Topologia rețelelor locale. Bazele tehnologiei FDDI

Spre deosebire de alte standarde rețele locale, standardul FDDI a fost inițial axat pe ridicat viteza de transmisie(100 Mbit/s) și să folosească cele mai promițătoare cablu de fibra optica. Prin urmare în în acest caz, dezvoltatorii nu au fost constrânși de cadrul vechilor standarde, concentrate pe viteze mici si cablu electric.

Alegerea fibrei optice ca mediu de transmisie a determinat următoarele avantaje rețea nouă, cum ar fi imunitate ridicată la zgomot, confidențialitate maximă a transmiterii informațiilor și excelent izolare galvanică abonati. Înalt viteza de transmisie, care este mult mai ușor de realizat în cazul cablului de fibră optică, vă permite să rezolvați multe probleme care nu sunt disponibile rețelelor mai lente, de exemplu, transmiterea imaginilor în timp real. In afara de asta, cablu de fibra optica rezolvă cu ușurință problema transmiterii datelor pe o distanță de câțiva kilometri fără retransmitere, ceea ce face posibilă construirea de rețele mari care acoperă chiar și orașe întregi și au toate avantajele rețelelor locale (în special, nivel scăzut erori). Toate acestea au determinat popularitatea Rețele FDDI, deși nu este încă la fel de răspândit ca Ethernet și Token-Ring.

Standardul FDDI s-a bazat pe metoda de acces la token oferită de standard international IEEE 802.5 (Token-Ring). Diferențele minore față de acest standard sunt determinate de necesitatea de a asigura un nivel ridicat viteza de transmisie informație despre distante lungi. Topologia rețelei FDDI este inel, cea mai potrivită topologie pentru cablul de fibră optică. Rețeaua folosește două cabluri de fibră optică multidirecțională, dintre care unul este de obicei în rezervă, dar această soluție permite utilizarea transmisiei de informații full-duplex (simultan în două direcții) cu o viteză dublă față de 200 Mbit/s (cu fiecare a celor două canale care operează la viteza de 100 Mbit/s). De asemenea, este utilizată o topologie cu inel în stea cu hub-uri incluse în inel (ca în Token-Ring).

De bază specificații Rețele FDDI.

• Numărul maxim de abonați la rețea este de 1000.
• Lungimea maximă a inelului rețelei este de 20 de kilometri.
• Distanta maximaîntre abonații rețelei – 2 kilometri.
• Mediu de transmisie – cablu de fibră optică multimod (eventual folosind pereche torsadată electrică).
• Metoda de acces este token.
• Viteza de transfer de informații – 100 Mbit/s (200 Mbit/s pentru modul de transmisie duplex).

Standardul FDDI are avantaje semnificative față de toate rețelele discutate anterior. De exemplu, o rețea Fast Ethernet având același lucru debitului 100 Mbps, nu se poate compara cu FDDI în ceea ce privește dimensiunea rețelei. În plus, metoda de acces la token FDDI, spre deosebire de CSMA/CD, oferă timp de acces garantat și absența conflictelor la orice nivel de încărcare.

Limitarea lungimii totale a rețelei de 20 km nu se datorează atenuării semnalelor în cablu, ci necesității de a limita timpul necesar pentru ca un semnal să parcurgă complet de-a lungul inelului pentru a asigura timpul de acces maxim admis. Dar distanța maximă dintre abonați (2 km cu un cablu multimod) este determinată tocmai de atenuarea semnalelor din cablu (nu trebuie să depășească 11 dB). De asemenea, este posibilă utilizarea cablului monomod, caz în care distanța dintre abonați poate ajunge la 45 de kilometri, iar lungimea totală a inelului poate fi de 200 de kilometri.

Există și o implementare a FDDI pe un cablu electric (CDDI - Copper Distributed Data Interface sau TPDDI - Twisted Pair Distributed Data Interface). Acesta utilizează un cablu de Categoria 5 cu conectori RJ-45. Distanța maximă dintre abonați în acest caz nu trebuie să depășească 100 de metri. Costul echipamentului de rețea pe un cablu electric este de câteva ori mai mic. Dar această versiune a rețelei nu mai are avantaje atât de evidente față de concurenți precum FDDI cu fibră optică originală. Versiunile electrice ale FDDI sunt mult mai puțin standardizate decât versiunile cu fibră optică, deci compatibilitatea echipamentelor diferiți producători nu este garantat.

