Voor- en nadelen van FDDI. FDDI-topologieën

In Rusland gaat het proces van intensieve implementatie van nieuwe en modernisering van bestaande lokale computernetwerken (LAN) door. Toenemende netwerkgroottes, applicaties softwaresystemen, die steeds grotere snelheden van informatie-uitwisseling vereisen, dwingen de toenemende eisen aan betrouwbaarheid en fouttolerantie ons om naar een alternatief te zoeken voor traditionele Ethernet- en Arcnet-netwerken. Eén type hogesnelheidsnetwerken is FDDI (Fiber Distributed Data Interface). Het artikel bespreekt de mogelijkheden van het gebruik van FDDI bij het bouwen van bedrijfscomputersystemen.

Volgens de voorspellingen van Peripheral Strategies zal dit in 1997 wereldwijd naar lokaal gaan computernetwerken ruim 90% van alles zal verbonden zijn personal computers(momenteel - 30-40%). Genetwerkte computersystemen worden een integraal productiemiddel voor elke organisatie of onderneming. Snelle toegang tot informatie en de betrouwbaarheid ervan vergroten de kans dat het personeel de juiste beslissingen neemt en uiteindelijk de kans om te winnen in de competitie. In hun managers en informatiesystemen Bedrijven zien een manier om strategische superioriteit ten opzichte van concurrenten te bereiken en beschouwen investeringen daarin als kapitaalinvesteringen.

Omdat het verwerken en verzenden van informatie met behulp van computers steeds sneller en efficiënter wordt, is dit een realiteit informatie explosie. LAN's beginnen op te gaan in geografisch verspreide netwerken, en het aantal servers, werkstations en randapparatuur dat op het LAN is aangesloten, neemt toe.

Tegenwoordig bestaan de computernetwerken van veel grote ondernemingen en organisaties in Rusland uit een of meer LAN's die zijn gebouwd op basis van Arcnet- of Ethernet-standaarden. De netwerkomgeving maakt doorgaans gebruik van NetWare v3.11 of v3.12 met een of meer bestandsservers. Deze LAN's hebben helemaal geen verbinding met elkaar, of zijn verbonden via een kabel die volgens een van deze standaarden werkt via interne of externe NetWare-softwarerouters.

Moderne besturingssystemen en applicatiesoftware vereisen de overdracht van grote hoeveelheden informatie om te kunnen functioneren. Tegelijkertijd is het noodzakelijk om de overdracht van informatie met steeds grotere snelheden en over steeds grotere afstanden te garanderen. Daarom vroeg of laat prestatie Ethernet-netwerken en softwarebruggen en routers voldoen niet langer aan de groeiende behoeften van gebruikers, en ze beginnen de mogelijkheid te overwegen om hogere snelheidsstandaarden in hun netwerken te gebruiken. Eén daarvan is FDDI.

Werkingsprincipe van het FDDI-netwerk

Het FDDI-netwerk is een glasvezelmarkeringsring met een gegevensoverdrachtsnelheid van 100 Mbit/s.

De FDDI-standaard is ontwikkeld door het American National Standards Institute (ANSI) Committee X3T9.5. FDDI-netwerken worden ondersteund door alle toonaangevende fabrikanten van netwerkapparatuur. De ANSI X3T9.5-commissie is nu omgedoopt tot X3T12.

Het gebruik van glasvezel als distributiemedium kan de kabelbandbreedte aanzienlijk vergroten en de afstand tussen netwerkapparaten vergroten.

Laten we de doorvoersnelheid van FDDI- en Ethernet-netwerken voor toegang voor meerdere gebruikers vergelijken. Het aanvaardbare benuttingsniveau van het Ethernet-netwerk ligt binnen 35% (3,5 Mbit/s) van de maximale doorvoer (10 Mbit/s), anders wordt de kans op botsingen niet te groot en zal de kabeldoorvoer sterk afnemen. Voor FDDI-netwerken kan het aanvaardbare gebruik 90-95% (90-95 Mbit/s) bereiken. De doorvoer van FDDI is dus ongeveer 25 keer hoger.

Deterministische aard FDDI-protocol(de mogelijkheid om de maximale vertraging te voorspellen bij het verzenden van een pakket via het netwerk en de mogelijkheid om gegarandeerde bandbreedte voor elk station te bieden) maakt het ideaal voor gebruik in real-time geautomatiseerde netwerkprocesbesturingssystemen en in toepassingen die tijdkritisch zijn voor verzending informatie (bijvoorbeeld voor het verzenden van video- en audio-informatie).

FDDI heeft veel van zijn belangrijkste eigenschappen geërfd van Token Ring-netwerken (IEEE 802.5-standaard). Allereerst - dit ringtopologie en een tokenmethode voor toegang tot het medium. Een marker is een speciaal signaal dat rond een ring draait. Het station dat het token ontvangt, kan zijn gegevens verzenden.

FDDI heeft echter ook een aantal fundamentele verschillen met Token Ring, waardoor het een sneller protocol is. Het datamodulatie-algoritme op fysiek niveau is bijvoorbeeld gewijzigd. Token Ring maakt gebruik van een Manchester-coderingsschema, waarbij de verzonden signaalbandbreedte moet worden verdubbeld ten opzichte van de verzonden gegevens. FDDI implementeert een "vijf uit vier" coderingsalgoritme - 4B/5B, dat de overdracht van vier informatiebits met vijf verzonden bits garandeert. Bij het verzenden van 100 Mbits aan informatie per seconde wordt 125 Mbits/sec fysiek naar het netwerk verzonden, in plaats van 200 Mbits/sec, wat nodig zou zijn bij gebruik van Manchester-codering.

Medium Access Control (VAC) is ook geoptimaliseerd. In Token Ring is het gebaseerd op bitbasis, en in FDDI is het gebaseerd op parallelle verwerking van een groep van vier of acht verzonden bits. Dit vermindert de vereisten voor de snelheid van de apparatuur.

Fysiek wordt de FDDI-ring gevormd door een glasvezelkabel met twee lichtgeleidende vensters. Eén ervan vormt de primaire ring, is de belangrijkste en wordt gebruikt voor het circuleren van datatokens. De tweede vezel vormt een secundaire ring, is een back-up en normale modus niet gebruikt.

Stations aangesloten op het FDDI-netwerk zijn onderverdeeld in twee categorieën.

Klasse A-stations hebben fysieke verbindingen met de primaire en secundaire ringen (Dual Attached Station);

2. Klasse I-stations zijn alleen verbonden met de primaire ring (Single Attached Station - een eenmalig verbonden station) en zijn alleen verbonden via speciale apparaten, hubs genoemd.

In afb. Figuur 1 toont een voorbeeld van het aansluiten van een concentrator en stations van klasse A en B in een gesloten circuit waardoor de marker circuleert. In afb. Figuur 2 toont een complexere netwerktopologie met een vertakte structuur (Ring-of-Trees), gevormd door klasse B-stations.

