Конспект лекцій. Чернівці 2015 2



Pdf просмотр
Сторінка9/12
Дата конвертації14.07.2017
Розмір5.01 Kb.
ТипКонспект
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   12
Тема 9. Технологія Token Ring (802.5)
9.1

Основні характеристики технології. Маркерний метод доступу до
поділюваного середовища.
9.2

Формати кадрів Token Ring.
9.3

Фізичний рівень технології Token Ring
.

9.1Основні характеристики технології Token Ring
Мережі Token Ring, так само як і мережі Ethernet, характеризує поділюване середовище передачі даних, що у цьому випадку складається з відрізків кабелю, що з'єднують всі станції мережі в кільце. Кільце розглядається як загальний поділюваний ресурс, і для доступу до нього потрібен не випадковий алгоритм, як у мережах Ethernet, а детермінований, заснований на передачі станціям права на використання кільця в певному порядку. Це право передається за допомогою кадру спеціального формату, називаного маркером
або токеном (token).
Технологія Token Ring була розроблена компанією IBM у 1984 році, а потім передана як проект стандарту в комітет IEEE 802, що на її основі прийняв у 1985 році стандарт 802.5. Компанія IBM використовує технологію Token Ring у якості своєї основної мережної технології для побудови локальних мереж на основі комп'ютерів різних класів – майнфреймів, міні-комп'ютерів і персональних комп'ютерів. У цей час саме компанія IBM є основним законодавцем моди технології Token Ring, роблячи близько 60% мережних адаптерів цієї технології.
Мережі Token Ring працюють із двома бітовими швидкостями – 4 і 16
Мбіт/с. Змішування станцій, що працюють на різних швидкостях, в одному кільці не допускається. Мережі Token Ring, що працюють зі швидкістю 16
Мбіт/с, мають деякі вдосконалення в алгоритмі доступу порівнянно зі стандартом 4 Мбіт/с.
Технологія Token Ring є більш складною технологією, чим Ethernet. Вона має властивості відмовостійкості. У мережі Token Ring визначені процедури контролю роботи мережі, які використовують зворотний зв'язок кільцеподібної структури – посланий кадр завжди вертається в станцію-відправника. У деяких випадках виявлені помилки в роботі мережі усуваються автоматично, наприклад, може бути відновлений загублений маркер. В інших випадках помилки тільки фіксуються, а їхнє усунення виконується вручну обслуговуючим персоналом.
Для контролю мережі одна зі станцій виконує роль так званого активного
монітора. Активний монітор вибирається під час ініціалізації кільця як станції з максимальним значенням МАС-адреси. Якщо активний монітор виходить із ладу,

134 процедура ініціалізації кільця повторюється й вибирається новий активний монітор. Щоб мережа могла виявити відмову активного монітора, останній у працездатному стані кожні 3 секунди генерує спеціальний кадр своєї присутності. Якщо цей кадр не з'являється в мережі більше 7 секунд, то інші станції мережі починають процедуру виборів нового активного монітора.
Маркерний метод доступу до поділюваного середовища
У мережах з маркерним методом доступу (а до них, крім мереж Token
Ring, відносяться мережі FDDI, а також мережі, близькі до стандарту 802.4,
ArcNet, мережі виробничого призначення MAP) право на доступ до середовища передається циклічно від станції до станції по логічному кільцю.
У мережі Token Ring кільце утвориться відрізками кабелю, що з'єднують сусідні станції. Таким чином, кожна станція зв'язана зі своєю попередньою й наступною станціями й може безпосередньо обмінюватися даними тільки з ними. Для забезпечення доступу станцій до фізичного середовища по кільцю циркулює кадр спеціального формату й призначення – маркер. У мережі Token Ring будь-яка станція завжди безпосередньо одержує дані тільки від однієї станції – тієї, котра є попередньою в кільці. Така станція називається
найближчим активним сусідом, розташованим вище по потоку (даних) –
Nearest Active Upstream Neighbor, NAUN. Передачу ж даних станція завжди здійснює своєму найближчому сусідові долілиць по потоку даних.
Одержавши маркер, станція аналізує його й при відсутності в неї даних для передачі забезпечує його просування до наступної станції. Станція, що має дані для передачі, при одержанні маркера вилучає його з кільця, що дає їй право доступу до фізичного середовища й передачі своїх даних. Потім ця станція видає в кільце кадр даних установленого формату послідовно по бітах.
Передані дані проходять по кільцю завжди в одному напрямку від однієї станції до іншої. Кадр визначається адресою призначення й адресою джерела (рис.9.1).