Pentru a transfera date către FDDI, se utilizează codul 4B/5B deja menționat în al treilea capitol (vezi Tabelul 8.1), special dezvoltat pentru acest standard. Principiul principal al codului este de a evita secvențele lungi de zerouri și unu. Codul 4V/5V prevede viteza de transmisie 100 Mbps cu o capacitate de cablu de 125 milioane de semnale pe secundă (sau 125 MBd), mai degrabă decât 200 MBd ca în cazul Prefixul zonei Manchester. Mai mult, la fiecare patru biți informatiile transmise(fiecare nibble sau nibble) este asociat cu cinci biți transmisi prin cablu. Acest lucru permite receptorului să re-clock datele primite o dată la patru biți primiți. Astfel, se ajunge la un compromis între cel mai simplu cod NRZ și auto-sincronizare pe fiecare bit Codul Manchester. În plus, semnalele sunt codificate cu cod NRZI (în cazul TPDDI) și MLT-3 (în cazul FDDI).

Pentru a obține o flexibilitate ridicată a rețelei, standardul FDDI prevede includerea a două tipuri de abonați în ring:

• Abonații (stații) de clasă A (abonați cu atașament dublu, DAS - Dual-Attachment Stations) sunt conectați la ambele inele de rețea (interne și externe). Totodată, se realizează posibilitatea schimbului la viteze de până la 200 Mbit/s sau redundanță cablu de rețea (dacă cablul principal este deteriorat, se folosește unul de rezervă). Echipamentele din această clasă sunt utilizate în cele mai critice părți ale rețelei în ceea ce privește performanța.
• Abonații (stațiile) din clasa B (abonații cu o singură conexiune, SAS - Single-Attachment Stations) sunt conectați la un singur inel de rețea (extern). Sunt mai simple și mai ieftine decât adaptoarele de clasă A, dar nu au capacitățile lor. Acestea pot fi conectate la rețea doar printr-un hub sau un comutator de bypass, care le oprește în caz de urgență.

Pe lângă abonații înșiși (calculatoare, terminale etc.), rețeaua folosește comunicații

Distributed Data Interface este prima tehnologie de rețea locală în care mediul de transmisie a datelor este cablul de fibră optică. Principalele caracteristici ale tehnologiei

Tehnologia FDDI se bazează în mare măsură pe Tehnologii token Ring, dezvoltându-și și îmbunătățindu-și ideile de bază. Dezvoltatorii tehnologiei FDDI și-au stabilit următoarele obiective ca prioritate maximă:

Creșteți rata de biți a transferului de date la 100 Mbit/s;

Creșteți toleranța la erori de rețea cu proceduri standard restabilirea acestuia după diferite tipuri de defecțiuni - deteriorarea cablului, operare incorectă nod, hub, apariție nivel inalt interferență pe linie etc.;

Utilizați cât mai eficient lățimea de bandă potențială a rețelei atât pentru traficul asincron, cât și pentru cel sincron (sensibil la latență).

Rețeaua FDDI este construită pe baza a două inele de fibră optică, care formează căile principale și de rezervă de transmisie a datelor între nodurile rețelei. A avea două inele este modalitatea principală de a crește toleranța la erori într-o rețea FDDI, iar nodurile care doresc să profite de acest potențial de fiabilitate sporită trebuie conectate la ambele inele. În cazul unui tip de defecțiune în care o parte a inelului primar nu poate transmite date (de exemplu, un cablu rupt sau o defecțiune a nodului), inelul primar este îmbinat cu inelul secundar, formând din nou un singur inel. Acest mod de funcționare a rețelei este numit înfășura, adică „plierea” sau „plierea” inelelor. Operatia de coagulare se realizeaza folosind concentratoare si/sau adaptoare de rețea FDDI. Pentru a simplifica această procedură, datele de pe inelul primar sunt întotdeauna transmise într-o singură direcție (în diagrame această direcție este afișată în sens invers acelor de ceasornic), iar pe inelul secundar în sens opus (în sensul acelor de ceasornic)

