tecnologia FDD. reti FDDI. Protocolli, storia, stato - abstract Limitazioni sulla lunghezza dei segmenti DTE-DTE

Reti FDDI . Protocolli, storia, stato

In Russia continua il processo di implementazione intensiva di nuove reti informatiche locali (LAN) e di ammodernamento delle esistenti. Le crescenti dimensioni delle reti, i sistemi software applicativi che richiedono velocità sempre maggiori di scambio di informazioni e i crescenti requisiti di affidabilità e tolleranza agli errori ci costringono a cercare un'alternativa alle tradizionali reti Ethernet e Arcnet. Un tipo di reti ad alta velocità è FDDI (Fiber Distributed Data Interface).

I sistemi informatici in rete stanno diventando mezzi di produzione integrali per qualsiasi organizzazione o impresa. L'accesso rapido alle informazioni e la loro affidabilità aumentano la probabilità che il personale prenda le decisioni giuste e, in definitiva, la probabilità di vincere nella competizione. Le aziende vedono i propri sistemi di controllo e informazione come un mezzo per ottenere un vantaggio strategico rispetto ai concorrenti e considerano gli investimenti in essi come investimenti di capitale.

Poiché l'elaborazione e l'invio di informazioni tramite computer stanno diventando più veloci ed efficienti, si sta verificando una vera e propria esplosione di informazioni. Le LAN stanno cominciando a fondersi in reti geograficamente distribuite e il numero di server, workstation e apparecchiature periferiche connesse alla LAN è in aumento.

Oggi in Russia, le reti di computer di molte grandi imprese e organizzazioni sono una o più LAN costruite sulla base degli standard Arcnet o Ethernet. L'ambiente operativo di rete è solitamente NetWare v3.12 o Windows NT con uno o più file server. Queste LAN non sono affatto collegate tra loro oppure sono collegate tramite un cavo che opera in uno di questi standard tramite router software NetWare interni o esterni.

I moderni sistemi operativi e i software applicativi richiedono il trasferimento di grandi quantità di informazioni per funzionare. Allo stesso tempo, è necessario garantire il trasferimento di informazioni ad alta velocità e su lunghe distanze. Pertanto, prima o poi, le prestazioni delle reti Ethernet e dei bridge e router software non soddisfano più le crescenti esigenze degli utenti, che iniziano a considerare la possibilità di utilizzare standard di velocità più elevati nelle loro reti. Uno di questi è FDDI.

Informazioni generali.

FDDI (Interfaccia dati distribuiti in fibra– Interfaccia di trasmissione dati in fibra ottica) è uno standard per la trasmissione di dati in una rete locale estesa su una distanza massima di 200 chilometri. In questo territorio la rete FDDI è in grado di supportare diverse migliaia di utenti.

La tecnologia FDDI si basa in gran parte sulla tecnologia Token Ring, sviluppando e migliorando le sue idee di base. Token ring – Tecnologia LAN (Local Area Network) Ring con “token access” – un protocollo di rete locale che si trova al livello di collegamento dati (DLL) del modello OSI. Una stazione può iniziare a trasmettere i propri frame di dati solo se ha ricevuto un frame speciale - un token di accesso - dalla stazione precedente. Può quindi trasmettere i suoi frame, se ne ha, per un tempo chiamato Token Holding Time (THT). Una volta scaduto il tempo THT, la stazione deve completare la trasmissione del frame successivo e trasferire il token di accesso alla stazione successiva. Se al momento dell'accettazione del token la stazione non ha frame da trasmettere sulla rete, trasmette immediatamente il token alla stazione successiva. In una rete FDDI, ciascuna stazione ha un vicino a monte e un vicino a valle, determinati dalle sue connessioni fisiche e dalla direzione del trasferimento delle informazioni.

Ogni stazione della rete riceve costantemente i frame trasmessi dal suo vicino precedente e analizza il loro indirizzo di destinazione. Se l'indirizzo di destinazione non corrisponde al proprio, trasmette il frame al vicino successivo. Va notato che se la stazione ha catturato il token e trasmette i propri frame, durante questo periodo di tempo non trasmette i frame in arrivo, ma li rimuove dalla rete.

Se l'indirizzo del frame coincide con l'indirizzo della stazione, copia il frame nel suo buffer interno, ne verifica la correttezza (principalmente tramite checksum), trasferisce il suo campo dati per la successiva elaborazione a un protocollo superiore al livello FDDI (ad esempio IP) , quindi trasmette il frame originale sulla rete alla stazione successiva. Nella trama trasmessa alla rete, la stazione di destinazione rileva tre segni: riconoscimento dell'indirizzo, copiatura della trama e assenza o presenza di errori in essa.

Successivamente, il frame continua a viaggiare attraverso la rete, trasmesso da ciascun nodo. La stazione che è la sorgente del frame per la rete è responsabile della rimozione del frame dalla rete dopo che ha completato una rotazione completa e lo raggiunge nuovamente. In questo caso la stazione sorgente verifica le caratteristiche della trama per vedere se è arrivata alla stazione di destinazione e se non è stata danneggiata. Il processo di ripristino dei frame di informazioni non è responsabilità del protocollo FDDI; questo dovrebbe essere gestito da protocolli di livello superiore.

La rete FDDI è costruita sulla base di due anelli in fibra ottica, che costituiscono il percorso principale e quello di backup per la trasmissione dei dati tra i nodi della rete. L'utilizzo di due anelli è il modo principale per migliorare la tolleranza agli errori in una rete FDDI e i nodi che desiderano utilizzarlo devono essere collegati a entrambi gli anelli. Nella normale modalità di funzionamento della rete, i dati attraversano tutti i nodi e tutte le sezioni di cavo dell'anello Primario, motivo per cui questa modalità è chiamata end-to-end o “transito”. L'anello secondario non viene utilizzato in questa modalità.

In caso di qualche tipo di guasto in cui parte dell'anello primario non può trasmettere dati (ad esempio, un cavo rotto o un guasto del nodo), l'anello primario viene fuso con l'anello secondario, formando nuovamente un unico anello. Questa modalità di funzionamento della rete viene chiamata Avvolgere, cioè la "piegatura" o "piegatura" degli anelli. L'operazione di compressione viene eseguita dagli hub FDDI e/o dagli adattatori di rete. Per semplificare questa procedura, i dati vengono sempre trasmessi in senso antiorario sull'anello primario e in senso orario sull'anello secondario. Pertanto, quando si forma un anello comune di due anelli, i trasmettitori delle stazioni rimangono comunque collegati ai ricevitori delle stazioni vicine, il che consente alle stazioni vicine di trasmettere e ricevere correttamente le informazioni.

Poiché la rete FDDI utilizza il cavo in fibra ottica come mezzo di trasmissione, lo sviluppo della tecnologia è stato ampiamente ritardato a causa della lunga implementazione dei cavi in ​​fibra ottica e dell'eliminazione degli errori associati alla nuova tecnologia in fibra ottica.

Nel 1880, Alexander Bell brevettò un dispositivo che trasmetteva il parlato fino a una distanza di 200 metri utilizzando uno specchio che vibrava in sincronia con le onde sonore e modulava la luce riflessa. Fu solo negli anni '80 che iniziarono i lavori per la creazione di tecnologie e dispositivi convenzionali per l'utilizzo dei canali in fibra ottica nelle reti locali. Il lavoro di sintesi delle esperienze e di sviluppo del primo standard in fibra ottica per le reti locali si è concentrato presso l'American State Standards Institute - ANSI, nell'ambito del comitato X3T9.5 creato a questo scopo.

Le prime versioni dei diversi componenti dello standard FDDI furono sviluppate dal comitato X3T9.5 nel 1986-1988 e contemporaneamente apparvero i primi dispositivi: adattatori di rete, hub, bridge e router che supportano questo standard.