135

Рис. 9. 1. Принцип маркерного доступу
Усі станції кільця ретранслюють кадр побітно, як повторювачі. Якщо кадр проходить через станцію призначення, то, розпізнавши свою адресу, ця станція копіює кадр у свій внутрішній буфер і вставляє в кадр ознаку підтвердження прийому. Станція, що видала кадр даних у кільце, при зворотному його одержанні з підтвердженням прийому вилучає цей кадр із кільця й передає в мережу новий маркер для забезпечення можливості іншим станціям мережі передавати дані. Такий алгоритм доступу застосовується в мережах Token Ring зі швидкістю роботи 4 Мбіт/с, описаних у стандарті
802.5.
Час володіння поділюваним середовищем у мережі Token Ring обмежується
часом утримання маркера (token holding time), після витікання якого станція зобов'язана припинити передачу власних даних (поточний кадр дозволяється завершити) і передати маркер далі по кільцю. Станція може встигнути передати за час утримання маркера один або кілька кадрів залежно від розміру кадрів і величини часу втримання маркера. Звичайний час утримання маркера за замовчуванням дорівнює 10 мс, а максимальний розмір кадру в стандарті 802.5 не визначений. Для мереж 4 Мбіт/с він звичайно дорівнює 4 Кб, а для мереж
16 Мбіт/с – 16 Кб. Це пов'язане з тим, що за час утримання маркера станція повинна встигнути передати хоча б один кадр. При швидкості 4 Мбіт/с за час 10 мс можна передати 5000 байтів, а при швидкості 16 Мбіт/с – відповідно 20 000 байтів. Максимальні розміри кадру обрані з деяким запасом.

136
У мережах Token Ring 16 Мбіт/с використовується також трохи інший алгоритм доступу до кільця, який називають алгоритмом раннього звільнення
маркера (Early Token Release). Відповідно до нього станція передає маркер доступу наступній станції відразу ж після закінчення передачі останнього біта кадру, не чекаючи повернення по кільцю цього кадру з бітом підтвердження прийому. У цьому випадку пропускна здатність кільця використовується більш ефективно, тому що по кільцю одночасно просуваються кадри декількох станцій. Проте свої кадри в кожний момент часу може генерувати тільки одна станція – та, котра в цей момент володіє маркером доступу. Інші станції в цей час тільки повторюють чужі кадри, так що принцип поділу кільця в часі зберігається, прискорюється тільки процедура передачі володіння кільцем.
Для різних видів повідомлень, переданим кадрам, можуть призначатися різні пріоритети: від 0 (нижчий) до 7 (вищий). Рішення про пріоритет конкретного кадру приймає передавальна станція (протокол Token Ring одержує цей параметр через міжрівневі інтерфейси від протоколів верхнього рівня, наприклад, прикладного). Маркер також завжди має деякий рівень поточного пріоритету. Станція має право захопити переданий їй маркер тільки в тому випадку, якщо пріоритет кадру, що вона хоче передати, вищий (або дорівнює) пріоритету маркера. У протилежному випадку станція зобов'язана передати маркер наступній по кільцю станції.
За наявність у мережі маркера, причому єдиної його копії, відповідає активний монітор. Якщо активний монітор не одержує маркер протягом тривалого часу (наприклад, 2,6 с), то він породжує новий маркер.

9.2 Формати кадрів Token Ring
У Token Ring існують три різних формати кадрів:

маркер;

кадр даних;

послідовність, що перериває.
Маркер
Кадр маркера складається із трьох полів, кожне довжиною в один байт:
Початковий обмежник (Start Delimiter, SD) з'являється на початку маркера, а також на початку будь-якого кадру, що проходить по мережі. Поле становить наступну унікальну послідовність символів манчестерського коду: JKOJKOOO.
Тому початковий обмежник не можна поплутати ні з якою бітовою послідовністю усередині кадру.
Керування доступом (Access Control) складається із чотирьох підполів: РРР,

137
Т, М и RRR, де РРР – біти пріоритету, Т – біт маркера, М – біт монітора, RRR – резервні біти пріоритету. Біт Т, установлений в 1, указує на те, що даний кадр є маркером доступу. Біт монітора встановлюється в 1 активним монітором
і в 0 будь-якою іншою станцією, що передає маркер або кадр. Якщо активний монітор бачить маркер або кадр, що містить біт монітора зі значенням 1, то активний монітор знає, що цей кадр або маркер уже один раз обійшов кільце й не був оброблений станціями. Якщо це кадр, то він віддаляється з кільця.
Якщо це маркер, то активний монітор передає його далі по кільцю.
Використання полів пріоритетів буде розглянуто нижче.
Кінцевий обмежник (End Delimeter, ED) – останнє поле маркера. Так само як і поле початкового обмежника, це поле містить унікальну послідовність манчестерських кодів JK1JK1, а також дві однобітових ознаки: I і Е. Ознака I
(Intermediate) показує, чи є кадр останнім у серії кадрів (1 – 0) або проміжним (1
– 1). Ознака Е (Error) – це ознака помилки. Вона встановлюється в 0 станцією- відправником, і будь-яка станція кільця, через яку проходить кадр, повинна встановити цю ознаку в 1, якщо вона виявить помилку по контрольній сумі або
іншій некоректності кадру.
Кадр даних і послідовність, що перериває
Кадр даних включає ті ж три поля, що й маркер, і має крім них ще кілька додаткових полів. Таким чином, кадр даних складається з наступних полів: початковий обмежник (Start Delimiter, SD); керування кадром (Frame Control,
PC); адреса призначення (Destination Address, DA); адреса джерела (Source Address,
SA); дані (INFO); контрольна сума (Frame Check Sequence, PCS); кінцевий обмежник (End
Delimeter, ED); статус кадру (Frame Status, FS).
Кадр даних може переносити або службові дані для керування кільцем (дані
Мас-рівня), або користувальницькі дані (LLC-рівня). Стандарт Token Ring визначає 6 типів керуючих кадрів Мас-рівня. Поле FC визначає тип кадру (MAC або LLC), і якщо він визначений як MAC, то поле також указує, який із шести типів кадрів представлений даним кадром.
Призначення цих шести типів кадрів:
1.
Щоб упевнитися, що її адреса унікальна, станція, коли вперше приєднується до кільця, посилає кадр Тест дублювання адреси (Duplicate Address
Test, DAT).
2.
Щоб повідомити інші станції, що він працездатний, активний

