petrozavodsk state university, alex moschevikin, 2004

Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

Fiber Distributed Data InterfaceFiber Distributed Data Interface

Литература по данной лекции:http://www.citforum.ru/nets/protocols2/default.htm (Н.Олифер,

В.Олифер. Базовые технологии локальных сетей)Internetworking Technology Handbook (Cisco Systems)FDDI Technology Guide (Cabletron Systems)http://book.itep.ru/4/41/fddi_416.htm (Ю.А.Семенов. Сети

FDDI)http://lectures.by.ru/lectures/default.htm (А.Филимонов. Сети

ЭВМ и телекоммуникации)

Rev. 2.00 / 07.03.2013


Особенности Особенности FDDIFDDI

ANSI, 1986-1988 гг. Комитет Х3Т9.5 создал "Волоконно-оптический интерфейс по распределенным данным".

Физический и канальный уровня модели OSI/RMСходства с Token Ring (топология, тип доступа, характеристики

надежности (beaconing), формат кадра).Среда передачи: в основном, оптоволокно, но существовал стандарт

СDDI (Copper DDI, STP). Многомодовое (l=1300нм, 2км) и одномодовое.Скорость передачи - 100Мбит/сЧисло подсоединений - 1000Максимальная общая длина - 200 км. двойного волокна (100км на

кольцо)Общее время прохождения сигнала - 200000*5.085нс/м=1.02мсСпособ физического кодирования - NRZIРежим передачи информации - синхронное (асинхронное) временное

уплотнениеУровень LLC - без установления соединений и без восстановления

потерянных или поврежденных кадров.


Характеристики Характеристики FDDIFDDI

Характеристики 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.


FDDI, Ethernet, Token RingFDDI, Ethernet, Token Ring

Характеристика FDDI Ethernet Token Ring

Битовая скорость 100 Мбит/с 10 Мбит/с 16 Мбит/с

Топология Двойное кольцо деревьев Шина/звезда Кольцо/звезда

Метод доступа Маркер (доля от времени оборота)

CSMA/CD Маркер (система резерв.

приоритетов)

Среда передачи оптоволокно, STP коакс., TP, оптоволокно

TP, оптоволокно

Макс. длина сети (без мостов)

200км (100км на кольцо) 2500м 1000м

Макс. расст-е между узлами

2км 2500м 100м

Макс. кол-во узлов 1000 соединений 1024 260

Тактирование и восстановление после отказов

Распределенная реализация тактирования и

восстановления после отказов

Не определены Активный монитор


Метод доступа в Метод доступа в FDDIFDDI

Станция может начать передачу своих собственных кадров данных только в том случае, если она получила от предыдущей станции специальный кадр - токен доступа. После этого она может передавать свои кадры, если они у нее имеются, в течение времени, называемого временем удержания токена - Token Holding Time (THT). После истечения времени THT станция обязана завершить передачу своего очередного кадра и передать токен доступа следующей станции. Во время собственной передачи в сеть кадров все прибывающие на нее - уничтожаются.

токен данные станция отправитель станция получатель


Метод доступа в Метод доступа в FDDIFDDI

Каждая станция в сети постоянно принимает передаваемые ей предшествующим соседом кадры и анализирует их адрес назначения. Если адрес назначения не совпадает с ее собственным, то она транслирует кадр своему последующему соседу. Если же адрес кадра совпадает с адресом станции, то она копирует кадр в свой внутренний буфер, проверяет его корректность, передает поле данных для последующей обработки протоколу более высокого уровня, ставит пометку о прочтении кадра, а затем передает его по сети последующей станции. Станция, являющаяся источником кадра для сети, ответственна за то, чтобы удалить кадр из сети, после того, как он, совершив полный оборот, вновь дойдет до нее. При этом исходная станция проверяет признаки кадра, дошел ли он до станции назначения и не был ли при этом поврежден.


Подключение станций в Подключение станций в FDDIFDDI

DAS

DAS (dual homing)

SAS SAS

SAS SAS

SAS

SAC

DAC DAC

SAS (Single Attachment Station) - подсоединение станции только к одному из колецDAS (Dual Attachment Station) - подсоединение станции к двум кольцам, повышается отказоустойчивостьSAC, DAC (Single, Dual Attachment Concentrators)

Dual Homing - двойное подключение станции к одному из колец (также повышает надежность соединений, один из портов - запасной)


Сворачивание колецСворачивание колец

DAS

DAS (dual homing)

SAS SAS

SAS SAS

SAS

SAC

DAC DAC

На каждом порте концентратора и в сетевой карте есть так называемый обходной переключатель (bypass switch). Его назначение - отключать аппаратуру, подключенную к порту от кольца в случае нештатных ситуаций.