Oggi, la maggior parte delle tecnologie di rete supporta i cavi in ​​fibra ottica come opzione di livello fisico, ma FDDI rimane la tecnologia ad alta velocità più matura, con standard che hanno resistito alla prova del tempo e standard stabiliti in modo che le apparecchiature di diversi produttori mostrino un buon grado di compatibilità .

Protocolli FDDI

La figura mostra la struttura dei protocolli tecnologici FDDI rispetto al modello OSI a sette livelli. FDDI definisce il protocollo del livello fisico e il protocollo MAC (media access sublayer) del livello di collegamento dati. Come molte altre tecnologie di rete locale, la tecnologia FDDI utilizza il protocollo del sottolivello 802.2 Data Link Control (LLC) definito negli standard IEEE 802.2 e ISO 8802.2. FDDI utilizza il primo tipo di procedure LLC, in cui i nodi operano in modalità datagramma, senza stabilire connessioni e senza recuperare frame persi o danneggiati.

Lo strato fisico è diviso in due sottostrati: il sottostrato PHY (Physical) indipendente dai media e il sottostrato PMD (Physical Media Dependent) dipendente dai media. Il funzionamento di tutti i livelli è controllato dal protocollo di gestione della stazione SMT (Station Management).

Lo strato PMD fornisce i mezzi necessari per trasmettere i dati da una stazione all'altra tramite fibra ottica. La sua specifica definisce:

Requisiti per la potenza del segnale ottico e il cavo in fibra ottica multimodale da 62,5/125 µm.

Requisiti per interruttori di bypass ottici e ricetrasmettitori ottici.

Parametri dei connettori ottici MIC (Media Interface Connector), loro marcature.

La lunghezza d'onda è di 1300 nanometri alla quale operano i ricetrasmettitori.

Rappresentazione dei segnali in fibra ottica secondo il metodo NRZI.

Lo strato PHY esegue la codifica e la decodifica dei dati che circolano tra lo strato MAC e lo strato PMD e fornisce anche il clock dei segnali di informazione. La sua specifica definisce:

codificare informazioni secondo lo schema 4B/5B;

regole di temporizzazione del segnale;

requisiti per la stabilità della frequenza dell'orologio di 125 MHz;

regole per convertire l'informazione dalla forma parallela a quella seriale.

Il livello MAC è responsabile del controllo dell'accesso alla rete e della ricezione ed elaborazione dei frame di dati. Definisce i seguenti parametri:

Protocollo di trasferimento token.

Regole per acquisire e inoltrare un token.

Formazione del telaio.

Regole per la generazione e il riconoscimento degli indirizzi.

Regole per il calcolo e la verifica di un checksum a 32 bit.

Il livello SMT esegue tutte le funzioni di controllo e monitoraggio di tutti gli altri livelli dello stack di protocolli FDDI. Ogni nodo della rete FDDI partecipa alla gestione dell'anello. Pertanto, tutti i nodi si scambiano speciali frame SMT per gestire la rete. La specifica SMT definisce quanto segue:

Algoritmi per il rilevamento degli errori e il ripristino in caso di errori.

Regole per il monitoraggio del funzionamento dell'anello e delle stazioni.

Controllo dell'anello.

Procedure di inizializzazione dell'anello.

La tolleranza ai guasti delle reti FDDI è garantita gestendo il livello SMT con altri livelli: con l'aiuto del livello PHY vengono eliminati i guasti di rete dovuti a motivi fisici, ad esempio un cavo rotto, e con l'aiuto del livello MAC, vengono eliminati i guasti logici della rete, ad esempio la perdita del percorso di trasmissione interno del token richiesto e dei frame di dati tra le porte dell'hub.

Stato.

Gli sviluppatori della tecnologia hanno provato a implementare quanto segue:

· Aumentare il bit rate del trasferimento dati a 100 Mb/s;

· Aumentare la tolleranza ai guasti della rete attraverso procedure standard per il ripristino della stessa dopo vari tipi di guasti - danneggiamento del cavo, funzionamento errato di un nodo, hub, elevato livello di interferenza sulla linea, ecc.;

· Massimizzare l'uso efficiente della potenziale larghezza di banda della rete sia per il traffico asincrono che per quello sincrono.

Il vantaggio della tecnologia FDDI è quindi la combinazione di diverse proprietà molto importanti per le reti locali:

1. elevato grado di tolleranza agli errori;

2. La capacità di coprire territori ampi, fino ai territori delle grandi città;

3. Elevata velocità di scambio dati;

4. Accesso deterministico, che consente il trasferimento di applicazioni sensibili alla latenza;

5. Meccanismo flessibile per distribuire la capacità dell'anello tra le stazioni;

6. Capacità di operare con un fattore di carico anulare prossimo all'unità;

7. La capacità di tradurre facilmente il traffico FDDI in grafica di protocolli popolari come Ethernet e Token Ring grazie alla compatibilità dei formati degli indirizzi delle stazioni e all'uso di un sottolivello LLC comune.

Finora FDDI è l’unica tecnologia che è riuscita a combinare tutte le proprietà elencate. Anche in altre tecnologie si riscontrano queste proprietà, ma non in combinazione. Pertanto, anche la tecnologia Fast Ethernet ha una velocità di trasferimento dati di 100 Mbit/s, ma non consente il ripristino della rete dopo una singola rottura del cavo e non consente di lavorare con un fattore di carico di rete elevato (se si non tenere conto della commutazione Fast Ethernet).

In genere, FDDI veniva utilizzato per fornire un accesso rapido ai server di rete.

I metodi di accesso FDDI e token ring sono simili perché utilizzano il passaggio di token per inviare dati attraverso la rete. La differenza tra FDDI e un token ring standard è l'utilizzo di un metodo di accesso sincrono con passaggio di token. Il token FDDI viaggia lungo l'anello della rete da nodo a nodo. Se qualche nodo non ha dati da inviare, accetta il token e lo inoltra al nodo successivo. Se il nodo che detiene il token deve trasmettere dati, può inviare qualsiasi numero desiderato di frame entro un periodo di tempo fisso, chiamato target token roundtrip time (TTRT). Poiché lo standard FDDI utilizza un metodo di passaggio di token sincrono, nella rete possono trovarsi più frame da più nodi in un dato momento, il che garantisce elevate velocità di trasferimento dati.

Dopo che un nodo ha trasmesso un frame, il frame si sposta al nodo successivo nell'anello della rete. Ogni nodo determina se il frame è destinato al nodo corrente e se sono presenti errori nel frame. Se il nodo è un data sink, contrassegna il frame come letto. Se un nodo rileva un errore, imposta il bit di stato del frame per indicare la presenza di un errore. Quando il frame ritorna al nodo mittente, determina se il nodo di destinazione ha ricevuto il frame e se si sono verificati errori. Se ci sono errori, il frame viene ritrasmesso. Se non ci sono errori, il nodo mittente rimuove il frame dall'anello.

Lo standard FDDI consente due metodi di trasmissione dei pacchetti: sincrono e asincrono. La trasmissione dati sincrona viene utilizzata per inviare informazioni continue nel tempo: voce, video o contenuti multimediali. La trasmissione asincrona viene utilizzata per il normale traffico di rete che non necessita di essere inviato in blocchi continui. Per una rete particolare, il tempo TTRT è uguale al tempo totale richiesto per la trasmissione sincrona dei dati da un nodo più il tempo impiegato da un frame di lunghezza massima per percorrere l'intero anello.