138 монітор періодично посилає в кільце кадр Існує активний монітор (Active
Monitor Present, AMP).
3.
Кадр Існує резервний монітор (Standby Monitor Present, SMP) відправляється будь-якою станцією, що не є активним монітором.
1.
Резервний монітор відправляє кадр Маркер заявки (Claim Token, CT), коли підозрює, що активний монітор відмовив, потім резервні монітори домовляються між собою, який з них стане новим активним монітором.
Станція відправляє кадр Сигнал (Beacon, BCN) у випадку виникнення серйозних мережних проблем, таких як обрив кабелю, виявлення станції, що передає кадри без очікування маркера, вихід станції з ладу. Визначаючи, яка станція відправляє кадр сигналу, що діагностує програма (її існування й функції не визначаються стандартами Token Ring), можна локалізувати проблему. Кожна станція періодично передає кадри BCN доти, поки не прийме кадр BCN від свого попереднього (NAUN) сусіда. У результаті в кільці тільки одна станція продовжує передавати кадри BCN – та, у якої є проблеми з попереднім сусідом. У мережі Token Ring кожна станція знає МАС-адресу свого попереднього сусіда, тому Beacon-процедура приводить до виявлення адреси некоректно працюючої станції.
2.
Кадр Очищення (Purge, PRG) використовується новим активним монітором для того, щоб перевести всі станції у вихідний стан і очистити кільце від усіх раніше посланих кадрів.
У стандарті 802.5 використовуються адреси тієї ж структури, що й у стандарті
802.3. Адреси призначення й джерела можуть мати довжину або 2, або 6 байтів. Перший біт адреси призначення визначає групова або індивідуальна адреса як для 2-байтових, так і для 6-байтових адрес. Другий біт у 6-байтових адресах говорить про те, призначена адреса локально або глобально. Адреса, що складається з усіх одиниць, є широкомовною.
Адреса джерела має той же розмір і формат, що й адреса призначення.
Однак ознака групової адреси використовується в ньому особливим способом.
Через те що адреса джерела не може бути груповою, то наявність одиниці в цьому розряді говорить про те, що в кадрі є спеціальне поле маршрутної
інформації (Routing Information Field, RIF). Ця інформація потрібна при роботі мостів, що зв'язують кілька кілець Token Ring, у режимі маршрутизації від джерела.
Поле даних INFO кадру може містити дані одного з описаних керуючих кадрів рівня MAC або користувальницькі дані, упаковані в кадр рівня LLC. Це поле, як ми вже відзначали, не має визначеної стандартом максимальної довжини, хоча існують практичні обмеження на його розмір, засновані на

139 тимчасових співвідношеннях між часом утримання маркера й часом передачі кадру.
Поле статусу FS має довжину 1 байт і містить 4 резервних біти й 2 підполя: біт розпізнавання адреси А и біт копіювання кадру С. Через те, що це поле не супроводжується обчисленням сумми, CRC, то викорис- товувані біти для надійності дублюються: поле статусу FS має вигляд Асххасхх. Якщо біт розпізнавання адреси не встановлений під час одержання кадру, це означає, що станція призначення більше не є присутньою у мережі (можливо, внаслідок неполадок, а можливо, станція перебуває в іншому кільці, пов'язаному з даним за допомогою мосту). Якщо обидва біти впізнавання адреси й копіювання кадру встановлені і біт виявлення помилки також установлений, то вихідна станція знає, що помилка трапилася після того, як цей кадр був коректно отриманий.
Послідовність, що перериває, складається із двох байтів, що містять початковий і кінцевий обмежники. Послідовність, що перериває, може з'явитися в будь-якому місці потоку бітів і сигналізує про те, що поточна передача кадру або маркера відміняється.
Пріоритетний доступ до кільця
Кожний кадр даних або маркер має пріоритет, установлюваний бітами пріоритету (значення від 0 до 7, причому 7 – найвищий пріоритет). Станція може скористатися маркером, якщо тільки в неї є кадри для передачі із пріоритетом рівним або більшим, ніж пріоритет маркера. Мережний адаптер станції з кадрами, у яких пріоритет нижче, ніж пріоритет маркера, не може захопити маркер, але може помістити найбільший пріоритет своїх передач, що очікують, кадрів у резервні біти маркера, але тільки в тому випадку, якщо записаний у резервних бітах пріоритет нижче його власного. У результаті в резервних бітах пріоритету встановлюється найвищий пріоритет станції, що намагається одержати доступ до кільця, але не може цього зробити через високий пріоритет маркера.
Станція, що зуміла захопити маркер, передає свої кадри із пріоритетом маркера, а потім передає маркер наступному сусідові. При цьому вона переписує значення резервного пріоритету в поле пріоритету маркера, а резервний пріоритет обнуляється. Тому при наступному проході маркера по кільцю його захопить станція, що має найвищий пріоритет.
При ініціалізації кільця основний і резервний пріоритет маркера встановлюються в 0.
Хоча механізм пріоритетів у технології Token Ring є, але він починає працювати тільки в тому випадку, коли додаток або прикладний протокол