De poorten van netwerkapparaten die op het FDDI-netwerk zijn aangesloten, worden ingedeeld in 4 categorieën: A-poorten, B-poorten, M-poorten en S-poorten. Poort A is de poort die gegevens van de primaire ring ontvangt en deze naar de secundaire ring verzendt. Poort B is de poort die gegevens van de secundaire ring ontvangt en deze naar de primaire ring verzendt. De M (Master) en S (Slave) poorten verzenden en ontvangen gegevens van dezelfde ring. De M-poort wordt op de hub gebruikt om Single Attached Station via de S-poort aan te sluiten.

De X3T9.5-standaard heeft een aantal beperkingen. De totale lengte van de dubbele glasvezelring bedraagt maximaal 100 km. Er kunnen maximaal 500 klasse A-stations op de ring worden aangesloten. De afstand tussen knooppunten bij gebruik van een multimode glasvezelkabel bedraagt maximaal 2 km, en bij gebruik van een single-mode kabel wordt deze voornamelijk bepaald door de parameters van de glasvezel en de ontvangst. en zendapparatuur (kan 60 km of meer bereiken).

Veerkracht van FDDI-netwerken

De ANSI X3T9.5-standaard regelt 4 belangrijke fouttolerante eigenschappen van FDDI-netwerken:

1. Het ringkabelsysteem met klasse A-stations is fouttolerant voor een enkele kabelbreuk waar dan ook in de ring. In afb. Figuur 3 toont een voorbeeld van een breuk in zowel primaire als secundaire vezels in een ringkabel. Stations aan weerszijden van de klif herconfigureren het token- en datapad door een secundaire glasvezelring aan te sluiten.

2. Een stroomstoring, storing van één van de Klasse B-stations of een breuk in de kabel van de hub naar dat station wordt door de hub gedetecteerd en het station wordt losgekoppeld van de ring.

3. Twee klasse B-stations zijn tegelijk met twee hubs verbonden. Dit speciaal type De verbinding heet Dual Homing en kan worden gebruikt voor fouttolerante (op fouten in het hub- of kabelsysteem) verbinding van klasse B-stations door de verbinding met de hoofdring te dupliceren. In de normale modus vindt de gegevensuitwisseling slechts via één hub plaats. Als om welke reden dan ook de verbinding wegvalt, wordt de uitwisseling via een tweede hub uitgevoerd.

4. Het uitschakelen van de stroom of het uitvallen van een van de klasse A-stations zal niet leiden tot het uitvallen van de overige op de ring aangesloten stations, aangezien het lichtsignaal eenvoudigweg passief naar het volgende station wordt verzonden via de optische bypass-schakelaar. De standaard staat maximaal drie opeenvolgende uitgeschakelde stations toe.

Optische schakelaars worden geproduceerd door Molex en AMP.

Synchrone en asynchrone transmissie

Door verbinding te maken met het FDDI-netwerk kunnen stations hun gegevens in twee modi naar de ring verzenden: synchroon en asynchroon.

De synchrone modus werkt als volgt. Tijdens het netwerkinitialisatieproces wordt de verwachte tijd die het token nodig heeft om de ring te doorlopen, bepaald: TTRT (Target Token Rotation Time). Elk station dat het token heeft vastgelegd, krijgt een gegarandeerde tijd om zijn gegevens naar de ring te verzenden. Na deze tijd moet het station het verzenden beëindigen en het token de ring in sturen.

Elk station schakelt op het moment dat een nieuw token wordt verzonden een timer in die het tijdsinterval meet totdat het token ernaar terugkeert - TRT (Token Rotation Timer). Als het token vóór de verwachte TTRT-bypasstijd terugkeert naar het station, kan het station de tijd verlengen waarin het zijn gegevens naar de ring verzendt na het einde van de synchrone transmissie. Dit is waar asynchrone transmissie op is gebaseerd. Het extra tijdsinterval voor verzending door het station zal gelijk zijn aan het verschil tussen de verwachte en realtime met een marker rond de ring gaan.

Uit het hierboven beschreven algoritme blijkt dat als een of meer stations niet over voldoende gegevens beschikken om het tijdslot volledig te gebruiken voor synchrone transmissie, de ongebruikte bandbreedte onmiddellijk beschikbaar komt voor asynchrone transmissie door andere stations.

Kabelsysteem

De FDDI PMD-substandaard (Physical medium-dependent layer) definieert een multimode glasvezelkabel met een lichtgeleiderdiameter van 62,5/125 micron als het basiskabelsysteem. Het is mogelijk om kabels met andere vezeldiameters te gebruiken, bijvoorbeeld: 50/125 micron. Golflengte - 1300 nm.

Het gemiddelde vermogen van het optische signaal aan de stationingang moet minimaal -31 dBm zijn. Met een dergelijk ingangsvermogen mag de kans op een bitfout bij het doorgeven van gegevens door een station niet groter zijn dan 2,5*10 -10. Met een toename van het ingangssignaalvermogen met 2 dBm zou deze waarschijnlijkheid moeten afnemen tot 10 -12.

De norm definieert het maximaal toegestane niveau van signaalverlies in een kabel als 11 dBm.

De FDDI-substandaard SMF-PMD (Single-mode fiber Physical medium-dependent layer) definieert de vereisten voor de fysieke laag bij gebruik van single-mode glasvezelkabel. In dit geval wordt meestal een laser-LED als zendelement gebruikt en kan de afstand tussen stations 60 en zelfs 100 km bedragen.

FDDI-modules voor single-mode kabel worden bijvoorbeeld door Cisco Systems geproduceerd Cisco-routers 7000 en AGS+. Singlemode en multimode kabelsegmenten in een FDDI-ring kunnen worden verweven. Voor deze Cisco-routers kunt u modules selecteren met alle vier de poortcombinaties: multimode-multimode, multimode-singlemode, singlemode-multimode, singlemode-singlemode.

Cabletron Systems Inc. produceert Dual Attached repeaters - FDR-4000, waarmee u een single-mode kabel kunt aansluiten op een klasse A-station met poorten die zijn ontworpen om op een multimode-kabel te werken. Deze repeaters maken het mogelijk om de afstand tussen FDDI-ringknooppunten te vergroten tot 40 km.

De CDDI-substandaard (Copper Distributed Data Interface) van de fysieke laag definieert de vereisten voor de fysieke laag bij gebruik van afgeschermde (IBM Type 1) en niet-afgeschermde (categorie 5) gedraaide paren. Dit vereenvoudigt het installatieproces van het kabelsysteem aanzienlijk en verlaagt de kosten ervan, netwerkadapters en hubapparatuur. De afstanden tussen stations bij gebruik van twisted pairs mogen niet groter zijn dan 100 km.

Lannet Datacommunicatie Inc. produceert FDDI-modules voor zijn hubs, waarmee u in beide kunt werken standaard modus, wanneer de secundaire ring alleen wordt gebruikt voor fouttolerantie bij kabelbreuken, of in de uitgebreide modus, wanneer de secundaire ring ook wordt gebruikt voor gegevensoverdracht. In het tweede geval wordt de bandbreedte van het kabelsysteem uitgebreid naar 200 Mbit/s.

Apparatuur aansluiten op het FDDI-netwerk

Er zijn twee manieren om computers met een FDDI-netwerk te verbinden: rechtstreeks, en ook via bridges of routers met netwerken met andere protocollen.