La rete FDDI monitora due tipi di errori: lunghi periodi di inattività e lunghi periodi di assenza di token. Nel primo caso si presuppone che il token sia andato perduto. Nel secondo caso, si presuppone che qualche nodo trasmetta continuamente. Per qualsiasi tipo di errore, il nodo che lo rileva genera una sequenza di frame speciali detti Claim Frame o Claim Frame. Il frame della richiesta contiene il tempo TTRT proposto. Il primo nodo smette di trasmettere e il nodo successivo nell'anello confronta il suo TTRT con il valore inviato dal nodo precedente. Dopo il confronto, passa il valore TTRT più piccolo al nodo successivo, registrando questo valore nei suoi frame di reclamo. Nel momento in cui le informazioni raggiungono l'ultimo nodo, verrà selezionato il valore TTRT più piccolo. In questo momento viene inizializzato l'anello, per il quale gli viene trasferito un token e per ciascun nodo viene impostato un nuovo tempo TTRT; questo stato dura finché l'ultimo nodo non riceve nuove informazioni.

Una rete FDDI utilizza due anelli in modo che se un anello fallisce, i dati possono raggiungere il nodo di destinazione attraverso l'altro anello. I nodi di due classi sono collegati alla rete FDDI. I nodi di classe A sono collegati ad entrambi gli anelli di rete. Questa classe comprende apparecchiature di rete, come gli hub. I nodi di classe A possono riconfigurare l'anello in modo che in caso di guasto della rete sia possibile utilizzare un anello. I nodi di Classe B si connettono alla rete FDDI tramite dispositivi di Classe A Questa classe include server e workstation.

Quindi, abbiamo già notato quella tecnologia FDDI basato molto sulla tecnologia Anello di gettone, sviluppando e migliorando le sue idee. Sviluppatori di tecnologia FDDI fissare i seguenti obiettivi come massima priorità:

in primo luogo, - aumentare la velocità in bit del trasferimento dati 100 Mbit/s;

in secondo luogo, - aumentare la tolleranza ai guasti della rete attraverso procedure standard di ripristino dopo guasti di varia natura - danneggiamento del cavo, funzionamento errato di un nodo, hub, elevati livelli di interferenze sulla linea, ecc.;

Inoltre, sfruttare nel modo più efficiente la potenziale larghezza di banda della rete sia per il traffico asincrono che per quello sincrono (sensibile al ritardo).

Netto FDDIè costruito sulla base due anelli di fibra ottica che si formano di base E ricambio percorsi di trasmissione dati tra i nodi della rete.

È la presenza di due anelli che è diventata il modo principale per aumentare la tolleranza ai guasti nella rete FDDI. I nodi che vogliono sfruttare questo potenziale di maggiore affidabilità devono essere collegati ad entrambi gli anelli. Ora esamineremo questa caratteristica della costruzione della rete.

Nel normale funzionamento della rete, i dati passano attraverso tutti i nodi e tutte le sezioni del cavo solo quello primario (Primario) anelli.

Questa modalità è chiamata modalità Thru - "attraverso" o "transito". Anello secondario (Secondario) non utilizzato in questa modalità.

In caso di qualche tipo di guasto in cui parte dell'anello primario non può trasmettere dati (ad esempio, una rottura del cavo o un guasto del nodo), l'anello primario viene combinato con l'anello secondario per formare nuovamente un unico anello.

Questa modalità di funzionamento della rete viene chiamata Avvolgere, cioè la "piegatura" o "piegatura" degli anelli.

Operazione coagulazione prodotti mediante la tecnologia degli hub e/o degli adattatori di rete FDDI.

Per semplificare questa procedura, i dati sull'anello primario vengono sempre trasmessi in una direzione (negli schemi questa direzione è mostrata in senso antiorario), e sull'anello secondario nella direzione opposta (mostrata in senso orario). Pertanto, quando si forma un anello comune di due anelli, i trasmettitori delle stazioni rimangono comunque collegati ai ricevitori delle stazioni vicine, il che consente alle stazioni vicine di trasmettere e ricevere correttamente le informazioni.

Diamo quindi uno sguardo generale al funzionamento delle stazioni sulla rete FDDI:

Anelli nelle reti FDDI, come nelle reti 802.5 sono considerati come un mezzo di trasmissione dati comune e condiviso, per esso è definito un metodo di accesso, molto vicino al metodo di accesso delle reti Anello di gettone e anche chiamato metodo del token ring.

Una stazione può iniziare a trasmettere i propri frame di dati solo se ha ricevuto un frame speciale dalla stazione precedente: un token di accesso (solitamente chiamato token). Dopodiché può trasmettere i suoi frame, se li possiede, per un periodo di tempo chiamato tempo di detenzione del token (THT).

Dopo che il tempo è scaduto THT la stazione deve completare la trasmissione del frame successivo e trasferire il token di accesso alla stazione successiva. Se, al momento dell'accettazione del token, la stazione non ha frame da trasmettere sulla rete, trasmette immediatamente il token alla stazione successiva. In linea FDDI Ogni stazione ha un vicino a monte e un vicino a valle, determinati dalle sue connessioni fisiche e dalla direzione del trasferimento delle informazioni.

Ogni stazione della rete riceve costantemente i frame trasmessi dal suo vicino precedente e analizza il loro indirizzo di destinazione. Se l'indirizzo di destinazione non corrisponde al proprio, trasmette il frame al vicino successivo. Va notato che se la stazione ha catturato il marcatore e trasmette i propri frame, durante questo periodo di tempo non trasmette i frame in arrivo, ma li rimuove dalla rete.

Se l'indirizzo del frame coincide con l'indirizzo della stazione, copia il frame nel suo buffer interno, ne verifica la correttezza (principalmente tramite checksum), trasferisce il suo campo dati per la successiva elaborazione al protocollo del sottostante FDDI livello (ad esempio IP), quindi trasmette il frame originale sulla rete alla stazione successiva. Nel frame trasmesso alla rete (così come nel frame Anello di gettone) la stazione di destinazione rileva tre segnali: riconoscimento dell'indirizzo, copia del frame e assenza o presenza di errori in esso.

Successivamente, il frame continua a viaggiare attraverso la rete, trasmesso da ciascun nodo. La stazione che è la sorgente del frame per la rete è responsabile della rimozione del frame dalla rete dopo che ha completato una rotazione completa e lo raggiunge nuovamente. In questo caso la stazione sorgente verifica le caratteristiche della trama per vedere se è arrivata alla stazione di destinazione e se non è stata danneggiata. Il processo di ripristino dei frame di informazioni non è responsabilità del protocollo FDDI, questo dovrebbe essere gestito da protocolli di livello superiore.

Struttura del protocollo tecnologico FDDI in proiezione sul modello a sette livelli OSI definisce il protocollo del livello fisico e il protocollo MAC (media access sublayer) del livello di collegamento dati. Come molte altre tecnologie di rete locale, FDDI utilizza il protocollo 802.2 Sottolivello di controllo del collegamento dati (LLC) definito negli standard IEEE 802.2 e ISO 8802.2. FDDI utilizza il primo tipo di procedure LLC, in cui i nodi operano in modalità datagramma, senza stabilire connessioni e senza recuperare frame persi o danneggiati.

Negli standard FDDI Molta attenzione è dedicata alle diverse procedure che permettono di accertare la presenza di un guasto nella rete e quindi effettuare la necessaria riconfigurazione.

Netto FDDI può ripristinare integralmente la sua funzionalità in caso di singoli guasti dei suoi elementi.

Quando si verificano più guasti, la rete si divide in più reti non connesse.

Tecnologia FDDI integra i meccanismi di rilevamento dei guasti tecnologici Anello di gettone meccanismi di riconfigurazione del percorso di trasmissione dei dati nella rete, in base alla presenza di connessioni di backup fornite dal secondo anello.

Differenze nei metodi di accesso FDDI sono quello tempo di ritenzione del marcatore in linea FDDI non è un valore costante, come nella rete Anello di gettone.

Qui questa volta dipende dal carico dell'anello: con un carico piccolo aumenta e con grandi sovraccarichi può diminuire fino a zero.

Le modifiche al metodo di accesso riguardano solo il traffico asincrono, che non è sensibile a piccoli ritardi nella trasmissione dei frame. Per il traffico sincrono, il tempo di attesa del token è ancora un valore fisso.