140 вирішують його використовувати. Інакше всі станції будуть мати рівні права доступу до кільця, що в основному й відбувається на практиці, тому що більша частина додатків цим механізмом не користується. Це пов'язане з тим, що пріоритети кадрів підтримуються не у всіх технологіях, наприклад, у мережах
Ethernet вони відсутні, тому додаток буде поводитися по-різному, залежно від технології нижнього рівня, що небажано. У сучасних мережах пріоритетність обробки кадрів звичайно забезпечується комутаторами або маршрутизаторами, які підтримують їх незалежно від використовуваних протоколів канального рівня.
9.3Фізичний рівень технології Token Ring
Стандарт Token Ring фірми IBM споконвічно передбачав побудову зв'язків у мережі за допомогою концентраторів, які називають MAU (Multistation Access
Unit) або MSAU (Multi-Station Access Unit), тобто пристроями багатостанційного доступу (рис.9.2 [29]). Мережа Token Ring може включати до 260 вузлів.

Рис. 9.2. Фізична конфігурація мережі Token Ring
Концентратор Token Ring може бути активним або пасивним. Пасивний концентратор просто з'єднує порти внутрішніми зв'язками так, щоб станції, що підключаються до цих портів, утворили кільце. Ні посилення сигналів, ні їх ресинхронізацію пасивний MSAU не виконує. Такий пристрій можна вважати простим кросовим блоком за одним виключенням – MSAU забезпечує обхід якого-небудь порту, коли приєднаний до цього порту комп'ютер виключають.
Така функція необхідна для забезпечення зв'язності кільця поза залежністю від стану підключених комп'ютерів. Звичайно обхід порту виконується за рахунок релейних схем, які харчуються постійним струмом від мережного адаптера, а при вимиканні мережного адаптера нормально замкнуті контакти реле з'єднують вхід порту з його виходом.

141
Активний концентратор виконує функції регенерації сигналів і тому іноді називається повторювачем, як у стандарті Ethernet.
Виникає питання – якщо концентратор є пасивним пристроєм, то яким чином забезпечується якісна передача сигналів на більші відстані, які виникають при включенні в мережу кількох сотень комп'ютерів? Відповідь полягає в тому, що роль підсилювача сигналів у цьому випадку бере на себе кожний мережний адаптер, а роль ресинхронізуючого блоку виконує мережний адаптер активного монітора кільця. Кожний мережний адаптер Token Ring має блок повторення, що вміє регенерувати й ресинхронізувати сигнали, однак останню функцію виконує в кільці тільки блок повторення активного монітора.
Блок ресинхронізації складається з 30-бітного буфера, що приймає манчестерські сигнали із трохи перекрученими за час обороту по кільцю
інтервалами проходження. При максимальній кількості станцій у кільці
(260) варіація затримки циркуляції біта по кільцю може досягати 3-бітових
інтервалів. Активний монітор "вставляє" свій буфер у кільце й синхронізує бітові сигнали, видаючи їх на вихід з необхідною частотою.
У загальному випадку мережа Token Ring має комбіновану зірково- кільцеву конфігурацію. Кінцеві вузли підключаються до MSAU за топологією зірки, а самі MSAU поєднуються через спеціальні порти Ring In (RI) і Ring Out (RO) для утворення магістрального фізичного кільця.
Усі станції в кільці повинні працювати на одній швидкості – або 4
Мбіт/с, або 16 Мбіт/с. Кабелі, що з'єднують станцію з концентратором, називаються відгалужуваними (lobe cable), а кабелі, що з'єднують концентратори, – магістральними (trunk cable).
Технологія Token Ring дозволяє використовувати для з'єднання кінцевих станцій і концентраторів різні типи кабелю: STP Type I, UTP Type 3, UTP
Type 6, а також волоконно-оптичний кабель.
При використанні екранованої крученої пари STP Type 1 з номенклатури кабельної системи IBM у кільце допускається поєднувати до 260 станцій при довжині відгалужуваних кабелів до 100 метрів, а при використанні неекранованої крученої пари максимальна кількість станцій скорочується до 72 при довжині відгалужуваних кабелів до 45 метрів. Відстань між пасивними
MSAU може досягати 100 м при використанні кабелю STP Type 1 і 45 м при використанні кабелю UTP Type 3. Між активними MSAU максимальна відстань збільшується відповідно до 730 м або 365 м залежно від типу кабелю.
Максимальна довжина кільця Token Ring становить 4000 м. Обмеження на максимальну довжину кільця й кількість станцій у кільці в технології Token Ring не є такими суворими, як у технології Ethernet. Тут ці обмеження багато в чому