Directe verbinding

Deze verbindingsmethode wordt in de regel gebruikt om FDDI-bestanden, archiverings- en andere servers, middelgrote en grote computers met het netwerk te verbinden, dat wil zeggen belangrijke netwerkcomponenten die de belangrijkste rekencentra zijn die diensten aan veel gebruikers leveren en hoge I vereisen. /O-snelheden via het netwerk.

Werkstations kunnen op dezelfde manier worden aangesloten. Omdat netwerkadapters voor FDDI echter erg duur zijn, wordt deze methode alleen gebruikt in gevallen waarin hoge netwerksnelheid een voorwaarde is voor normale werking toepassingen. Voorbeelden van dergelijke toepassingen: multimediasystemen, overdracht van video- en audio-informatie.

Om personal computers op het FDDI-netwerk aan te sluiten, worden gespecialiseerde netwerkadapters gebruikt, die meestal in een van de vrije slots van de computer worden geplaatst. Dergelijke adapters worden geproduceerd door bedrijven: 3Com, IBM, Microdyne, Network Peripherals, SysKonnect, enz. Er zijn kaarten op de markt voor alle gangbare bussen - ISA, EISA en Micro Channel; Er zijn adapters voor het aansluiten van klasse A- of B-stations voor alle soorten kabelsystemen: glasvezel, afgeschermde en niet-afgeschermde getwiste paren.

Alle toonaangevende fabrikanten van UNIX-machines (DEC, Hewlett-Packard, IBM, Sun Microsystems en anderen) bieden interfaces voor directe verbinding met FDDI-netwerken.

Verbinding via bruggen en routers

Met bruggen en routers kunt u netwerken met andere protocollen, zoals Token Ring en Ethernet, verbinden met FDDI. Dit maakt het mogelijk om op kosteneffectieve wijze een groot aantal werkstations en andere netwerkapparatuur aan te sluiten op FDDI in zowel nieuwe als bestaande LAN's.

Structureel worden bruggen en routers in twee versies vervaardigd: in een afgewerkte vorm, die geen verdere hardware-uitbreiding of herconfiguratie mogelijk maakt (de zogenaamde stand-alone apparaten), en in de vorm van modulaire hubs.

Voorbeelden van zelfstandige apparaten zijn: Router BR van Hewlett-Packard en EIFO Client/Server Switching Hub van Network Peripherals.

Modulaire concentrators worden gebruikt in complexe grote netwerken als centrale netwerkapparaten. De hub is een behuizing met een voeding en een communicatiebord. Netwerkcommunicatiemodules worden in de hubsleuven gestoken. Het modulaire ontwerp van de hubs maakt het eenvoudig om elke LAN-configuratie samen te stellen en kabelsystemen van verschillende typen en protocollen te combineren. De resterende vrije slots kunnen worden gebruikt voor verdere uitbreiding van het LAN.

Hubs worden door veel bedrijven vervaardigd: 3Com, Cabletron, Chipcom, Cisco, Gandalf, Lannet, Proteon, SMC, SynOptics, Wellfleet en anderen.

Een hub is het centrale knooppunt van een LAN. Het falen ervan zou kunnen leiden tot het afsluiten van het hele netwerk, of ten minste, een aanzienlijk deel ervan. Daarom nemen de meeste bedrijven die hubs produceren speciale maatregelen om hun fouttolerantie te vergroten. Dergelijke maatregelen omvatten redundante voedingen in load-sharing of hot standby-modus, evenals de mogelijkheid om modules te wijzigen of toe te voegen zonder de stroom uit te schakelen (hot swap).

Om de kosten van de concentrator te verlagen, worden alle modules van stroom voorzien gemeenschappelijke bron voeding. De voedingselementen van de voeding zijn de meest waarschijnlijke oorzaak van het falen ervan. Daarom verlengt een redundante voeding de levensduur aanzienlijk. probleemloze werking. Tijdens de installatie kan elk van de voedingen van de concentrator worden aangesloten op een afzonderlijke ononderbroken stroomvoorziening (UPS) in geval van storingen in het stroomvoorzieningssysteem. Het is raadzaam om elk van de UPS aan te sluiten op de stroom van het hotel elektrische netwerken vanuit verschillende onderstations.

Dankzij de mogelijkheid om modules (vaak inclusief voedingen) te wijzigen of achteraf aan te passen zonder de hub los te koppelen, kunt u het netwerk repareren of uitbreiden zonder de service te onderbreken voor gebruikers wier netwerksegmenten zijn verbonden met andere hubmodules.

FDDI-Ethernet-bruggen

Bruggen opereren op de eerste twee niveaus van het interactiemodel open systemen- op het fysieke kanaal en op het kanaal - en zijn ontworpen om verschillende LAN's met protocollen met één of verschillende fysieke lagen te verbinden, bijvoorbeeld Ethernet, Token Ring en FDDI.

Volgens hun werkingsprincipe zijn bruggen onderverdeeld in twee typen (bronroutering - bronroutering), waarbij het verzendende knooppunt van het pakket informatie over het routeringspad erin moet plaatsen. Met andere woorden, elk station moet ingebouwde functies hebben voor het routeren van pakketten. Het tweede type bruggen (Transparent Bridges) zorgt voor transparante communicatie tussen stations die zich op verschillende LAN's bevinden, en alle routeringsfuncties worden alleen door de bruggen zelf uitgevoerd. Hieronder zullen we alleen over dergelijke bruggen praten.

Alle bruggen kunnen de adrestabel (Leer adressen), route- en filterpakketten aanvullen. Slimme bruggen kunnen ook pakketten filteren op basis van criteria die zijn ingesteld via het netwerkbeheersysteem om de beveiliging of prestaties te verbeteren.

Wanneer een datapakket op een van de brugpoorten arriveert, moet de brug het ofwel doorsturen naar de poort waarmee het bestemmingsknooppunt van het pakket is verbonden, of het eenvoudigweg filteren als het bestemmingsknooppunt zich op dezelfde poort bevindt waar het pakket vandaan kwam. Door te filteren kunt u onnodig verkeer op andere LAN-segmenten vermijden.

Elke brug bouwt een interne tabel op met fysieke adressen van knooppunten die op het netwerk zijn aangesloten. Het vulproces is als volgt. Elk pakket heeft een header fysieke adressen oorsprongs- en bestemmingsknooppunten. Nadat een datapakket op een van zijn poorten is ontvangen, werkt de bridge volgens het volgende algoritme. Bij de eerste stap controleert de bridge of het adres van het verzendende knooppunt van het pakket in de interne tabel is ingevoerd. Als dat niet het geval is, voert de bridge deze in de tabel in en koppelt daaraan het poortnummer waarop het pakket is aangekomen. In de tweede stap wordt gecontroleerd of het adres van het bestemmingsknooppunt in de interne tabel is ingevoerd. Als dat niet het geval is, stuurt de bridge het ontvangen pakket door naar alle netwerken die op al zijn andere poorten zijn aangesloten. Als het bestemmingshostadres in de interne tabel wordt gevonden, controleert de bridge of het LAN van de bestemmingshost is verbonden met dezelfde poort waar het pakket vandaan kwam of niet. Als dat niet het geval is, filtert de bridge het pakket, en zo ja, dan verzendt hij het alleen naar de poort waarmee het netwerksegment met de bestemmingshost is verbonden.