Il meccanismo di priorità del personale presente nella tecnologia Anello di gettone, nella tecnologia FDDI assente. Gli sviluppatori di tecnologia hanno deciso di dividere il traffico in 8 livelli di priorità sono ridondanti ed è sufficiente dividere semplicemente il traffico in due classi: asincrono e sincrono. Il traffico sincrono è sempre servito, anche quando l'anello è congestionato.

Altrimenti il ​​trasferimento dei frame tra le stazioni dell'anello avviene a livello MAC, come abbiamo già esaminato, è pienamente coerente con la tecnologia Anello di gettone.

Stazioni FDDI utilizzare un algoritmo di rilascio anticipato dei token, proprio come le reti Anello di gettone a velocità 16 Mbit/s.

Indirizzi Livello MAC avere standard per Tecnologie del formato IEEE 802.

Formato della cornice FDDI anche vicino al formato frame Anello di gettone, le differenze principali sono l'assenza di campi prioritari. I segni di riconoscimento degli indirizzi, la copia dei frame e gli errori consentono di salvare quelli esistenti nelle reti Anello di gettone procedure per l'elaborazione dei frame da parte della stazione trasmittente, delle stazioni intermedie e della stazione ricevente.

Formato della cornice

PA - Preambolo: 16 o più caratteri vuoti.

SD - Delimitatore iniziale: sequenza di "J" e "K".

FC - Frame Control: 2 caratteri responsabili del tipo di informazioni nel campo INFO

DA - Indirizzo di destinazione: 12 caratteri che indicano a chi è indirizzata la trama.

SA - Source Address: 12 caratteri che indicano l'indirizzo del mittente del frame.

INFO - Campo informazioni: da 0 a 4478 byte di informazioni.

FCS - Sequenza di controllo frame: 8 caratteri CRC.

ED - Delimitatore finale

Formato marcatore

Pertanto, sebbene la tecnologia FDDI sia stata sviluppata e standardizzata dall'ANSI e non dall'IEEE, rientra completamente nell'ambito degli standard 802.

Naturalmente, ci sono ancora caratteristiche distintive dello standard ANSI - Tecnologie FDDI.

Una di queste caratteristiche è quella della tecnologia FDDI uno in più evidenziato livello di gestione della stazione - Gestione della stazione (SMT).

Esattamente il livello SMT esegue tutte le funzioni per la gestione e il monitoraggio di tutti gli altri livelli dello stack di protocolli FDDI. Nella specifica SMT si definisce quanto segue:

Algoritmi per il rilevamento degli errori e il ripristino dai guasti;

Regole per il monitoraggio del funzionamento dell'anello e delle stazioni;

Controllo dell'anello;

Procedure di inizializzazione dell'anello.

Partecipa alla gestione dell'anello ciascun nodo reti FDDI. Pertanto tutti i nodi si scambiano personale speciale SMT per la gestione della rete.

Resilienza della rete FDDIè fornito da protocolli di altri livelli: con l'aiuto del livello fisico vengono eliminati i guasti di rete dovuti a motivi fisici, ad esempio dovuti a un cavo rotto, e con l'aiuto di Livello MAC- Guasti logici della rete, ad esempio perdita del percorso interno richiesto per la trasmissione di token e frame di dati tra le porte dell'hub.

Quindi, abbiamo esaminato le caratteristiche più generali della tecnologia. FDDI. Diamo uno sguardo più da vicino alle caratteristiche distintive.

Caratteristiche del metodo di accesso FDDI

Per trasmettere frame sincroni, la stazione ha sempre il diritto di catturare il token all'arrivo. In questo caso il tempo di mantenimento del marker ha un valore fisso predeterminato.

Se le stazioni dell'anello FDDI Se è necessario trasmettere un frame asincrono (il tipo di frame è determinato dai protocolli dei livelli superiori), quindi per determinare la possibilità di catturare il token al successivo arrivo, la stazione deve misurare l'intervallo di tempo trascorso da allora l'arrivo precedente del token.

Questo intervallo è chiamato tempo di rotazione del token (TRT).

Intervallo TRT viene confrontato con un'altra quantità - tempo massimo consentito per la rotazione del marker attorno all'anello T_0pr.

Se nella tecnologia Anello di gettone vi abbiamo detto che il tempo massimo di rotazione del marker consentito è un valore fisso (2,6 s basato su 260 stazioni nell'anello), quindi in tecnologia FDDI le stazioni concordano sulla dimensione T_0рr durante l'inizializzazione dell'anello.

Ogni stazione ha il suo significato da offrire T_0рr, di conseguenza, l'anello è impostato su minimo dagli orari suggeriti dalle stazioni.

Questa funzionalità consente di tenere conto delle esigenze delle applicazioni eseguite sulle stazioni ad anello.

In genere, le applicazioni sincrone (applicazioni in tempo reale) devono inviare i dati alla rete in piccoli blocchi più spesso, mentre le applicazioni asincrone devono accedere alla rete meno spesso, ma in blocchi più grandi. La preferenza è data alle stazioni che trasmettono traffico sincrono.

Pertanto, la prossima volta che un token arriva per trasmettere una trama asincrona, il tempo di rotazione effettivo del token TRT viene confrontato con il massimo possibile T_0рr.

Se l'anello non è sovraccaricato, il token arriva prima della scadenza dell'intervallo T_0рr, ovvero TRT meno T_0рr.

In caso di TRT meno La stazione T_0pr può acquisire il token e trasmetterne il frame (o i frame) nell'anello.

Il tempo di ritenzione del marcatore TNT è pari alla differenza T_0pr - TRT

Durante questo tempo la stazione trasmette all'anello quanti più frame asincroni possibile.

Se l'anello è sovraccarico e il segnalino è in ritardo, allora l'intervallo TRT sarà maggiore di T_0рr. In questo caso, alla stazione non è consentito acquisire il token per il frame asincrono.

Se tutte le stazioni nella rete vogliono trasmettere solo frame asincroni e il token ha fatto un giro sull'anello troppo lentamente, allora tutte le stazioni passano il token in modalità di ripetizione, il token fa rapidamente un altro giro e nel ciclo successivo le stazioni già hanno il diritto di acquisire il token e trasmettere i propri frame.

Metodo di accesso FDDI per il traffico asincrono è adattivo e regola bene la congestione temporanea della rete.

Resilienza della tecnologia FDDI

Per garantire la tolleranza agli errori nello standard FDDIè prevista la realizzazione di due anelli in fibra ottica - primaria e secondaria. Standard FDDI Sono consentiti due tipi di connessione delle stazioni alla rete.

La connessione simultanea agli anelli primario e secondario è chiamata doppia connessione - Doppio attacco, DA. Una connessione solo all'anello primario è chiamata connessione singola - Allegato singolo, S.A..

Standard FDDI La rete prevede la presenza di nodi terminali - stazioni (Stazione), nonché di concentratori (Concentratore).

Per le stazioni e gli hub è accettabile qualsiasi tipo di connessione alla rete, sia singola che doppia. Di conseguenza, tali dispositivi hanno i nomi appropriati: SAS (Stazione di attacco singolo), DAS (Stazione di attacco doppio), SAC (Concentratore di attacco singolo)EDAC (concentratore a doppio attacco).

In genere, gli hub hanno una doppia connessione e le stazioni hanno una connessione singola, sebbene ciò non sia richiesto.

Solitamente collegato all'anello tramite un hub. Hanno una porta che funziona per la ricezione e la trasmissione

Per facilitare la corretta connessione dei dispositivi alla rete, i loro connettori sono contrassegnati.

Tipo di connettori UN E IN deve essere per dispositivi con doppia connessione, connettore M(Master) è disponibile sull'hub per un collegamento singolo ad una stazione il cui connettore di accoppiamento deve essere del tipo S(Schiavo).