142 пов'язані з часом обороту маркера по кільцю (але не тільки – є й інші міркування, що диктують вибір обмежень). Так, якщо кільце складається з 260 станцій, то при часі втримання маркера в 10 мс маркер повернеться в активний монітор у найгіршому разі через 2,6 с, а цей час саме становить тайм-аут контролю обороту маркера. У принципі, всі значення тайм-аутів у мережних адаптерах вузлів мережі Token Ring можна набудовувати, тому можна побудувати мережу Token Ring з більшою кількістю станцій і з більшою довжиною кільця.
Існує велика кількість апаратури для мереж Token Ring, що поліпшує деякі стандартні характеристики цих мереж: максимальну довжину мережі, відстань між концентраторами, надійність (шляхом використання подвійних кілець).
Тема 10. Технологія FDDI.
10.1

Технологія FDDI.
10.2

Особливості методу доступу FDDI.
10.3

Фізичний рівень технології FDDI.
10.4

Порівняння FDDI з технологіями Ethernet і Token Ring.
10.1Технологія FDDI.
Технологія FDDI (Fiber Distributed Data Interface) – оптоволоконний
інтерфейс розподілених даних – це перша технологія локальних мереж, у якій середовищем передачі даних є волоконно-оптичний кабель. Роботи зі створення технологій і пристроїв для використання волоконно- оптичних каналів у локальних мережах почалися в 80-ті роки, незабаром після початку промислової експлуатації подібних каналів у територіальних мережах.
Проблемна група ХЗТ9.5 інституту ANSI розробила в період з 1986 по 1988 р. початкові версії стандарту FDDI, що забезпечує передачу кадрів зі швидкістю
100 Мбіт/с по подвійному волоконно-оптичному кільцю довжиною до 100 км.
Основні характеристики технології
Технологія FDDI багато в чому ґрунтується на технології Token Ring, розвиваючи й удосконалюючи її основні ідеї. Розроблювачі технології
FDDI ставили перед собою в якості найбільш пріоритетних наступні цілі: підвищити бітову швидкість передачі даних до 100 Мбіт/с; підвищити відмово стійкість мережі за рахунок стандартних процедур відновлення її після відмов різного роду – ушкодження кабелю, некоректної роботи вузла, концентратора, виникнення високого рівня перешкод на лінії й т. п.;

143 максимально ефективно використовувати потенційну пропускну здатність мережі як для асинхронного, так і для синхронного (чутливого до затримок) трафіків.
Мережа FDDI будується на основі двох оптоволоконних кілець, які утворюють основний і резервний шляхи передачі даних між вузлами мережі.
Наявність двох кілець – це основний спосіб підвищення відмово стійкості в мережі FDDI, і вузли, які хочуть скористатися цим підвищеним потенціалом надійності, повинні бути підключені до обох кілець.
У нормальному режимі роботи мережі дані проходять через усі вузли й усі ділянки кабелю тільки первинного (Primary) кільця, цей режим названий режимом Thru – "наскрізним" або "транзитним". Вторинне кільце (Secondary) у цьому режимі не використовується.
У випадку якого-небудь виду відмови, коли частина первинного кільця не може передавати дані (наприклад, обрив кабелю або відмова вузла), первинне кільце поєднується із вторинним (рис.10.1), знову утворюючи єдине кільце. Цей режим роботи мережі називається Wrap, тобто "згортання" або "згортання" кілець. Операція згортання виробляється засобами концентраторів і/або мережних адаптерів FDDI. Для спрощення цієї процедури дані по первинному кільцю завжди передаються в одному напрямку (на діаграмах цей напрямок зображується проти годинникової стрілки), а по вторинному – у зворотному
(зображується за годинниковою стрілкою). Тому при утворенні загального кільця із двох кілець передавачі станцій, як і раніше, залишаються підключеними до приймачів сусідніх станцій, що дозволяє правильно передавати й приймати інформацію сусідніми станціями.
У стандартах FDDI багато уваги приділяється різним процедурам, які дозволяють визначити наявність відмови в мережі, а потім зробити необхідну реконфігурацію. Мережа
FDDI може повністю відновлювати свою працездатність у випадку одиничних відмов її елементів. При множинних відмовах мережа розпадається на кілька не зв'язаних мереж. Технологія FDDI доповнює механізми виявлення відмов технології Token Ring механізмами реконфігурації шляхи передачі даних у мережі, заснованими на наявності резервних зв'язків, забезпечуваних другим кільцем.