FDDI концентратор


Структура стека Структура стека FDDIFDDI

Media Access Control (MAC) (Управление доступом к носителю) - способ доступа к носителю, формат кадра, обработка маркера, адресация, алгоритм CRC (проверка контрольной суммы) и механизмы устранения ошибок.Physical Layer Device (PHY) (Устройство физического уровня) - кодирование 4B/5B, требования к синхронизации (управление эластичным буфером для согласования частоты входных и выходных сигналов), формированию кадров и другие функции.

физ. уровень

канальн. уровень

LLC

MAC

PMD

PHYSMT

Physical 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.


SMT - Station ManagementSMT - 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.

Действия концентратора при присоединении станции (управляется SMT).Процедура установления физического соединения - длительная, много этапов. При этом происходит проверка оптической линии связи и устройств физического уровня как на стороне концентратора, так и на стороне сетевой карты, конфигурирование внутреннего пути концентратора.


Логическое кодирование Логическое кодирование 4B/5B4B/5B

4B/5B (4 бита в 5 бит) - избыточное кодирование для введения самосинхронизации сигнала при физическом кодировании NRZI.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 сигналов на передающей и приемной сторонах(в Token Ring функции синхронизатора сети - акт. монитор). Вследствие применения высокой частоты (125 МГц) в FDDI есть восстанавливающий (настроенный на преамбулу) и локальный (для передачи во внутренние схемы приемника, 125 Мгц ±0.01%) тактовые генераторы, связанные эластичным буфером. Максимальный размер кадра - 9000 пятибитовых символов, т.е. 45000 бит. При разнице в частотах генераторов 0.01% соответствует 4.5 бита, т.е. 9 бит. Вывод: необходимо схемное решение в виде FIFO.


Кадры Кадры FDDIFDDI

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 логической 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.Data (0-4478 байт) - ограничена временем удержания маркера кольца, данные часто включают заголовок LLC 802.2.FCS (frame check sequence).ED - 01101.

PA SD FC DA SA Data FCS ED FS

Типы кадров:•Маркер PA-SD-FC-ED•Информационный кадр или кадр управления


Кадры Кадры FDDIFDDI

FS (frame status, 6 символов R|S) - три поля: E - error, A - address resolved, C - frame copied. + еще три поля зарезервировано для других 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.

МаркерУ маркера С=1 и все остальное в поле FC = 0.

В FDDI поддерживается как синхронный (каждому - хотя бы минимум) и асинхронный (в случае остатка от времени обращения маркера по кольцу) виды трафика. Станция имеет право передавать асинхронный (сверх лимита) трафик только в случае, если маркер пришел раньше, чем закончился таймер THT (т.е. время последнего обращения маркера по кольцу, Token Rotation Time, меньше времени удержания маркера в асинхронном режиме THT, Token Holding Time). В этом случае возможно введение приоритетности трафика (приложения с заранее определенным и более высоким уровнем приоритета имеют преимущество перед приложениями с низким приоритетом).


Поддержка асинхр. трафикаПоддержка асинхр. трафика


Алгоритм функционированияАлгоритм функционирования

1. Если таймер TRT (THT) истечет при значении Late_Ct, равном 1, то такое событие считается потерей токена и порождает выполнение процесса реинициализации кольца Claim Token.2. В FDDI предусмотрен режим высоскоростного обмена только между двумя станциями в кольце (для асинхронного режима), когда в сеть выпускается сдерживающий маркер (restricted token).3. Сеть наводнена усеченными кадрами. В основном они появляются вследствие того, что станция обязана ретранслировать все, что приходит ей на входящий порт бит за битом. Начиная ретранслировать кадр, станция понимает, что это ее собственный и вынуждена удалить его (закончить ретрансляцию), она добивает остаток кадра символами Idle и не ставит конечный ограничитель ED. Такие усеченные кадры уничтожаются станциями в момент передачи (если станция передает, она обязана отбрасывать поступающие кадры).


Инициализация кольцаИнициализация кольца

Инициализация кольца Claim TokenВ ходе процесса Claim Token всем станциям необходимо убедиться в работоспособности кольца и рассчитать максимальное 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 в диапазоне 4-165мс и может назначаться администратором сети. Формируется кадр 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 генерировать свой запрос. Если станция получит свой клейм, то она выиграла состязание. При равных значениях преимущество имеют станции с большим MAC адресом. Первый оборот токена - служебный.


Управление сетями Управление сетями FDDIFDDI

Управление сетью FDDI с помощью спецификации SMT

Управление соединениями - Connection Management (CMT) (установка физических соединений);

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). Она доступна с использованием протокола SNMP, Simple Network Management Protocol).

petrozavodsk state university, alex moschevikin, 2004

Documents