Drie hoofdparameters van de brug:
- grootte van de interne adrestabel;
- filtratiesnelheid;
- pakketrouteringssnelheid.

De grootte van de adrestabel karakteriseert het maximale aantal netwerkapparaten waarvan het verkeer door de bridge kan worden gerouteerd. Typische adrestabelgroottes variëren van 500 tot 8000. Wat gebeurt er als het aantal verbonden knooppunten de adrestabelgrootte overschrijdt? Omdat de meeste bruggen daarin de netwerkadressen opslaan van de knooppunten die het laatst hun pakketten hebben verzonden, zal de brug geleidelijk de adressen van de knooppunten die andere pakketten hebben verzonden, "vergeten". Dit kan leiden tot een afname van de efficiëntie van het filterproces, maar zal geen fundamentele problemen veroorzaken bij de werking van het netwerk.

Pakketfiltering en routeringssnelheden kenmerken de prestaties van de bridge. Als deze lager zijn dan de maximaal mogelijke pakkettransmissiesnelheid op het LAN, kan de bridge vertragingen en verminderde prestaties veroorzaken. Als deze hoger is, zijn de kosten van de brug hoger dan het minimaal vereiste bedrag. Laten we berekenen wat de brugprestaties moeten zijn om meerdere Ethernet LAN's op FDDI aan te sluiten.

Laten we de maximaal mogelijke intensiteit van Ethernet-netwerkpakketten berekenen. Structuur Ethernet-pakketten wordt weergegeven in Tabel 1. De minimale pakketlengte is 72 bytes of 576 bits. De tijd die nodig is om één bit over een Ethernet-protocol-LAN te verzenden met een snelheid van 10 Mbit/s is 0,1 μsec. De transmissietijd met de minimale pakketlengte bedraagt dan 57,6*10-6 seconden. Ethernet-standaard vereist een pauze tussen pakketten van 9,6 microseconden. Het aantal pakketten dat in 1 seconde wordt verzonden, zal dan gelijk zijn aan 1/((57,6+9,6)*10 -6 )=14880 pakketten per seconde.

Als de bridge N Ethernet-protocolnetwerken met het FDDI-netwerk verbindt, moeten de filter- en routeringssnelheden dienovereenkomstig gelijk zijn aan N * 14880 pakketten per seconde.

Tabel 1.
Pakketstructuur in Ethernet-netwerken.

Aan de FDDI-poortzijde zou de pakketfiltersnelheid aanzienlijk hoger moeten zijn. Om ervoor te zorgen dat de bridge de netwerkprestaties niet vermindert, moeten deze ongeveer 500.000 pakketten per seconde zijn.

Gebaseerd op het principe van pakkettransmissie worden bruggen onderverdeeld in Encapsulated Bridges en Translational Bridges; pakketten van de fysieke laag van het ene LAN worden volledig overgedragen naar pakketten van de fysieke laag van een ander LAN. Nadat het door het tweede LAN is gegaan, verwijdert een andere soortgelijke brug de shell van het tussenliggende protocol, en het pakket vervolgt zijn beweging in zijn oorspronkelijke vorm.

Met dergelijke bruggen kunt u twee Ethernet-LAN's met een FDDI-backbone verbinden. In dit geval zal FDDI echter alleen als transmissiemedium worden gebruikt en zullen stations die op Ethernet-netwerken zijn aangesloten, geen stations “zien” die rechtstreeks op het FDDI-netwerk zijn aangesloten.

Bruggen van het tweede type voeren conversie uit van het ene fysieke laagprotocol naar het andere. Ze verwijderen de header en trailing overhead van het ene protocol en dragen de gegevens over naar een ander protocol. Deze conversie heeft een aanzienlijk voordeel: FDDI kan niet alleen worden gebruikt als transmissiemedium, maar ook voor het rechtstreeks aansluiten van netwerkapparatuur, transparant zichtbaar voor stations aangesloten op Ethernet-netwerken.

Dergelijke bruggen zorgen dus voor transparantie van alle netwerken die gebruik maken van netwerkprotocollen en meer hogere niveaus(TCP/IP, Novell IPX, ISO CLNS, DECnet Fase IV en Fase V, AppleTalk Fase 1 en Fase 2, Banyan VINES, XNS, enz.).

Nog één belangrijk kenmerk bridge - de aanwezigheid of afwezigheid van ondersteuning voor het back-uppadalgoritme (Spannig Tree Algorithm - STA) IEEE 802.1D. Soms wordt het ook wel standaard genoemd transparante bruggen(Transparante Overbruggingsstandaard – TBS).

In afb. Figuur 1 toont een situatie waarin er twee mogelijke paden zijn tussen LAN1 en LAN2: via brug 1 of via brug 2. Situaties die vergelijkbaar zijn met deze worden actieve lussen genoemd. Actieve lussen kunnen ernstige problemen veroorzaken netwerkproblemen: dubbele pakketten verstoren de logica van netwerkprotocollen en leiden tot een afname van de doorvoer van het kabelsysteem. STA zorgt ervoor dat alle mogelijke paden op één na worden geblokkeerd. Als er echter problemen zijn met de hoofdcommunicatielijn, wordt een van de back-uppaden onmiddellijk als actief toegewezen.

Slimme bruggen

Tot nu toe hebben we de eigenschappen van willekeurige bruggen besproken. Intelligente bruggen hebben een aantal extra functies.

Voor grote computernetwerken is een van de belangrijkste problemen die hun efficiëntie bepalen het verlagen van de exploitatiekosten en vroege diagnose mogelijke problemen, waardoor de tijd voor het oplossen van problemen wordt verkort.

Voor dit doel worden gecentraliseerde netwerkbeheersystemen gebruikt. Meestal werken ze volgens SNMP-protocol(Simple Network Management Protocol) en laat de netwerkbeheerder vanaf zijn werkplek:
- hubpoorten configureren;
- verzamel statistieken en analyseer het verkeer. Voor elk op het netwerk aangesloten station kunt u bijvoorbeeld informatie verkrijgen over de laatste keer dat het pakketten naar het netwerk heeft verzonden, het aantal pakketten en bytes dat is ontvangen door elk station op een ander LAN dan het LAN waarmee het is verbonden, het aantal van uitgezonden uitzendingen, enz.;

Installeer extra filters op de hubpoorten op basis van LAN-nummers of fysieke adressen van netwerkapparaten om de bescherming tegen ongeautoriseerde toegang tot netwerkbronnen te verbeteren of om de efficiëntie van de werking van individuele LAN-segmenten te verbeteren;
- ontvang snel berichten over alle opkomende problemen op het netwerk en lokaliseer deze eenvoudig;
- diagnostiek uitvoeren van concentratormodules;
- binnenkijken grafische vorm een afbeelding van de voorpanelen van modules geïnstalleerd in remote hubs, inclusief de huidige status van de indicatoren (dit is mogelijk doordat de software automatisch herkent welke module in elk specifiek hubslot is geïnstalleerd en informatie ontvangt over de huidige status van alle modulepoorten);
- weergave systeemlogboek, dat automatisch informatie registreert over alle netwerkproblemen, de tijden waarop werkstations en servers worden in- en uitgeschakeld, en alle andere gebeurtenissen die belangrijk zijn voor de beheerder.