144

Рис. 10.1. Реконфігурація кілець FDDI при відмові
Кільця в мережах FDDI розглядаються як загальне поділюване середовище передачі даних, тому для неї визначений спеціальний метод доступу. Цей метод дуже близький до методу доступу мереж Token Ring і також називається методом маркерного (або токенного) кільця – token ring.
Відмінності методу доступу полягають у тому, що час утримання маркера в мережі FDDI не є постійною величиною, як у мережі Token Ring. Цей час залежить від завантаження кільця – при невеликому завантаженні він збільшується, а при більших перевантаженнях може зменшуватися до нуля. Ці зміни в методі доступу стосуються тільки асинхронного трафіка, що не критичний до невеликих затримок передачі кадрів. Для синхронного трафіка час утримання маркера, як і раніше, залишається фіксованою величиною.
Механізм пріоритетів кадрів, аналогічний прийнятому в технології Token Ring, у технології FDDI відсутній. Розроблювачі технології вирішили, що розподіл трафіка на 8 рівнів пріоритетів надлишковий й досить розділити трафік на два класи
– асинхронний і синхронний, останній з яких обслуговується завжди, навіть при перевантаженнях кільця.
В іншому пересилання кадрів між станціями кільця на рівні MAC повністю відповідає технології Token Ring. Станції FDDI застосовують алгоритм раннього звільнення маркера, як і мережі Token Ring зі швидкістю
16 Мбіт/с.
Адреси рівня MAC мають стандартний для технологій IEEE 802 формат.
Формат кадру FDDI близький до формату кадру Token Ring, основні відмінності полягають у відсутності полів пріоритетів. Ознаки розпізнавання адреси, копіювання кадру й помилки дозволяють зберегти наявні в мережах
Token Ring процедури обробки кадрів станцією- відправником, проміжними станціями й станцією-одержувачем.

145

Рис. 10.2. Структура протоколів технології FDDI
На рис. 1 0 . 2 наведена відповідність структури протоколів технології FDDI семирівневої моделі OSI. FDDI визначає протокол фізичного рівня й протокол підрівня доступу до середовища (MAC) канального рівня. Як і в багатьох
інших технологіях локальних мереж, у технології FDDI використовується протокол підрівня керування каналом даних LLC, визначений у стандарті IEEE
802.2. Таким чином, незважаючи на те, що технологія FDDI була розроблена й стандартизована інститутом ANSI, а не комітетом IEEE, вона повністю вписується в структуру стандартів 802.
Відмінною рисою технології FDDI є рівень керування станцією – Station
Management (SMT). Саме рівень SMT виконує всі функції з керування й моніторингу всіх інших рівнів стека протоколів FDDI. У керуванні кільцем бере участь кожний вузол мережі FDDI. Тому всі вузли обмінюються спеціальними кадрами SMT для керування мережею.
Відмовостійкість мереж FDDI забезпечується протоколами й іншими рівнями: за допомогою фізичного рівня усуваються відмови мережі з фізичних причин, наприклад, через обрив кабелю, а за допомогою рівня MAC – логічні відмови мережі, наприклад, втрата потрібного внутрішнього шляху передачі маркера й кадрів даних між портами концентратора.
10.2 Особливості методу доступу FDDI
Для передачі синхронних кадрів станція завжди має право захопити маркер при його надходженні. При цьому час утримання маркера має заздалегідь задану фіксовану величину.
Якщо ж станції кільця FDDI потрібно передати асинхронний кадр (тип

146 кадру визначається протоколами верхніх рівнів), то для з'ясування можливості
захоплення маркера при його черговому надходженні станція повинна виміряти
інтервал часу, що пройшов з моменту попереднього приходу маркера. Цей
інтервал називається часом обороту маркера (Token Rotation Time, TRT).
Інтервал TRT рівняється з іншою величиною – максимально припустимим часом
обороту маркера по кільцю Т_0р. Якщо в технології Token Ring максимально припустимий час обороту маркера є фіксованою величиною (2,6 із розрахунку 260 станцій у кільці), то в технології FDDI станції домовляються про величину Т_0рг під час ініціалізації кільця. Кожна станція може запропонувати своє значення Т_0рг, у результаті для кільця встановлюється мінімальний із запропонованих станціями час. Це дозволяє враховувати потреби додатків, що працюють на станціях. Звичайно синхронним додаткам (додаткам реального часу) потрібно частіше передавати дані в мережу невеликими порціями, а асинхронним додаткам краще одержувати доступ до мережі рідше, але більшими порціями. Перевага віддається станціям, що передають синхронний трафік.
Таким чином, при черговому надходженні маркера для передачі асинхронного кадру рівняється фактичний час обороту маркера TRT з максимально можливим Т_0р. Якщо кільце не перевантажене, то маркер приходить раніше, ніж минає інтервал Т_0рг, тобто TRT < Т_0р. У цьому випадку станції дозволяється захопити маркер і передати свій кадр (або кадри) у кільце. Час утримання маркера ТНТ дорівнює різниці T_0pr – TRT, і протягом цього часу станція передає в кільце стільки асинхронних кадрів, скільки встигне.
Якщо ж кільце перевантажене й маркер спізнився, то інтервал TRT буде більше Т_0р. У цьому випадку станція не має права захопити маркер для асинхронного кадру. Якщо всі станції в мережі хочуть передавати тільки асинхронні кадри, а маркер зробив оборот по кільцю занадто повільно, то всі станції пропускають маркер у режимі повторення, маркер швидко робить черговий оборот і на наступному циклі роботи станції вже мають право захопити маркер і передати свої кадри.
Метод доступу FDDI для асинхронного трафіка є адаптивним і добре регулює тимчасові перевантаження мережі.
Відмовостійкість технології FDDI
Для забезпечення відмовостійкості в стандарті FDDI передбачене створення двох оптоволоконних кілець – первинного й вторинного. У стандарті FDDI допускаються два види приєднання станцій до мережі. Одночасне підключення до первинного й вторинного кілець називається подвійним підключенням –
Dual Attachment, DA. Підключення тільки до первинного кільця називається

