Мережі FDDI
FDDI (Fiber Distributed Data Interface) — це стандарт, чи, вірніше, набір мережевих стандартів, орієнтованих, передусім, передачі даних по волоконно-оптичному білю зі швидкістю 100 Мбіт/с. Переважна частина специфікацій стандарту FDDI була розроблена проблемною групою ХЗТ9.5 (ANSI) у другій половині 80-х років. FDDI стала виття ЛОМ, що використовує як середовище передачі оптичне волокно.
В даний час більшість мережевих технологій підтримують волоконно-оптичний інтерфейс як один з варіантів фізичного рівня, але FDDI залишається найбільш відпрацьованою високошвидкісною технологією, стандарти на яку пройшли перевірку часом і устоялися, а обладнання різних виробників показує гарний ступінь сумісності.
При розробці технології FDDI ставилися як найбільш пріоритетні такі цілі: - Підвищення бітової швидкості передачі даних до 100 Мбіт/с; — Підвищення стійкості до відмов мережі за рахунок стандартних процедур відновлення після відмов різного роду — пошкодження кабелю, некоректної роботи мережевого вузла, виникнення високого рівня перешкод на лінії тощо; — Максимально ефективне використання потенційної пропускної спроможності як для асинхронного, так і для синхронного графіків.
Технологія FDDI багато в чому ґрунтується на технології Token Ring, розвиваючи та вдосконалюючи її основні ідеї. У протоколу FDDI є й суттєві відмінності від Token Ring. Ці відмінності пов'язані з вимогами, які необхідні для підтримки великої швидкості передачі інформації, великих відстаней та можливості поряд з асинхронною передачею даних вести синхронну передачу. Дві основні відмінності в протоколах управління маркером у FDDI та IEEE 802.5 Token Ring такі: — в Token Ring станція,передає кадри, утримує маркер до того часу, поки отримає всі відправлені пакети. У FDDI станція випускає маркер безпосередньо закінченням передачі кадру (кадрів); — FDDI не використовує пріоритету та поля резервування, які Token Ring використовує для виділення системних ресурсів.
У табл. 6.1. вказано основні характеристики мережі FDDI.
Таблиця 6.1. Основні характеристики мережі FDDI
* Деякі виробники випускають обладнання на відстань передачі до 50 км. ** При зазначеній довжині мережа продовжуватиме коректно працювати і зберігати цілісність при появі одиничного розриву кільця або при відключенні однієї зі станцій кільця (режим WRAP) – при цьому довжина шляху обходу маркера не перевищуватиме 200 км.
Принцип дії
Класичний варіант мережі FDDI будується на основі двох волоконно-оптичних кілець (подвійного кільця), світловий сигнал якими поширюється в протилежних напрямках, рис, 6.1 а. Кожен вузол підключаються на прийом та передачу до обох кільців. Саме така кільцева фізична топологія реалізує основний спосіб підвищення стійкості до відмови мережі. У нормальному режимі роботи дані йдуть від станції до станції лише по одному з кілець, яке називається первинним (primary). Для визначеності напрямок руху даних у первинному кільці задано проти годинникової стрілки. Маршрут передачі відображає логічну топологію мережі FDDI, яка завжди є кільце. Всі станції, крім передавальної та приймаючої, здійснюють ретрансляцію даних та є наскрізними. Вторинне кільце (secondary) є резервним і в нормальному режимі роботи мережі для передачі даних не використовується, хоча по ньому здійснюється безперервний контроль за цілісністю кільця.