DAS solitamente collegato all'anello tramite 2 porte A e B, entrambi hanno la capacità di ricevere e trasmettere, permettendoti di connetterti a due squilli.

Gli hub lo consentono SAS E DAS i nodi si collegano al doppio FDDI squillo. Gli hub hanno M porte (master) per la connessione Porte SAS e DAS, e potrebbe anche avere Porte SAS e DAS.

In caso di rottura di un singolo cavo tra dispositivi a doppia connessione, la rete FDDI sarà in grado di continuare il normale funzionamento riconfigurando automaticamente i percorsi frame interni tra le porte dell'hub. Una doppia rottura del cavo porterà alla formazione di due reti isolate FDDI. Se si rompe il cavo verso una singola stazione di connessione, questa viene interrotta dalla rete e l'anello continua a funzionare grazie alla riconfigurazione del percorso interno nell'hub - porta M, al quale questa stazione era collegata verrà esclusa dal percorso generale.

Per mantenere la funzionalità della rete durante un'interruzione di corrente nelle stazioni con doppia connessione, ovvero stazioni DAS, quest'ultimo deve essere dotato di commutatori ottici di bypass (Interruttore bypass ottico), che creano un bypass per i flussi luminosi quando viene a mancare l'energia che ricevono dalla stazione.

E infine le stazioni DAS o hub DAC può essere collegato a due porte M uno o due hub, creando una struttura ad albero con collegamenti primari e di backup. Porta predefinita IN supporta la connessione principale e la porta UN- riserva. Questa configurazione è chiamata connessione Doppio homing.

La tolleranza ai guasti viene mantenuta attraverso il monitoraggio costante del livello SMT hub e stazioni a distanza rispetto agli intervalli temporali di circolazione di token e frame, nonché la presenza di una connessione fisica tra porte adiacenti della rete.

In linea FDDI non esiste un monitor attivo dedicato: tutte le stazioni e gli hub sono uguali e quando vengono rilevate deviazioni dalla norma, iniziano il processo di reinizializzazione della rete e quindi di riconfigurazione.

La riconfigurazione dei percorsi interni negli hub e negli adattatori di rete viene eseguita da speciali interruttori ottici che reindirizzano il raggio luminoso e hanno un design piuttosto complesso.

La figura mostra la struttura dei protocolli tecnologici FDDI rispetto al modello OSI a sette livelli. FDDI definisce il protocollo del livello fisico e il protocollo MAC (media access sublayer) del livello di collegamento dati. Come molte altre tecnologie di rete locale, la tecnologia FDDI utilizza il protocollo del sottolivello 802.2 Data Link Control (LLC) definito negli standard IEEE 802.2 e ISO 8802.2. FDDI utilizza il primo tipo di procedure LLC, in cui i nodi operano in modalità datagramma, senza stabilire connessioni e senza recuperare frame persi o danneggiati.

Lo strato fisico è diviso in due sottostrati: il sottostrato PHY (Physical) indipendente dai media e il sottostrato PMD (Physical Media Dependent) dipendente dai media. Il funzionamento di tutti i livelli è controllato dal protocollo di gestione della stazione SMT (Station Management).

Lo strato PMD fornisce i mezzi necessari per trasmettere i dati da una stazione all'altra tramite fibra ottica. La sua specifica definisce:

Requisiti per la potenza del segnale ottico e il cavo in fibra ottica multimodale da 62,5/125 µm.

Requisiti per interruttori di bypass ottici e ricetrasmettitori ottici.

Parametri dei connettori ottici MIC (Media Interface Connector), loro marcature.

La lunghezza d'onda è di 1300 nanometri alla quale operano i ricetrasmettitori.

Rappresentazione dei segnali in fibra ottica secondo il metodo NRZI.

Lo strato PHY esegue la codifica e la decodifica dei dati che circolano tra lo strato MAC e lo strato PMD e fornisce anche il clock dei segnali di informazione. La sua specifica definisce:

codificare informazioni secondo lo schema 4B/5B;

regole di temporizzazione del segnale;

requisiti per la stabilità della frequenza dell'orologio di 125 MHz;

regole per convertire l'informazione dalla forma parallela a quella seriale.

Il livello MAC è responsabile del controllo dell'accesso alla rete e della ricezione ed elaborazione dei frame di dati. Definisce i seguenti parametri:

Protocollo di trasferimento token.

Regole per acquisire e inoltrare un token.

Formazione del telaio.

Regole per la generazione e il riconoscimento degli indirizzi.

Regole per il calcolo e la verifica di un checksum a 32 bit.

Il livello SMT esegue tutte le funzioni di controllo e monitoraggio di tutti gli altri livelli dello stack di protocolli FDDI. Ogni nodo della rete FDDI partecipa alla gestione dell'anello. Pertanto, tutti i nodi si scambiano speciali frame SMT per gestire la rete. La specifica SMT definisce quanto segue:

Algoritmi per il rilevamento degli errori e il ripristino in caso di errori.

Regole per il monitoraggio del funzionamento dell'anello e delle stazioni.

Controllo dell'anello.

Procedure di inizializzazione dell'anello.

La tolleranza ai guasti delle reti FDDI è assicurata gestendo il livello SMT con altri livelli: il livello PHY elimina i guasti di rete dovuti a motivi fisici, ad esempio a causa di un cavo rotto, e il livello MAC elimina i guasti di rete logici, ad esempio la perdita del percorso di trasmissione del token interno richiesto e dei frame di dati tra le porte dell'hub.

Stato.

Gli sviluppatori della tecnologia hanno provato a implementare quanto segue:

· Aumentare il bit rate del trasferimento dati a 100 Mb/s;

· Aumentare la tolleranza ai guasti della rete attraverso procedure standard per il ripristino della stessa dopo vari tipi di guasti - danneggiamento del cavo, funzionamento errato di un nodo, hub, alti livelli di interferenze sulla linea, ecc.;

· Massimizzare l'uso efficiente della potenziale larghezza di banda della rete sia per il traffico asincrono che per quello sincrono.

Il vantaggio della tecnologia FDDI è quindi la combinazione di diverse proprietà molto importanti per le reti locali:

1. elevato grado di tolleranza agli errori;

2. La capacità di coprire territori ampi, fino ai territori delle grandi città;

3. Elevata velocità di scambio dati;

4. Accesso deterministico, che consente il trasferimento di applicazioni sensibili alla latenza;

5. Meccanismo flessibile per distribuire la capacità dell'anello tra le stazioni;

6. Capacità di operare con un fattore di carico anulare prossimo all'unità;

7. La capacità di tradurre facilmente il traffico FDDI in grafica di protocolli popolari come Ethernet e Token Ring grazie alla compatibilità dei formati degli indirizzi delle stazioni e all'uso di un sottolivello LLC comune.

Finora FDDI è l’unica tecnologia che è riuscita a combinare tutte le proprietà elencate. Anche in altre tecnologie si riscontrano queste proprietà, ma non in combinazione. Pertanto, anche la tecnologia Fast Ethernet ha una velocità di trasferimento dati di 100 Mbit/s, ma non consente il ripristino della rete dopo una singola rottura del cavo e non consente di lavorare con un fattore di carico di rete elevato (se si non tenere conto della commutazione Fast Ethernet).

Uno degli svantaggi è l'alto costo dell'attrezzatura. La combinazione unica di proprietà ha un prezzo: la tecnologia FDDI rimane la tecnologia a 100 Mbit più costosa. Pertanto, le sue principali aree di applicazione sono campus e dorsali di edifici, nonché il collegamento di server aziendali. In questi casi, i costi risultano giustificati: la dorsale della rete deve essere tollerante ai guasti e veloce, lo stesso vale per un server costruito su una costosa piattaforma multiprocessore e che serve centinaia di utenti. A causa del costo elevato delle apparecchiature, le soluzioni basate su FDDI sono inferiori alle soluzioni basate su Fast Ethernet quando si costruiscono reti locali a breve distanza, quando lo standard Fast Ethernet fornisce la soluzione ottimale.