147 одиночним підключенням – Single Attachment, SA.
У стандарті FDDI передбачена наявність у мережі кінцевих вузлів – станцій
(Station), а також концентраторів (Concentrator). Для станцій і концентраторів допустимо будь-який вид підключення до мережі – як одиночний, так і подвійний. Такі пристрої мають відповідні назви: SAS (Single Attachment
Station), DAS (Dual Attachment Station), SAC (Single Attachment Concentrator) і
DAC (Dual Attachment Concentrator).
Звичайно концентратори мають подвійне підключення, а станції – одинарне, як це показано на рис.10. 3 [10], хоча це й не обов'язково. Щоб пристрої легше було правильно приєднувати до мережі, їхні рознімання маркіруються.
Рознімання типу А і В повинні бути в пристроїв з подвійним підключенням, рознімання М (Master) є в концентратора для одинарного підключення станції, у якої відповідне рознімання повинен мати тип S (Slave).
У випадку однократного обриву кабелю між пристроями з подвійним підключенням мережа FDDI зможе продовжити нормальну роботу за рахунок автоматичної реконфігурації внутрішніх шляхів передачі кадрів між портами концентратора (рис.10. 4 [10]). Дворазовий обрив кабелю приведе до утворення двох ізольованих мереж FDDI. При обриві кабелю, що йде до станції з одинарним підключенням, вона стає відрізаною від мережі, а кільце продовжує працювати за рахунок реконфігурації внутрішнього шляху в концентраторі – порт М, до якого була підключена дана станція, буде виключений
із загального шляху.
Рис. 10.3. Підключення вузлів до кілець FDDI

148

Рис.10. 4. Реконфігурація мережі FDDI при обриві проведення
Для збереження працездатності мережі при відключенні живлення в станціях з подвійним підключенням, тобто станціях DAS, останні повинні бути оснащені оптичними обхідними перемикачами (Optical Bypass Switch), які створюють обхідний шлях для світлових потоків при зникненні харчування, що вони одержують від станції.
І нарешті, станції DAS або концентратори DAC можна підключати до двох портів М одного або двох концентраторів, створюючи деревоподібну структуру з основними й резервними зв'язками. За замовчуванням порт У підтримує основний зв'язок, а порт А – резервний. Така конфігурація називається підключенням Dual Homing
Відмовостійкість підтримується за рахунок постійного спостереження рівня
SMT концентраторів і станцій за тимчасовими інтервалами циркуляції маркера й кадрів, а також за наявністю фізичного з'єднання між сусідніми портами в мережі. У мережі FDDI немає виділеного активного монітора – всі станції й концентратори рівноправні, і при виявленні відхилень від норми вони починають процес повторної ініціалізації мережі, а потім і її реконфігурації.
Реконфігурація внутрішніх шляхів у концентраторах і мережних адаптерах виконується спеціальними оптичними перемикачами, які перенаправляють світловий промінь і мають досить складну конструкцію.
10.3 Фізичний рівень технології FDDI
У технології FDDI для передачі світлових сигналів по оптичних волокнах реалізоване логічне кодування 4В/5В в сполученні з фізичним кодуванням