De genoemde functies zijn gemeenschappelijk voor alle slimme bruggen en routers. Sommigen van hen (bijvoorbeeld Gandalf's Prism System) hebben ook de volgende belangrijke geavanceerde mogelijkheden:

1. Protocolprioriteiten. Volgens aparte protocollen netwerk laag sommige hubs werken als routers. In dit geval kan het worden ondersteund om bepaalde protocollen prioriteit te geven boven andere. U kunt bijvoorbeeld TCP/IP-prioriteit instellen boven alle andere protocollen. Dit betekent dat TCP/IP-pakketten als eerste worden verzonden (dit is handig als het kabelsysteem niet over voldoende bandbreedte beschikt).

2. Bescherming tegen “broadcast packet storms”(uitgezonden storm). Een van de typische storingen van netwerkapparatuur en fouten in software- spontane generatie van uitzendingspakketten met hoge intensiteit, d.w.z. pakketten geadresseerd aan alle andere apparaten die op het netwerk zijn aangesloten. Het netwerkadres van het bestemmingsknooppunt van zo'n pakket bestaat uit slechts één. Nadat een dergelijk pakket op een van zijn poorten is ontvangen, moet de bridge het naar alle andere poorten adresseren, inclusief de FDDI-poort. In de normale modus worden dergelijke pakketten door besturingssystemen gebruikt voor officiële doeleinden, bijvoorbeeld om berichten te verzenden over het verschijnen van een nieuwe server op het netwerk. Bij een hoge intensiteit van hun generatie zullen ze echter onmiddellijk de volledige bandbreedte in beslag nemen. De bridge biedt bescherming tegen netwerkcongestie door een filter op te nemen op de poort waar dergelijke pakketten binnenkomen. Het filter laat geen broadcastpakketten en andere LAN's door, waardoor de rest van het netwerk wordt beschermd tegen overbelasting en de functionaliteit behouden blijft.

3. Statistieken verzamelen in de “Wat als?”-modus Met deze optie kunt u virtueel filters op brugpoorten installeren. In deze modus wordt er niet fysiek gefilterd, maar worden er statistieken verzameld over pakketten die gefilterd zouden worden als de filters daadwerkelijk zouden zijn ingeschakeld. Hierdoor kan de beheerder de gevolgen van het inschakelen van het filter vooraf inschatten, waardoor de kans op fouten wordt verkleind vastgestelde voorwaarden filteren en zonder storingen in de werking van aangesloten apparatuur te veroorzaken.

Voorbeelden van het gebruik van FDDI

Hier zijn twee van de meest typische voorbeelden van het mogelijke gebruik van FDDI-netwerken.

Client-server-applicaties. FDDI wordt gebruikt om apparatuur aan te sluiten die een grote bandbreedte van een LAN nodig heeft. Meestal dit bestandsservers NetWare- en UNIX-machines en mainframes. Bovendien kunnen, zoals hierboven opgemerkt, sommige werkstations die hoge gegevensuitwisselingssnelheden vereisen, rechtstreeks op het FDDI-netwerk worden aangesloten.

Gebruikerswerkstations zijn verbonden via FDDI-Ethernet-bridges met meerdere poorten. De bridge filtert en verzendt pakketten niet alleen tussen FDDI en Ethernet, maar ook tussen verschillende Ethernet-netwerken. Het datapakket wordt alleen verzonden naar de poort waar het bestemmingsknooppunt zich bevindt, waardoor de bandbreedte van andere LAN's wordt bespaard. Aan de kant van Ethernet-netwerken is hun interactie gelijk aan communicatie via een backbone, alleen bestaat deze in dit geval niet fysiek in de vorm van een gedistribueerd kabelsysteem, maar is deze volledig geconcentreerd in een brug met meerdere poorten (Collapsed Backbone of Backbone-in). -een-doos).

Voor- en nadelen van FDDI. FDDI-topologieën. Werkingsprincipe van FDDI. Het token doorgeven aan FDDI.

FDDI-technologie (Fiber Distributed Data Interface)- dit is de eerste technologie lokale netwerken, waarbij het medium voor gegevensoverdracht een glasvezelkabel is. Het werk aan het creëren van technologieën en apparaten voor het gebruik van glasvezelkanalen in lokale netwerken begon in de jaren 80, kort na de start van de industriële exploitatie van dergelijke kanalen in territoriale netwerken. De HZT9.5-probleemgroep van het ANSI Instituut ontwikkelde zich tussen 1986 en 1988 initiële versies FDDI-standaard, die frametransmissie mogelijk maakt met een snelheid van 100 Mbit/s over een dubbele glasvezelring tot 100 km lang.

Voordelen.

1. Betrouwbaarheid.

Dubbele ringconfiguratie zorgt voor redundantie.

Het systeem kan zowel enkele als meervoudige pauzes opvangen door gebieden te segmenteren.

2. Fouttolerantie.

Dual Homing: houdt rekening met redundante verbindingen met het FDDI-netwerk in de boomtopologie. Een DAS-station kan hiervoor een dubbele aansluiting hebben; poort A en B zijn aangesloten op verschillende hubs. Als er storingen optreden op de hoofdpoort, wordt de back-uplink geactiveerd.

Optische Bypass: Deze functie zorgt ervoor dat het lichtsignaal doorkomt tijdens stroomstoringen op het DAS-station. De gegevens omzeilen eenvoudigweg het inactieve station via optische bypass.

Globale opslag: Als beide logische ringen operationeel zijn en het systeem een fout in een van de logische ringen detecteert, worden de huidige gegevens zonder verlies naar de back-upring verzonden.

3. Ingebouwde bediening.

Elk knooppunt heeft een besturingsobject, dat voorziet in groot aantal diensten

Dankzij de aanwezigheid van een uitgebreide MIB is SNMP-beheer mogelijk.

Gebreken.

De hoge prijs komt door dure transceivers die het elektrische signaal omzetten in een optisch signaal en omgekeerd. Glasvezeltechnologie: ~$700/poort

UTP: ~$450/poort

Topologie.

Fysieke topologie

Dubbele ring zonder bomen

Dubbele ring met bomen

· Logische topologie.

Gespleten ring

FDDI-technologie is grotendeels gebaseerd op Token Ring-technologie, waarbij de basisideeën ervan worden ontwikkeld en verbeterd. Prioritaire doelstellingen van ontwikkelaars:

Verhoog de bitsnelheid van de gegevensoverdracht naar 100 Mbit/s;

Vergroot de fouttolerantie van het netwerk via standaardprocedures voor het herstellen ervan na verschillende soorten storingen: kabelschade, onjuiste bediening knooppunt, hub, gebeurtenis hoog niveau interferentie op de lijn, enz.;

Maak zo efficiënt mogelijk gebruik van de potentiële netwerkbandbreedte voor zowel asynchroon als synchroon (latentiegevoelig) verkeer.

Het FDDI-netwerk is gebouwd op basis van twee glasvezelringen, die de hoofd- en glasvezelringen vormen back-up pad gegevensoverdracht tussen netwerkknooppunten.