Topologia rețelei FDDI este un inel și sunt utilizate două cabluri de fibră optică multidirecțională, ceea ce permite, în principiu, utilizarea transmisiei de informații full-duplex cu viteza efectivă dublă de 200 Mbit/s (cu fiecare dintre cele două canale). funcționează la o viteză de 100 Mbit/s). De asemenea, este utilizată o topologie cu inel în stea cu hub-uri incluse în inel. Formatele token (Figura 5.15) și pachet (Figura 5.16) ale rețelei FDDI sunt oarecum diferite de formatele utilizate în rețeaua Token-Ring. Scopul câmpurilor este următorul.

Preambulul este folosit pentru sincronizare. Inițial conține 64 de biți, dar abonații prin care trece pachetul își pot modifica dimensiunea.

Separatorul de început servește ca marcator pentru începutul unui cadru.

Orez. 5.15. Format token FDDI

Adresele de destinație și sursă pot fi de 6 octeți (similar cu Ethernet și Token-Ring) sau de 2 octeți.

Câmpul de date poate fi lungime variabilă, dar lungimea totală a pachetului nu trebuie să depășească 4500 de octeți.

Câmpul sumă de control conține suma de control ciclică de 32 de biți a pachetului.

Delimitatorul de sfârșit definește sfârșitul cadrului.

Octetul de stare a pachetului include un bit de detectare a erorilor, un bit de recunoaștere a adresei și un bit de copiere (toate similare cu Token-Ring).

Orez. 5.16. Format de pachet FDDI

Formatul octetului de control al rețelei FDDI este următorul (Fig. 5.17):

Bitul clasei de pachet determină dacă pachetul este sincron sau asincron.

Bitul de lungime a adresei determină ce adresă (6-byte sau 2-byte) este utilizată într-un anumit pachet.

Câmpul format de cadru determină dacă cadrul este un cadru de control sau un cadru de informații.

Câmpul tip cadru determină ce tip de cadru este acesta.

Orez. 5.17. Formatul de control al octetilor

În concluzie, observăm că, în ciuda avantaje evidente FDDI această rețea nu s-a răspândit încă, ceea ce se datorează în principal cost ridicat echipamentul ei (aproximativ o mie de dolari). Domeniul principal de aplicare a FDDI acum este rețelele de bază, de bază (Backbone), care combină mai multe rețele. FDDI este, de asemenea, utilizat pentru a conecta stații de lucru puternice sau servere care necesită schimb de mare viteză. Este de așteptat ca Fast Ethernet să poată înlocui FDDI, dar avantajele cablului de fibră optică metoda markerului managementul și dimensiunea de rețea permisă înregistrează în prezent FDDI dincolo de concurență. Și în cazurile în care costul echipamentului este critic, o versiune cu perechi răsucite a FDDI (TPDDI) poate fi utilizată în zonele necritice. În plus, costul echipamentului FDDI poate scădea foarte mult odată cu creșterea volumului producției.

21.Dispozitive de rețea: repetitor, hub, bridge, switch, router, gateway.Repetoare

repetor - dispozitiv hardware, operand pe nivel fizic model de referinta OSI și asigurarea conexiunii între două segmente ale aceleiași rețele de calculatoare.

Repetoarele implementează una dintre cele mai multe forme simple Schimb de internetwork. Pur și simplu regenerează sau repetă pachetele de date între segmentele de cablu. În esență, repetoarele extind fizic rețeaua. În plus, acestea oferă un nivel ridicat de toleranță la erori prin decuplarea electrică a rețelelor, astfel încât o problemă într-un segment de cablu să nu afecteze alte segmente. Cu toate acestea, împreună cu pachetele, ele repetă și semnalul de interferență, fără a face nicio diferență între acesta și pachetele de date.