149
NRZI. Ця схема приводить до передачі по лінії зв'язку сигналів з тактовою частотою 125 Мгц.
Через те що з 32 комбінацій 5-бітних символів для кодування вихідних 4- бітних символів потрібно тільки 16 комбінацій, то із 16, що залишилися, обрано кілька кодів, які використовуються як службові. До найбільш важливих службових символів відноситься символ Idle – простий, що постійно передається між портами протягом пауз між передачею кадрів даних. За рахунок цього станції й концентратори мережі FDDI мають постійну інформацію про стан фізичних з'єднань своїх портів. У випадку відсутності потоку символів Idle фіксується відмова фізичного зв'язку й виробляється реконфігурація внутрішнього шляху концентратора або станції, якщо це можливо.
При первісному з'єднанні кабелем двох вузлів їхні порти спочатку виконують процедуру встановлення фізичного з'єднання. У цій процедурі використовуються послідовності службових символів коду 4В/5В, за допомогою яких створюється деяка мова команд фізичного рівня. Ці команди дозволяють портам з'ясувати один у одного типи портів (А, В, М або S) і вирішити, чи коректно дане з'єднання (наприклад, з'єднання S-S є некоректним і т. п.). Якщо з'єднання коректне, то далі виконується тест якості каналу при передачі символів кодів 4В/5В, а потім перевіряється працездатність рівня
MAC з'єднаних пристроїв шляхом передачі декількох кадрів MAC. Якщо всі тести пройшли успішно, то фізичне з'єднання вважається встановленим. Роботу
із установлення фізичного з'єднання контролює протокол керування станцією
SMT.
Фізичний рівень розділений на два підрівня: незалежний від середовища підрівень PHY (Physical) і залежний від середовища підрівень PMD (Physical
Media Dependent) (див. рис. 3).
Технологія FDDI у цей час підтримує два підрівня PMD: для волоконно- оптичного кабелю й для неекранованої крученої пари категорії 5. Останній стандарт з'явився пізніше оптичного й називається TP-PMD.
Оптоволоконний підрівень PMD забезпечує необхідні засоби для передачі даних від однієї станції до іншої по оптичному волокну. Його специфікація визначає: використання в якості основного фізичного середовища багатомодового волоконно-оптичного кабелю 62,5/125 мкм; вимоги до потужності оптичних сигналів і максимального загасання між вузлами мережі. Для стандартного багатомодового кабелю ці вимоги приводять до граничної відстані між вузлами в 2 км, а для одномодового кабелю відстань

150 збільшується до 10 – 40 км залежно від якості кабелю; вимоги до оптичних обхідних перемикачів (optical bypass switches) і оптичних приймачів; параметри оптичних рознімань MIC (Media Interface Connector), їхнє маркування; використання для передачі світла з довжиною хвилі в 1300 нм; подання сигналів в оптичних волокнах відповідно до методу NRZI.
Підрівень TP-PMD визначає можливість передачі даних між станціями по крученій парі відповідно до методу фізичного кодування MLT-3, що використовує два рівні потенціалу: + V і – V для подання даних у кабелі.
Для одержання рівномірного за потужністю спектра сигналу дані перед фізичним кодуванням проходять через скремблер. Максимальна відстань між вузлами у відповідності зі стандартом TP-PMD дорівнює 100 м.
Максимальна загальна довжина кільця FDDI становить 100 кілометрів, максимальне число станцій з подвійним підключенням у кільці –
500.
10.4 Порівняння FDDI з технологіями Ethernet і Token Ring
У табл. 10. 1 наведені результати порівняння технології FDDI з технологіями Ethernet і Token Ring.
Таблиця 10.1.
Характеристики технологій FDDI, Ethernet, Token Ring
Характеристика
FDDI
Ethernet
Token Ring
Базова швидкість
100 Мбіт/с
10 Мбіт/с
16 МБіт/с
Топологія
Подвійне кільце дерев
Шина/зірка
Зірка/кільце
Метод доступу
Частка від часу обороту маркера
CSMA/CD
Пріоритетна система резервування
Середовище передачі даних
Оптоволокно, неекранована кручена пара категорії 5
Товстий коаксіальний кабель, тонкий коаксіальний кабель, кручена пара категорії 3, оптоволокно
Екранована та неекранована кручена пара, оптоволокно

151
Мінімальна довжина мережі
(без мостів)
200 км (100 км на кільце)
2500 м
4000 м
Максимальна відстань між вузлами
2 км (не більше 11 дБ втрат між вузлами)
2500 м
100 м
Максимальна кількість вузлів
500 (1000 з’єднань)
1024 260 для екранованої крученої пари
72длянеекранован ої крученої пари
Тактування та відновлення після відмов
Розподілена реалізація тактування і відновлення після відмов


Не визначені
Активний монітор
Технологія FDDI розроблялася для застосування у відповідальних ділянках мереж – на магістральних з'єднаннях між великими мережами, наприклад, мережами будівель, а також для підключення до мережі високопродуктивних серверів. Тому головним для розроблювачів було забезпечити високу швидкість передачі даних, відмовостійкість на рівні протоколу й більші відстані між вузлами мережі. Усі ці цілі були досягнуті. У результаті технологія FDDI вийшла якісною, але досить дорогою. Навіть поява більш дешевого варіанта для крученої пари не набагато знизило вартість підключення одного вузла до мережі FDDI. Тому практика показала, що основною областю застосування технології FDDI стали магістралі мереж, що складаються з декількох будівель, а також мережі масштабу великого міста, тобто класу MAN. Для підключення клієнтських комп'ютерів і навіть невеликих серверів технологія виявилася занадто дорогою. А оскільки встаткування FDDI випускається вже близько 10 років, значного зниження його вартості очікувати не доводиться.
У результаті мережні фахівці з початку 90-х років стали шукати шляхи створення порівняно недорогих і в той же час високошвидкісних технологій, які б так само успішно працювали на всіх поверхах корпоративної мережі, як це робили в 80-ті роки технології Ethernet і Token Ring.

152


Поділіться з Вашими друзьями:
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   12


База даних захищена авторським правом ©divovo.in.ua 2017
звернутися до адміністрації

войти | регистрация
    Головна сторінка


загрузить материал