Het hebben van twee ringen is de belangrijkste manier om de fouttolerantie in een FDDI-netwerk te vergroten, en knooppunten die willen profiteren van dit verhoogde betrouwbaarheidspotentieel moeten op beide ringen worden aangesloten. In de normale netwerkmodus gaan gegevens alleen door alle knooppunten en alle kabelsecties van de primaire ring; de modus wordt Thru-modus genoemd, dat wil zeggen "end-to-end" of "transit". De secundaire bel wordt in deze modus niet gebruikt.

In het geval van een storing waarbij een deel van de primaire ring geen gegevens kan verzenden (bijvoorbeeld een kapotte kabel of een storing in een knooppunt), wordt de primaire ring samengevoegd met de secundaire ring, waardoor opnieuw één ring ontstaat. Deze modus van netwerkwerking wordt Wrap genoemd, dat wil zeggen het "vouwen" of "vouwen" van ringen. De coagulatiebewerking wordt uitgevoerd met behulp van concentrators en/of netwerkadapters FDDI. Om deze procedure te vereenvoudigen, worden gegevens altijd op de primaire ring in één richting verzonden, en op de secundaire ring in de tegenovergestelde richting. Daarom blijven, wanneer een gemeenschappelijke ring van twee ringen wordt gevormd, de zenders van de stations nog steeds verbonden met de ontvangers van naburige stations, waardoor informatie correct kan worden verzonden en ontvangen door naburige stations.

FDDI-technologie (Fiber Distributed Data Interface) is grotendeels gebaseerd op Token Ring-technologie, waarbij de basisideeën ervan worden ontwikkeld en verbeterd. De ontwikkelaars van FDDI-technologie hebben zichzelf de volgende doelen als hun hoogste prioriteit gesteld:

· Verhoog de bitsnelheid van de gegevensoverdracht naar 100 Mb/s;
· Vergroot de fouttolerantie van het netwerk via standaardprocedures voor het herstellen ervan na verschillende soorten storingen - kabelschade, onjuiste werking van een knooppunt, hub, hoge interferentieniveaus op de lijn, enz.;
· Maximaliseer efficiënt gebruik van potentiële netwerkbandbreedte voor zowel asynchroon als synchroon verkeer.

Het FDDI-netwerk is gebouwd op basis van twee glasvezelringen, die de hoofd- en back-updatatransmissiepaden tussen netwerkknooppunten vormen. Het gebruik van twee ringen is de belangrijkste manier om de fouttolerantie in een FDDI-netwerk te verbeteren, en knooppunten die hiervan willen profiteren moeten op beide ringen zijn aangesloten. In de normale netwerkmodus gaan gegevens door alle knooppunten en alle kabelsecties van de primaire ring. Daarom wordt deze modus Thru-modus genoemd - "end-to-end" of "transit". De secundaire bel wordt in deze modus niet gebruikt.

In het geval van een storing waarbij een deel van de primaire ring geen gegevens kan verzenden (bijvoorbeeld een kabelbreuk of een defect aan een knooppunt), wordt de primaire ring gecombineerd met de secundaire ring (Figuur 2.1), waardoor er weer één ring ontstaat. Deze modus van netwerkwerking wordt Wrap genoemd, dat wil zeggen het "vouwen" of "vouwen" van ringen. De samenvouwoperatie wordt uitgevoerd door FDDI-hubs en/of netwerkadapters. Om deze procedure te vereenvoudigen, worden gegevens altijd tegen de klok in verzonden op de primaire ring en met de klok mee op de secundaire ring. Daarom blijven, wanneer een gemeenschappelijke ring van twee ringen wordt gevormd, de zenders van de stations nog steeds verbonden met de ontvangers van naburige stations, waardoor informatie correct kan worden verzonden en ontvangen door naburige stations.

FDDI-standaarden leggen veel nadruk op verschillende procedures waarmee u kunt vaststellen of er een storing in het netwerk is en vervolgens de noodzakelijke herconfiguratie kunt uitvoeren. Het FDDI-netwerk kan zijn functionaliteit volledig herstellen in geval van een enkele storing van zijn elementen. Wanneer er meerdere storingen zijn, splitst het netwerk zich op in verschillende niet-verbonden netwerken.

Ringen in FDDI-netwerken worden beschouwd als een gemeenschappelijk gedeeld medium voor gegevensoverdracht, daarom is er een speciale toegangsmethode voor gedefinieerd. Deze methode ligt zeer dicht bij de toegangsmethode van Token Ring-netwerken en wordt ook wel de token ring-methode genoemd (Figuur 2.2, a).

Een station kan pas beginnen met het verzenden van zijn eigen dataframes als het een speciaal frame van het vorige station heeft ontvangen: een toegangstoken (Figuur 2.2, b). Het kan dan zijn frames, als het die heeft, verzenden gedurende een tijd die de Token Holding Time (THT) wordt genoemd. Nadat de THT-tijd is verstreken, moet het station de verzending van zijn volgende frame voltooien en het toegangstoken overdragen aan het volgende station. Als het station op het moment dat het token wordt geaccepteerd geen frames heeft om over het netwerk te verzenden, zendt het het token onmiddellijk naar het volgende station. In een FDDI-netwerk heeft elk station een stroomopwaartse buur en een stroomafwaartse buur, bepaald door zijn fysieke verbindingen en de richting van de informatieoverdracht.

Elk station in het netwerk ontvangt voortdurend frames die door zijn vorige buurman naar het station zijn verzonden en analyseert hun bestemmingsadres. Als het bestemmingsadres niet overeenkomt met het zijne, zendt het het frame uit naar zijn volgende buur. Dit geval wordt weergegeven in de figuur (Figuur 2.2, c). Opgemerkt moet worden dat als een station het token heeft vastgelegd en zijn eigen frames verzendt, het gedurende deze tijdsperiode geen inkomende frames uitzendt, maar deze uit het netwerk verwijdert.

Als het frameadres samenvalt met het stationsadres, kopieert het het frame naar zijn interne buffer en controleert het de juistheid ervan (voornamelijk door controlesom), verzendt zijn gegevensveld voor daaropvolgende verwerking naar het protocol van de laag boven FDDI (bijvoorbeeld IP), en verzendt vervolgens het originele frame via het netwerk van het volgende station. In het frame dat naar het netwerk wordt verzonden, merkt het bestemmingsstation op drie tekenen: adresherkenning, frame kopiëren en afwezigheid of aanwezigheid er zitten fouten in.

Hierna blijft het frame door het netwerk reizen, uitgezonden door elk knooppunt. Het station, dat de bron is van het frame voor het netwerk, is verantwoordelijk voor het verwijderen van het frame uit het netwerk nadat het een volledige omwenteling heeft voltooid en het weer bereikt (Figuur 2.2, e). In dit geval controleert het bronstation de kenmerken van het frame om te zien of het het bestemmingsstation heeft bereikt en of het niet is beschadigd. Het proces van het herstellen van informatieframes valt niet onder de verantwoordelijkheid van het FDDI-protocol; dit moet worden afgehandeld door protocollen van een hoger niveau.