Rete FDDI. Le velocità di 10 Mbps non sono sufficienti per molte applicazioni di rete moderne. Pertanto, si stanno sviluppando tecnologie e implementazioni specifiche di LAN ad alta velocità.

FDDI (Fiber Distributed Data Interface) è una LAN con struttura ad anello, che utilizza linee in fibra ottica e una versione specifica del metodo di accesso tramite token.

La versione principale della rete utilizza un doppio anello su una linea in fibra ottica. Viene fornita una velocità di informazione di 100 Mbit/s. La distanza tra i nodi estremi è fino a 200 km, tra le stazioni vicine - non più di 2 km. Il numero massimo di nodi è 500. FOCL utilizza onde con una lunghezza di 1300 nm.

Vengono utilizzati contemporaneamente due anelli FOCL. Le stazioni possono essere collegate ad uno degli anelli o ad entrambi contemporaneamente. L'utilizzo di entrambi gli anelli da parte di un particolare nodo consente a questo nodo di avere un throughput totale di 200 Mbit/s. Un altro possibile utilizzo del secondo anello è quello di aggirare l'area danneggiata con il suo aiuto (Fig. 4.5).

Riso. 4.5. L'UFOCL squilla nella rete FDDI

FDDI utilizza il codice e il metodo di accesso originali. Viene utilizzato un codice del tipo NRZ (non ritorno a zero), in cui un cambio di polarità nell'intervallo temporale successivo viene percepito come 1, l'assenza di cambio di polarità come 0. Affinché il codice sia self -sincronizzazione, dopo ogni quattro bit il trasmettitore genera un fronte di sincronizzazione.

Questa speciale codifica Manchester si chiama 4b/5b. Registrazione 4b/5b significa un codice in cui 5 bit vengono utilizzati per l'autosincronizzazione durante la trasmissione di 4 bit di codice binario in modo che non possano esserci più di due zeri di seguito, o un altro fronte obbligatorio viene aggiunto dopo 4 bit, che è ciò che è utilizzato in FDDI.

Con questo codice i blocchi di codifica e decodifica diventano un po' più complicati, ma aumenta la velocità di trasmissione sulla linea di comunicazione, poiché la frequenza di commutazione massima è quasi dimezzata rispetto al codice Manchester.

Secondo il metodo FDDI attorno all'anello circola un pacchetto composto da un token e da frame di informazioni. Qualsiasi stazione pronta a trasmettere, riconosciuto il pacchetto che la attraversa, inserisce la propria trama alla fine del pacchetto. Lo elimina anche dopo che la cornice le ritorna dopo aver girato l'anello e a condizione che sia stata percepita dal destinatario. Se lo scambio avviene senza errori, il frame che ritorna alla stazione mittente è già il primo del pacchetto, poiché tutti i frame precedenti devono essere eliminati prima.

Una rete FDDI viene generalmente utilizzata per combinare molte sottoreti LAN separate in un'unica rete. Ad esempio, quando si organizza un sistema informativo per una grande impresa, è consigliabile disporre di una LAN Ethernet o Token Ring nei locali dei singoli reparti di progetto e comunicare tra i reparti tramite la rete FDDI.

Fiber Distribution Data Interface o FDDI è stata creata a metà degli anni '80 appositamente per connettere le sezioni più critiche della rete. Anche se la velocità di trasferimento dati di 10 Mbit/s era eccellente per una workstation, era chiaramente insufficiente per la comunicazione tra server. Sulla base di queste esigenze, FDDI è stato progettato per la comunicazione tra server e altre parti critiche della rete e ha fornito la capacità di controllare il processo di trasmissione e garantire un'elevata affidabilità. Questo è il motivo principale per cui occupa ancora un posto così importante nel mercato.

A differenza di Ethernet, FDDI utilizza una struttura ad anello, in cui i dispositivi sono combinati in un grande anello e si trasmettono i dati in sequenza. Un pacchetto può viaggiare attraverso più di 100 nodi prima di raggiungere la sua destinazione. Ma non confondere FDDI con Token Ring! Token Ring utilizza un solo token, che viene passato da una macchina all'altra. FDDI utilizza un'idea diversa: il cosiddetto indicatore temporale. Ogni macchina invia i dati alla successiva per un certo periodo di tempo, che concordano in anticipo quando si collegano all'anello. Le stazioni possono inviare pacchetti simultaneamente se il tempo lo consente.

Poiché le altre macchine non devono attendere che il mezzo di trasmissione diventi disponibile, le dimensioni dei pacchetti possono arrivare fino a 20.000 byte, sebbene la maggior parte utilizzi pacchetti da 4.500 byte, solo tre volte la dimensione di un pacchetto Ethernet. Se però il pacchetto è destinato a una postazione di lavoro collegata all'anello tramite Ethernet, la sua dimensione non supererà i 1516 byte.

Uno dei maggiori vantaggi di FDDI è la sua elevata affidabilità. Di solito è costituito da due o più anelli. Ogni macchina può ricevere e inviare messaggi ai suoi due vicini. Questo schema consente alla rete di funzionare anche se il cavo è rotto. Quando un cavo si rompe, i dispositivi su entrambe le estremità della rottura agiscono come una spina e il sistema continua a funzionare come un unico anello che attraversa ciascun dispositivo due volte. Poiché ogni percorso specifico è unidirezionale e i dispositivi trasmettono i dati in un momento specifico, questo schema elimina completamente le collisioni. Ciò consente a FDDI di raggiungere un throughput teorico quasi completo, che in realtà corrisponde al 99% della velocità dati teoricamente possibile. L'elevata affidabilità del doppio anello, fatto salvo quanto sopra, costringe i consumatori a continuare ad acquistare apparecchiature FDDI.

