Действия станций:
захват токена, передача кадра, трансляция кадра (проверка FCS и установка ошибки если true), получение (признак копирования нужен в случае, если буфер переполнен), удаление кадра из кольца.
Инициализация кольца Claim Token.
(Убедиться в работоспособности кольца и рассчитать макс. время оборота токена). Наблюдается при: включении/выключении станции; утере токена; длительном отсутствии пакетов сквозь какую-нибудь станцию; по команде SMT.
Для этой процедуры каждая станция знает свое требуемое время оборота по кольцу. Оно должно быть 4-165мс и может назначаться админом. ZZZZ=0011 и в данных - требуемое время, DA=SA. Станция, получившая Claim Token, генерит пакет останова сети и запускает таймер. Если время превысит 165мс до завершения процедуры - начинается поиск неисправности в кольце. Если станция получает клейм кадр с меньшим временем, то она перестает генерить свой запрос. Если станция получит свой клейм, то она выиграла состязание. При равных значениях преимущество для станции с большим MAC адресом. Первый оборот токена - служебный.
Управление доступом к кольцу.
Каждая станция при прохождении через нее токена самостоятельно решает, может она его захватить или нет, а если да, то на какое время. Если у станции имеются для передачи синхронные кадры, то она всегда может захватить токен на фиксированное время, выделенное ей администратором. Если же у станции имеются для передачи асинхронные кадры, то условия захвата определяются следующим образом:
Есть время текущего оборота TRT и счетчик опозданий Late_Ct. !!! (асинхр. кадры) Станция может захватывать токен только в том случае, когда он прибывает вовремя, т.е. Late_Ct=0. Она может вести передачу в течение Max_T-TRT.
В стандарте FDDI определены еще два механизма управления доступом к кольцу.
1. В токене можно задавать уровень приоритета токена, а для каждого уровня приоритета задается свое время удержания THT.
2. Определена особая форма токена - сдерживающий токен (restricted token), с помощью которого две станции могут монопольно некоторое время обмениваться данными по кольцу.
Если таймер TRT истечет при значении Late_Ct, равном 1, то такое событие считается потерей токена и порождает выполнение процесса реинициализации кольца Claim Token.
Выделение времени для асинхронного трафика в FDDI

Управление в сетях FDDI с помощью спецификации SMT. Beacon, Trace процедуры. Причины популярности FDDI.

Управление в сетями FDDI с помощью спецификации SMT.
  • Управление соединениями - Connection Management (CMT) (см. выше про установку физ. соединения);
  • Управление кольцом - Ring Management (RMT) (обнаружение дублированных адресов, запуск процедуры инициации кольца Claim Token и процедур обработки аварийных ситуаций Beacon и Trace);
  • Управление, основанное на кадрах - Frame-Based Management (FBM) (позволяют узлу получать от других узлов сети информацию о их состоянии и статистике о прошедшем через них трафике. Эта информация хранится в базе данных управляющей информации MIB (Management Information Base)).
RMT
Beacon - процесс пойдет, если Клейм не завершился в отведенное время и если SMT скомандовал MAC уровню. Станция генерит беконы и ставит адрес предыдущей станции (запуск счетчика времени). Если станция получает бекон, то она прекращает генерить собственные и транслирует - таким образом только одна постоянно генерит. Потом при превышении предельного времени станция обращается к программе-менеждеру сети (не FDDI протокол). Потом RMT запускает Trace процедуру.
Trace (для обнаружения домена неисправности - группы станций) - станция посылает своему предшественнику трейс пакет. Предшественник отрубается от кольца и тестируется. Если тест - успешный, то процедура физического подключения, если она неудачна, то станция отключается от кольца.
FBM
Кадры информации о соседстве (Neighborhood Information Frames, NIF). Информация об адресах соседей может быть собрана управляющей станцией для построения логической карты кольца.
Кадры информации о статусе (Station Information Frames, SIF) - запрашиваются и передаются данные о состоянии станции, значении счетчика кадров, приоритетах кадров, идентификаторе производителя.
Кадры отчета о статусе (Station Report Frames, SRF) позволяют станции периодически посылать по кольцу информацию о своем состоянии, которая может быть интересна станции управления кольцом. Это может быть, например, информация об изменении состояния станции, о нежелательных соединениях, о слишком высокой интенсивности ошибочных кадров.
Кадры управления параметрами (Parameter Management Frames, PMF) используются станцией для чтения или записи значений параметров базы данных управляющей информации SMT MIB.
Эхо-кадры (Echo Frames, ECF) позволяют станции проверить связь с любой станцией кольца.

FDDI:
  • высокая степень отказоустойчивости;
  • способность покрывать значительные территории, вплоть до территорий крупных городов;
  • высокая скорость обмена данными;
  • возможность поддержки синхронного мультимедийного трафика;
  • гибкий механизм распределения пропускной способности кольца между станциями;
  • возможность работы при коэффициенте загрузки кольца близком к единице;
  • возможность легкой трансляции трафика FDDI в трафики таких популярных протоколов как Ethernet и Token Ring за счет совместимости форматов адресов станций и использования общего подуровня LLC.

 
||
AlexMou@, 1999.