Distributed Data Interface is de eerste lokale netwerktechnologie waarbij het medium voor gegevensoverdracht glasvezelkabel is. Belangrijkste kenmerken van de technologie

FDDI-technologie is grotendeels gebaseerd op Token Ring-technologie, waarbij de basisideeën ervan worden ontwikkeld en verbeterd. De ontwikkelaars van FDDI-technologie hebben zichzelf de volgende doelen als hun hoogste prioriteit gesteld:

Verhoog de bitsnelheid van de gegevensoverdracht naar 100 Mbit/s;

Vergroot de fouttolerantie van het netwerk via standaardprocedures voor het herstellen ervan na verschillende soorten storingen - kabelschade, onjuiste werking van een knooppunt, hub, hoge interferentieniveaus op de lijn, enz.;

Maak zo efficiënt mogelijk gebruik van de potentiële netwerkbandbreedte voor zowel asynchroon als synchroon (latentiegevoelig) verkeer.

Het FDDI-netwerk is gebouwd op basis van twee glasvezelringen, die de hoofd- en back-updatatransmissiepaden tussen netwerkknooppunten vormen. Het hebben van twee ringen is de belangrijkste manier om de fouttolerantie in een FDDI-netwerk te vergroten, en knooppunten die willen profiteren van dit verhoogde betrouwbaarheidspotentieel moeten op beide ringen worden aangesloten. In het geval van een storing waarbij een deel van de primaire ring geen gegevens kan verzenden (bijvoorbeeld een kapotte kabel of een storing in een knooppunt), wordt de primaire ring samengevoegd met de secundaire ring, waardoor opnieuw één ring ontstaat. Deze modus van netwerkwerking wordt genoemd Wrap, dat wil zeggen, het "vouwen" of "vouwen" van de ringen. De samenvouwoperatie wordt uitgevoerd met behulp van FDDI-hubs en/of netwerkadapters. Om deze procedure te vereenvoudigen, worden gegevens op de primaire ring altijd in één richting verzonden (in de diagrammen is deze richting tegen de klok in weergegeven) en op de secundaire ring in de tegenovergestelde richting (met de klok mee weergegeven).

De FDDI-netwerktopologie is een ring en er worden twee multidirectionele glasvezelkabels gebruikt, wat in principe het gebruik van full-duplex informatieoverdracht mogelijk maakt met de dubbele effectieve snelheid van 200 Mbit/s (waarbij elk van de twee kanalen werkend met een snelheid van 100 Mbit/s). Er wordt ook gebruik gemaakt van een sterringtopologie met hubs in de ring. De token- (Afbeelding 5.15) en pakket- (Afbeelding 5.16) formaten van het FDDI-netwerk verschillen enigszins van de formaten die worden gebruikt in het Token-Ring-netwerk. Het doel van de velden is als volgt.

De preambule wordt gebruikt voor synchronisatie. Aanvankelijk bevat het 64 bits, maar de abonnees waar het pakket doorheen gaat, kunnen de grootte ervan wijzigen.

Het startscheidingsteken dient als markering voor het begin van een frame.

Rijst. 5.15. FDDI-tokenformaat

De bestemmings- en bronadressen kunnen 6 bytes zijn (vergelijkbaar met Ethernet en Token-Ring) of 2 bytes.

Het gegevensveld mag een variabele lengte hebben, maar de totale lengte van het pakket mag niet groter zijn dan 4500 bytes.

Het controlesomveld bevat de 32-bits cyclische controlesom van het pakket.

Het eindscheidingsteken definieert het einde van het frame.

De pakketstatusbyte bevat een foutdetectiebit, een adresherkenningsbit en een kopieerbit (allemaal vergelijkbaar met Token-Ring).

Rijst. 5.16. FDDI-pakketformaat

Het formaat van de FDDI-netwerkbesturingsbyte is als volgt (Fig. 5.17):

De pakketklassebit bepaalt of het pakket synchroon of asynchroon is.

De adreslengtebit bepaalt welk adres (6 bytes of 2 bytes) in een bepaald pakket wordt gebruikt.

Het frameformaatveld bepaalt of het frame een controleframe of een informatieframe is.

Het frametypeveld bepaalt welk type frame dit is.

Rijst. 5.17. Controlebyte-indeling

Concluderend merken we op dat dit netwerk, ondanks de voor de hand liggende voordelen van FDDI, nog niet wijdverbreid is geworden, wat voornamelijk te wijten is aan hoge kosten haar uitrusting (ongeveer duizend dollar). Het belangrijkste toepassingsgebied van FDDI zijn nu eenvoudige kernnetwerken (Backbone-netwerken) die verschillende netwerken combineren. FDDI wordt ook gebruikt om krachtige werkstations of servers aan te sluiten die snelle communicatie vereisen. Er wordt aangenomen dat Fast Ethernet FDDI kan vervangen, maar de voordelen van glasvezelkabel, de tokencontrolemethode en het breken van records toegestane maat netwerken plaatsen FDDI momenteel buiten concurrentie. En in gevallen waarin de kosten van de apparatuur van cruciaal belang zijn, kan in niet-kritieke gebieden een twisted-pair-versie van FDDI (TPDDI) worden gebruikt. Bovendien kunnen de kosten van FDDI-apparatuur aanzienlijk afnemen bij een toename van het productievolume.

21. Netwerkapparaten: repeater, hub, bridge, switch, router, gateway.Repeaters

Repeater - een hardwareapparaat dat op fysiek niveau werkt referentiemodel OSI en het bieden van verbinding tussen twee segmenten van hetzelfde computernetwerk.

Repeaters implementeren een van de eenvoudigste vormen van internetwerken. Ze regenereren of herhalen eenvoudigweg datapakketten tussen kabelsegmenten. In wezen breiden repeaters het netwerk fysiek uit. Bovendien bieden ze een hoge mate van fouttolerantie door netwerken elektrisch te ontkoppelen, zodat een probleem in het ene kabelsegment geen gevolgen heeft voor andere segmenten. Naast de pakketten herhalen ze echter ook het interfererende signaal, waarbij geen onderscheid wordt gemaakt tussen dit signaal en datapakketten.

Technologie Via glasvezel gedistribueerde data-interface- de eerste lokale netwerktechnologie die gebruik maakte van glasvezelkabel als medium voor datatransmissie.

Er worden al heel lang pogingen ondernomen om licht te gebruiken als een medium dat informatie overdraagt. In 1880 patenteerde Alexander Bell een apparaat dat spraak over een afstand van maximaal 200 meter overbracht met behulp van een spiegel die synchroon trilde met geluidsgolven en de geluidsgolven moduleerde. gereflecteerd licht.

Het werk aan het gebruik van licht voor het verzenden van informatie werd in de jaren zestig geïntensiveerd als gevolg van de uitvinding van de laser, die licht op zeer hoge frequenties kon moduleren, dat wil zeggen een breedbandkanaal kon creëren voor het met hoge snelheid verzenden van grote hoeveelheden informatie. Rond dezelfde tijd ontstonden optische vezels die licht konden transporteren in kabelsystemen, net zoals koperdraden elektrische signalen transporteren in traditionele kabels. Het lichtverlies in deze vezels was echter te groot om als alternatief voor koperen kernen te kunnen worden gebruikt. Goedkope optische vezels die een laag lichtsignaalvermogensverlies en een grote bandbreedte (tot enkele GHz) boden, verschenen pas in de jaren zeventig. Begin jaren tachtig begon de industriële installatie en exploitatie van glasvezelcommunicatiekanalen voor territoriale telecommunicatiesystemen.