Principio di funzionamento della rete FDDI La rete FDDI è un marker ring in fibra ottica con una velocità di trasmissione dati di 100 Mbit/s. Lo standard FDDI è stato sviluppato dal comitato X3T9.5 dell'American National Standards Institute (ANSI). Le reti FDDI sono supportate da tutti i principali produttori di apparecchiature di rete. Il comitato ANSI X3T9.5 è stato ora rinominato X3T12. L'utilizzo della fibra ottica come mezzo di distribuzione può espandere in modo significativo la larghezza di banda del cavo e aumentare la distanza tra i dispositivi di rete. Confrontiamo il throughput delle reti FDDI ed Ethernet per l'accesso multiutente. Il livello di utilizzo accettabile della rete Ethernet si trova entro il 35% (3,5 Mbit/s) della velocità di trasmissione massima (10 Mbit/s), altrimenti la probabilità di collisioni non sarà troppo elevata e la velocità di trasmissione del cavo diminuirà drasticamente. Per le reti FDDI, l'utilizzo accettabile può raggiungere il 90-95% (90-95 Mbit/s). Pertanto, il rendimento di FDDI è circa 25 volte superiore. La natura deterministica del protocollo FDDI (la capacità di prevedere il ritardo massimo durante la trasmissione di un pacchetto sulla rete e la capacità di fornire larghezza di banda garantita per ciascuna stazione) lo rende ideale per l'uso in sistemi di controllo automatizzati di rete in tempo reale e in applicazioni con tempi critici (ad esempio, informazioni video e audio). FDDI ha ereditato molte delle sue proprietà chiave dalle reti Token Ring (standard IEEE 802.5). Innanzitutto si tratta di una topologia ad anello e di un metodo di accesso al mezzo tramite token. Un marker è un segnale speciale che ruota attorno ad un anello. La stazione che riceve il token può trasmettere i suoi dati. Tuttavia, FDDI presenta anche una serie di differenze fondamentali rispetto a Token Ring, che lo rendono un protocollo più veloce. Ad esempio, l'algoritmo di modulazione dei dati a livello fisico è stato modificato. Token Ring utilizza uno schema di codifica Manchester, che richiede il raddoppio della larghezza di banda del segnale trasmesso rispetto ai dati trasmessi. FDDI implementa un algoritmo di codifica "cinque su quattro" - 4B/5B, che garantisce la trasmissione di quattro bit di informazione con cinque bit trasmessi. Quando si trasmettono 100 Mbit di informazioni al secondo, alla rete vengono fisicamente trasmessi 125 Mbit/sec, invece dei 200 Mbit/sec, che sarebbero necessari utilizzando la codifica Manchester. Anche il controllo degli accessi medi (VAC) è stato ottimizzato. Nel Token Ring si basa sulla base dei bit, nel FDDI sull'elaborazione parallela di un gruppo di quattro o otto bit trasmessi. Ciò riduce i requisiti di velocità dell'apparecchiatura. Fisicamente l'anello FDDI è formato da un cavo in fibra ottica con due fibre conduttrici di luce. Uno di essi costituisce l'anello primario, è quello principale e viene utilizzato per la circolazione dei token di dati. La seconda fibra forma un anello secondario, è una fibra di riserva e non viene utilizzata in modalità normale. Le stazioni collegate alla rete FDDI sono divise in due categorie. Le stazioni di Classe A hanno connessioni fisiche agli anelli primario e secondario (Dual attached station); 2. Le stazioni di Classe B sono collegate solo all'anello primario (Single attached station - una stazione connessa una sola volta) e sono collegate solo tramite dispositivi speciali chiamati hub. Le porte dei dispositivi di rete collegati alla rete FDDI sono classificate in 4 categorie: porte A, porte B, porte M e porte S. La porta A è la porta che riceve i dati dall'anello primario e li trasmette all'anello secondario. La porta B è la porta che riceve i dati dall'anello secondario e li trasmette all'anello primario. Le porte M (Master) e S (Slave) trasmettono e ricevono dati dallo stesso anello. La porta M viene utilizzata sull'hub per connettere la stazione collegata singola tramite la porta S. Lo standard X3T9.5 presenta una serie di limitazioni. La lunghezza totale del doppio anello in fibra ottica arriva fino a 100 km. All'anello possono essere collegate fino a 500 stazioni di classe A. La distanza tra i nodi quando si utilizza un cavo in fibra ottica multimodale è fino a 2 km e quando si utilizza un cavo monomodale è determinata principalmente dai parametri della fibra e della ricezione. e apparecchiature di trasmissione (possono raggiungere 60 km o più). Topologia. I meccanismi di controllo del flusso utilizzati per costruire una LAN sono topologicamente dipendenti, il che rende impossibile l'utilizzo simultaneo di Ethernet IEEE 802.x, FDDI ANSI, Token Ring IEEE 802.6 e altri all'interno di un unico ambiente di distribuzione. Nonostante Fibre Channel possa in una certa misura assomigliare alle LAN a noi così familiari, il suo meccanismo di controllo del flusso non è in alcun modo correlato alla topologia del mezzo di distribuzione e si basa su principi completamente diversi. Ogni N_port, quando connessa alla mesh Fibre Channel, passa attraverso una procedura di registrazione (log-in) e riceve informazioni sullo spazio degli indirizzi e sulle capacità di tutti gli altri nodi, in base alle quali diventa chiaro con chi di essi può lavorare e con quali condizioni. E poiché il meccanismo di controllo del flusso in Fibre Channel è una prerogativa del reticolo stesso, per il nodo non è assolutamente importante quale topologia sia alla base. Punto a punto Lo schema più semplice, basato su una connessione seriale full-duplex di due N_port con parametri di connessione fisica reciprocamente accettabili e le stesse classi di servizio. Uno dei nodi riceve l'indirizzo 0 e l'altro - 1. In sostanza, tale schema può essere considerato un caso speciale di topologia ad anello, in cui non è necessario il controllo dell'accesso tramite arbitrato. Come tipico esempio di tale connessione possiamo citare la connessione più comune tra un server e un array RAID esterno. Loop con accesso arbitrato Il classico schema di collegamento per un massimo di 126 porte, con cui tutto ha avuto inizio, a giudicare dall'abbreviazione FC-AL. Due porte qualsiasi su un anello possono comunicare tramite una connessione full duplex proprio come una connessione punto a punto. Allo stesso tempo, tutti gli altri agiscono come ripetitori passivi di segnali di livello FC-1 con ritardi minimi, il che, forse, è uno dei principali vantaggi della tecnologia FC-AL rispetto a SSA. Il fatto è che l'indirizzamento in SSA si basa sulla conoscenza del numero di porte intermedie tra il mittente e il destinatario, quindi l'intestazione dell'indirizzo del frame SSA contiene un conteggio degli hop. Ogni porta incontrata lungo il percorso del frame riduce di uno il contenuto di questo contatore e quindi rigenera il CRC, aumentando così in modo significativo il ritardo di trasmissione tra le porte. Per evitare questo effetto indesiderato, gli sviluppatori di FC-AL hanno preferito utilizzare l'indirizzamento assoluto, che alla fine ha permesso di ritrasmettere il frame senza modifiche e con una latenza minima. La parola ARB trasmessa ai fini dell'arbitrato non è compresa e non utilizzata dalle normali N_port, pertanto, con questa topologia, le proprietà aggiuntive dei nodi sono designate come NL_port. Il vantaggio principale di un loop con accesso arbitrato è il suo basso costo in termini di numero di dispositivi collegati, quindi viene spesso utilizzato per combinare un gran numero di dischi rigidi con un controller del disco. Sfortunatamente, il guasto di qualsiasi porta NL o cavo di collegamento apre il circuito e lo rende inutilizzabile, motivo per cui un circuito del genere nella sua forma pura non è più considerato un...

La tecnologia FDDI si basa in gran parte sulla tecnologia Token Ring, sviluppando e migliorando le sue idee di base. Gli sviluppatori della tecnologia FDDI si sono posti come massima priorità i seguenti obiettivi:

Aumentare la velocità in bit del trasferimento dati a 100 Mb/s.

Aumentare la tolleranza ai guasti della rete attraverso procedure standard per il ripristino dopo vari tipi di guasti: danni al cavo, funzionamento errato di un nodo, hub, alto livello di interferenza sulla linea, ecc.

Sfruttare nel modo più efficiente la potenziale larghezza di banda della rete sia per il traffico asincrono che per quello sincrono.

La rete FDDI è costruita sulla base di due anelli in fibra ottica, che costituiscono il percorso principale e quello di backup per la trasmissione dei dati tra i nodi della rete. L'utilizzo di due anelli è il modo principale per migliorare la tolleranza agli errori in una rete FDDI e i nodi che desiderano utilizzarlo devono essere collegati a entrambi gli anelli. Nella normale modalità operativa della rete, i dati passano attraverso tutti i nodi e tutte le sezioni del cavo dell'anello primario, motivo per cui questa modalità è chiamata modalità Thru - "end-to-end" o "transito". L'anello secondario non viene utilizzato in questa modalità.

In caso di qualche tipo di guasto per cui parte dell'anello primario non può trasmettere dati (ad esempio rottura di un cavo o guasto di un nodo), l'anello primario viene combinato con l'anello secondario (Fig. 31), formando nuovamente un unico anello. Questa modalità di funzionamento della rete è chiamata Wrap, ovvero “piegatura” o “piegatura” degli anelli. L'operazione di compressione viene eseguita dagli hub FDDI e/o dagli adattatori di rete. Per semplificare questa procedura, i dati vengono sempre trasmessi in senso antiorario sull'anello primario e in senso orario sull'anello secondario. Pertanto, quando si forma un anello comune di due anelli, i trasmettitori delle stazioni rimangono comunque collegati ai ricevitori delle stazioni vicine, il che consente alle stazioni vicine di trasmettere e ricevere correttamente le informazioni.