Мал. 6.1.Подвійне кільце FDDI: а) нормальний режим роботи; б) режим згорнутого кільця (WRAP)
У разі виникнення будь-якої відмови в мережі, коли частина первинного кільця не в змозі передавати дані (наприклад, обрив кабелю, вихід з ладу або відключення одного з вузлів), для передачі даних активізується вторинне кільце, яке доповнює первинне, утворюючи знову єдине логічне кільце передачі, рис. 6.1 б. Цей режим роботи мережі називається WRAP, тобто «згортання» кільця, Операція згортання проводиться двома мережевими пристроями, що знаходяться по обидва боки джерела несправності (пошкодженого кабелю, або станції/концентратора, що вийшла з ладу). Саме через ці пристрої відбувається об'єднання первинного та вторинного кілець. Таким чином, мережа FDDI може повністю відновлювати свою працездатність та цілісність у разі поодиноких відмов її елементів. У разі усунення несправності мережа автоматично перетворюється на нормальний режим роботи з передачею даних лише з первинному кільцю.
У стандарті FDDI приділяється велика увага різним процедурам, які завдяки розподіленому механізму керування дозволяють визначити наявність несправності 5 мережі, а потім зробити необхідну реконфігурацію. При множинних відмови мережа розпадається на кілька не пов'язаних мереж - відбувається мікросегментація мережі.
Робота мережі FDDI ґрунтується на детермінованому маркерному доступі до логічного кільця. Спочатку відбувається ініціалізація кільця, в процесі якої кільце однієї зі станцій випускається спеціальний укорочений пакет службових даних - маркер (token). Після того, як маркер став циркулювати по кільцю, станції можуть обмінюватись інформацією.
Доки немає передачі даних від станції до станції,циркулює лише маркер, рис. 6.2 а, при отриманні якого станція має можливість передавати інформацію. У мережі FDDI кожна станція має попередній сусід (upstream neighbor) і наступний сусід (downstream neighbor), що визначаються її фізичними зв'язками і напрямом передачі. У класичному варіанті це визначається первинним кільцем. Передача інформації організується як пакетів даних довжиною до 4500 байт, званих кадрами. Якщо в момент отримання маркера станція не має даних для передачі, то отримавши маркер, вона негайно транслює його далі по кільцю. За бажання передавати станція, отримавши маркер, може утримувати його і вести відповідно передачу кадрів протягом часу, що називається часом утримання маркера ТНТ (token holding time) (рис. 6.2 б). Після закінчення часу ТНТ станція має завершити передачу свого чергового кадру і передати (відпустити) маркер наступної станції, рис. 6.2 ст. Будь-якої миті часу передавати інформацію може лише одна станція, а саме та, яка захопила маркер.
Мал. 6.2. Передача даних
Далі кадри, транслюючи від вузла до вузла, повертаються до вихідної станції, що була їх джерелом. Станція-джерело для кожного кадру перевіряє ознаки кадру, чи дійшов він до станції призначення і чи не був ушкоджений, і якщо все нормально, ліквідує це кадр (рис. 6.2 е), звільняючи ресурси мережі, або, в іншому випадку, намагається здійснити повторну передачу. У будь-якому випадку функція видалення кадру покладається на станцію, яка була його джерелом.
Маркерний доступ – це одне з найефективніших рішень. Завдяки цьому реальна продуктивність FDDI кільця при великій завантаженості досягає 95%. Наприклад, продуктивність мережіEthernet (в рамках колізійного домену) зі зростанням завантаженості сягає 30% від пропускної спроможності.
Формати маркера та кадру FDDI, процедура ініціалізації кільця, а також питання розподілу ресурсів мережі у нормальному режимі передачі даних розглянуті у п. 6.7.
Складові стандарту FDDI
Складові рівні стандарту FDDI та основні функції, що виконуються цими рівнями, наведено на рис. 6.3.
Як і багато інших технологій локальних мереж, технологія FDDI використовує протокол 802.2 підрівня управління каналом даних (LLC), визначений у стандартах IEEE 802.2, та ISO 8802.2, FDDI використовує перший тип процедур LLC, при якому вузли працюють у дейта-грамному режимі – без встановлення з'єднань та без відновлення втрачених або пошкоджених кадрів.
Мал. 6.3. Складові стандарту FDDI