In de jaren tachtig begon men ook met het creëren van standaardtechnologieën en apparaten voor het gebruik van glasvezelkanalen in lokale netwerken. Het werk aan het samenvatten van ervaringen en het ontwikkelen van de eerste glasvezelstandaard voor lokale netwerken werd geconcentreerd bij het American National Standards Institute - ANSI, binnen het kader van de X3T9.5-commissie die voor dit doel was opgericht.

De eerste versies van de verschillende componenten van de FDDI-standaard werden ontwikkeld door de X3T9.5-commissie in 1986 - 1988, en tegelijkertijd verscheen de eerste apparatuur: netwerkadapters, hubs, bruggen en routers die deze standaard ondersteunen.

Momenteel de meerderheid netwerktechnologieën ondersteunen glasvezelkabels als fysieke laagoptie, maar FDDI blijft de meest volwassen hogesnelheidstechnologie, waarvan de normen de tand des tijds hebben doorstaan en goed ingeburgerd zijn, zodat de apparatuur diverse fabrikanten vertoont een goede mate van compatibiliteit

Basisprincipes van FDDI-technologie

Verhoog de bitsnelheid van de gegevensoverdracht naar 100 Mb/s;
Vergroot de fouttolerantie van het netwerk via standaardprocedures voor het herstellen ervan na verschillende soorten storingen - kabelschade, onjuiste werking van een knooppunt, hub, hoge interferentieniveaus op de lijn, enz.;
Maak zo efficiënt mogelijk gebruik van de potentiële netwerkbandbreedte voor zowel asynchroon als synchroon verkeer.

Het FDDI-netwerk is gebouwd op basis van twee glasvezelringen, die de hoofd- en back-updatatransmissiepaden tussen netwerkknooppunten vormen. Het gebruik van twee ringen is de belangrijkste manier om de fouttolerantie in een FDDI-netwerk te verbeteren, en knooppunten die hiervan willen profiteren moeten op beide ringen zijn aangesloten. Bij normale netwerkwerking gaan gegevens door alle knooppunten en alle kabelsecties van de primaire ring. Daarom wordt deze modus de Door- “end-to-end” of “transit”. De secundaire bel wordt in deze modus niet gebruikt.

In het geval van een storing waarbij een deel van de primaire ring geen gegevens kan verzenden (bijvoorbeeld een kabelbreuk of een defect aan een knooppunt), wordt de primaire ring gecombineerd met de secundaire ring (Figuur 2.1), waardoor er weer één ring ontstaat. Deze modus van netwerkwerking wordt genoemd Wrap, dat wil zeggen het "vouwen" of "vouwen" van de ringen. De samenvouwoperatie wordt uitgevoerd door FDDI-hubs en/of netwerkadapters. Om deze procedure te vereenvoudigen, worden gegevens altijd tegen de klok in verzonden op de primaire ring en met de klok mee op de secundaire ring. Daarom blijven, wanneer een gemeenschappelijke ring van twee ringen wordt gevormd, de zenders van de stations nog steeds verbonden met de ontvangers van naburige stations, waardoor informatie correct kan worden verzonden en ontvangen door naburige stations.

Rijst. 2.1. Herconfiguratie van FDDI-ringen bij falen

Een station kan pas beginnen met het verzenden van zijn eigen dataframes als het een speciaal frame van het vorige station heeft ontvangen: een toegangstoken (Figuur 2.2, b). Het kan dan zijn frames, als het die heeft, verzenden gedurende een periode die de token hold time wordt genoemd - Tokenbewaartijd (THT). Nadat de THT-tijd is verstreken, moet het station de verzending van zijn volgende frame voltooien en het toegangstoken overdragen aan het volgende station. Als het station op het moment dat het token wordt geaccepteerd geen frames heeft om over het netwerk te verzenden, zendt het het token onmiddellijk naar het volgende station. In een FDDI-netwerk heeft elk station een stroomopwaartse buur en een stroomafwaartse buur, bepaald door zijn fysieke verbindingen en de richting van de informatieoverdracht.

Rijst. 2.2. Frameverwerking door FDDI-ringstations

Als het adres van het frame overeenkomt met het adres van het station, kopieert het het frame naar zijn interne buffer, controleert het de juistheid ervan (voornamelijk aan de hand van een checksum), draagt het zijn gegevensveld over voor daaropvolgende verwerking naar het protocol van een laag hoger dan FDDI (bijvoorbeeld bijvoorbeeld IP), en verzendt vervolgens het originele frame via het netwerk van het volgende station (Figuur 2.2, d). In het frame dat naar het netwerk wordt verzonden, merkt het bestemmingsstation drie signalen op: herkenning van het adres, kopiëren van het frame en de aan- of aanwezigheid van fouten daarin.

Figuur 2.3 toont de structuur van de FDDI-technologieprotocollen in vergelijking met de zeven niveaus OSI-model. FDDI definieert het fysieke laagprotocol en het MAC-protocol (Media Access Sublayer). linklaag. Net als veel andere lokale netwerktechnologieën, FDDI-technologie maakt gebruik van het 802.2 Data Link Control (LLC)-sublaagprotocol gedefinieerd in de IEEE 802.2- en ISO 8802.2-normen. FDDI gebruikt het eerste type LLC-procedures, waarbij knooppunten in datagrammodus werken - zonder verbindingen tot stand te brengen en zonder verloren of beschadigde frames te herstellen.

Rijst. 2.3. Structuur van FDDI-technologieprotocollen

De fysieke laag is verdeeld in twee sublagen: media-onafhankelijke sublaag PHY (fysiek), en omgevingsafhankelijke sublaag PMD (afhankelijk van fysieke media). De werking van alle niveaus wordt geregeld door het stationcontroleprotocol SMT (Stationbeheer).

PMD-niveau biedt noodzakelijke fondsen voor het verzenden van gegevens van het ene station naar het andere via glasvezel. De specificatie definieert:

Vereisten voor optisch signaalvermogen en multimode glasvezelkabel 62,5/125 µm;
Vereisten voor optische bypass-schakelaars en optische zendontvangers;
Parameters van optische connectoren MIC (Media Interface Connector), hun markeringen;
De golflengte van 1300 nanometer waarop de transceivers werken;
Weergave van signalen in optische vezels volgens de NRZI-methode.

De TP-PMD-specificatie definieert de mogelijkheid om gegevens tussen stations te verzenden via twisted pair-kabels in overeenstemming met de MLT-3-methode. De specificaties van de PMD- en TP-PMD-niveaus zijn al besproken in de paragrafen over Fast Ethernet-technologie.

PHY-niveau voert het coderen en decoderen uit van gegevens die circuleren tussen de MAC-laag en de PMD-laag, en zorgt ook voor het klokken van informatiesignalen. De specificatie definieert:

het coderen van informatie in overeenstemming met schema 4B/5B;
signaaltimingregels;
vereisten voor klokfrequentiestabiliteit van 125 MHz;
regels voor het omzetten van informatie van parallelle naar seriële vorm.

MAC-niveau verantwoordelijk voor het beheer van netwerktoegang en het ontvangen en verwerken van dataframes. Het definieert de volgende parameters.