Gli standard FDDI pongono molta enfasi su diverse procedure che consentono di determinare se c'è un guasto nella rete e quindi effettuare la necessaria riconfigurazione. La rete FDDI può ripristinare completamente la sua funzionalità in caso di singoli guasti dei suoi elementi. Quando si verificano più guasti, la rete si divide in più reti non connesse.

Riso. 31. Riconfigurazione degli anelli FDDI durante il guasto

Gli anelli nelle reti FDDI sono considerati un mezzo di trasmissione dati comune e condiviso, per questo è definito un metodo di accesso speciale. Questo metodo è molto vicino al metodo di accesso delle reti Token Ring ed è anche chiamato metodo Token Ring (Fig. 32, a).

Una stazione può iniziare a trasmettere i propri frame di dati solo se ha ricevuto un frame speciale dalla stazione precedente: un token di accesso (Fig. 32, b). Può quindi trasmettere i suoi frame, se ne ha, per un tempo chiamato Token Holding Time (THT). Una volta scaduto il tempo THT, la stazione deve completare la trasmissione del frame successivo e trasferire il token di accesso alla stazione successiva. Se, al momento dell'accettazione del token, la stazione non ha frame da trasmettere sulla rete, trasmette immediatamente il token alla stazione successiva. In una rete FDDI, ciascuna stazione ha un vicino a monte e un vicino a valle, determinati dalle sue connessioni fisiche e dalla direzione del trasferimento delle informazioni.

Ogni stazione della rete riceve costantemente i frame trasmessi dal suo vicino precedente e analizza il loro indirizzo di destinazione. Se l'indirizzo di destinazione non corrisponde al proprio, trasmette il frame al vicino successivo (Fig. 32, c). Va notato che se la stazione ha catturato il token e trasmette i propri frame, durante questo periodo di tempo non trasmette i frame in arrivo, ma li rimuove dalla rete.

Se l'indirizzo del frame coincide con l'indirizzo della stazione, copia il frame nel suo buffer interno, ne verifica la correttezza (principalmente tramite checksum), trasferisce il suo campo dati per la successiva elaborazione a un protocollo superiore al livello FDDI (ad esempio IP) , e quindi trasmette il frame originale sulla rete della stazione successiva (Fig. 32, d). Nella trama trasmessa alla rete, la stazione di destinazione rileva tre segni: riconoscimento dell'indirizzo, copiatura della trama e assenza o presenza di errori in essa.

Successivamente, il frame continua a viaggiare attraverso la rete, trasmesso da ciascun nodo. La stazione, che è la fonte del frame per la rete, è responsabile della rimozione del frame dalla rete dopo che ha completato un giro completo e lo raggiunge nuovamente (Fig. 32, e). In questo caso la stazione sorgente verifica le caratteristiche della trama per vedere se è arrivata alla stazione di destinazione e se non è stata danneggiata. Il processo di ripristino dei frame di informazioni non è responsabilità del protocollo FDDI; questo dovrebbe essere gestito da protocolli di livello superiore.

Riso. 32. Elaborazione dei frame da parte delle stazioni ad anello FDDI

La Figura 33 mostra la struttura del protocollo della tecnologia FDDI rispetto al modello OSI a sette livelli. FDDI definisce il protocollo del livello fisico e il protocollo MAC (media access sublayer) del livello di collegamento dati. Come molte altre tecnologie di rete locale, la tecnologia FDDI utilizza il protocollo del sottolivello 802.2 Data Link Control (LLC) definito negli standard IEEE 802.2 e ISO 8802.2. FDDI utilizza il primo tipo di procedure LLC, in cui i nodi operano in modalità datagramma, senza stabilire connessioni e senza recuperare frame persi o danneggiati.

Riso. 33. Struttura dei protocolli tecnologici FDDI

Lo strato fisico è diviso in due sottostrati: il sottostrato PHY (Physical) indipendente dai media e il sottostrato PMD (Physical Media Dependent) dipendente dai media. Il funzionamento di tutti i livelli è controllato dal protocollo di gestione della stazione SMT (Station Management).

Lo strato PMD fornisce i mezzi necessari per trasmettere i dati da una stazione all'altra tramite fibra ottica. La sua specifica definisce:

Requisiti per la potenza del segnale ottico e il cavo in fibra ottica multimodale da 62,5/125 µm.

Requisiti per interruttori di bypass ottici e ricetrasmettitori ottici.

Parametri dei connettori ottici MIC (Media Interface Connector), loro marcature.

La lunghezza d'onda è di 1300 nanometri alla quale operano i ricetrasmettitori.

Rappresentazione dei segnali in fibra ottica secondo il metodo NRZI.

La specifica TP-PMD definisce la capacità di trasmettere dati tra stazioni su cavo a doppino intrecciato secondo il metodo MLT-3. Le specifiche dei livelli PMD e TP-PMD sono già state discusse nei paragrafi dedicati alla tecnologia Fast Ethernet.

Lo strato PHY esegue la codifica e la decodifica dei dati che circolano tra lo strato MAC e lo strato PMD e fornisce anche il clock dei segnali di informazione. La sua specifica definisce:

codificare informazioni secondo lo schema 4B/5B;

regole di temporizzazione del segnale;

requisiti per la stabilità della frequenza dell'orologio di 125 MHz;

regole per convertire l'informazione dalla forma parallela a quella seriale.

Il livello MAC è responsabile del controllo dell'accesso alla rete e della ricezione ed elaborazione dei frame di dati. Definisce i seguenti parametri:

Protocollo di trasferimento token.

Regole per acquisire e inoltrare un token.

Formazione del telaio.

Regole per la generazione e il riconoscimento degli indirizzi.

Regole per il calcolo e la verifica di un checksum a 32 bit.

Il livello SMT esegue tutte le funzioni di controllo e monitoraggio di tutti gli altri livelli dello stack di protocolli FDDI. Ogni nodo della rete FDDI partecipa alla gestione dell'anello. Pertanto, tutti i nodi si scambiano speciali frame SMT per gestire la rete. La specifica SMT definisce quanto segue:

Algoritmi per il rilevamento degli errori e il ripristino in caso di errori.

Regole per il monitoraggio del funzionamento dell'anello e delle stazioni.

Controllo dell'anello.

Procedure di inizializzazione dell'anello.

La tolleranza ai guasti delle reti FDDI è assicurata gestendo il livello SMT con altri livelli: il livello PHY elimina i guasti di rete dovuti a motivi fisici, ad esempio a causa di un cavo rotto, e il livello MAC elimina i guasti di rete logici, ad esempio la perdita del percorso di trasmissione del token interno richiesto e dei frame di dati tra le porte dell'hub.

La tabella seguente mette a confronto la tecnologia FDDI con le tecnologie Ethernet e Token Ring.

Caratteristica		Ethernet	Anello di gettone
Velocità in bit
Topologia	Doppio anello di alberi	Pneumatico/stella	Stella/anello
Metodo di accesso	Quota del tempo di rotazione dei token		Sistema di prenotazione prioritaria
Mezzo di trasmissione dei dati	Fibra multimodale, doppino intrecciato non schermato	Cavo coassiale spesso, cavo coassiale sottile, doppino intrecciato, fibra ottica	Doppino intrecciato schermato e non schermato, fibra ottica
Lunghezza massima della rete (senza bridge)	200 km (100 km per anello)
Distanza massima tra i nodi	2 km (-11 dB di perdita tra i nodi)
Numero massimo di nodi	500 (1000 connessioni)		260 per doppino intrecciato schermato, 72 per doppino intrecciato non schermato
Tempistiche e recupero dopo i fallimenti	Implementazione distribuita del clock e del ripristino degli errori	Non definito	Monitor attivo