Tehnologia FDDI (Fiber Distributed Data Interface) se bazează în mare măsură pe tehnologia Token Ring, dezvoltând și îmbunătățindu-și ideile de bază. Dezvoltatorii tehnologiei FDDI și-au stabilit următoarele obiective ca prioritate maximă:

• · Creșteți rata de biți a transferului de date la 100 Mb/s;
• · Creșterea toleranței la erori a rețelei prin proceduri standard pentru refacerea acesteia după diverse tipuri de defecțiuni - deteriorarea cablului, funcționarea incorectă a unui nod, hub, nivel ridicat de interferență pe linie etc.;
• · Utilizați cât mai eficient lățimea de bandă potențială a rețelei atât pentru traficul asincron, cât și pentru cel sincron.

Rețeaua FDDI este construită pe baza a două inele de fibră optică, care formează căile principale și de rezervă de transmisie a datelor între nodurile rețelei. Utilizarea a două inele este modalitatea principală de a îmbunătăți toleranța la erori într-o rețea FDDI, iar nodurile care doresc să profite de aceasta trebuie să fie conectate la ambele inele. ÎN Mod normal funcționarea rețelei, datele trec prin toate nodurile și toate secțiunile cablului inelului primar, prin urmare acest mod se numește modul Thru - „end-to-end” sau „tranzit”. Inelul secundar nu este utilizat în acest mod.

În cazul unui anumit tip de defecțiune în care o parte a inelului primar nu poate transmite date (de exemplu, o rupere a cablului sau o defecțiune a nodului), inelul primar este combinat cu inelul secundar (Figura 2.1), formând din nou un singur inel. Acest mod de funcționare a rețelei se numește Wrap, adică „plierea” sau „plierea” inelelor. Operația de colaps este efectuată de hub-uri FDDI și/sau adaptoare de rețea. Pentru a simplifica această procedură, datele sunt transmise întotdeauna în sens invers acelor de ceasornic pe inelul primar și în sensul acelor de ceasornic pe inelul secundar. Prin urmare, atunci când se formează un inel comun de două inele, emițătoarele stațiilor rămân conectate la receptoarele stațiilor învecinate, ceea ce permite ca informațiile să fie transmise și recepționate corect de către stațiile învecinate.

Standardele FDDI pun foarte mult accent pe diverse procedee, care vă permit să determinați prezența unei defecțiuni în rețea și apoi să faceți reconfigurarea necesară. Rețeaua FDDI își poate restabili complet funcționalitatea în cazul unor defecțiuni individuale ale elementelor sale. Când există mai multe erori, rețeaua se împarte în mai multe rețele neconectate.

Inelele din rețelele FDDI sunt considerate ca un mediu comun de transmisie a datelor, așa că este definită o metodă specială de acces pentru acesta. Această metodă este foarte apropiată de metoda de acces a rețelelor Token Ring și se mai numește și metoda Token Ring (Figura 2.2, a).

O stație poate începe să transmită propriile cadre de date numai dacă a primit un cadru special de la stația anterioară - un jeton de acces (Figura 2.2, b). Apoi își poate transmite cadrele, dacă are, pentru un timp numit Token Holding Time (THT). După ce timpul THT a expirat, stația trebuie să finalizeze transmisia următorului său cadru și să transfere jetonul de acces la următoarea stație. Dacă, în momentul acceptării jetonului, stația nu are cadre de transmis prin rețea, atunci transmite imediat jetonul către următorul post. Într-o rețea FDDI, fiecare stație are un vecin în amonte și un vecin în aval, determinate de conexiunile sale fizice și de direcția transferului de informații.

Fiecare stație din rețea primește în mod constant cadrele transmise de către vecinul său anterior și le analizează adresa de destinație. Dacă adresa de destinație nu se potrivește cu a sa, atunci ea transmite cadrul către vecinul său ulterior. Acest caz este prezentat în figură (Figura 2.2, c). Trebuie remarcat faptul că, dacă o stație a capturat jetonul și își transmite propriile cadre, atunci în această perioadă de timp nu difuzează cadrele primite, ci le elimină din rețea.

Dacă adresa cadrului coincide cu adresa stației, atunci acesta copiază cadrul în bufferul său intern, verifică corectitudinea acestuia (în principal prin suma de control), își transmite câmpul de date pentru prelucrare ulterioară către protocolul stratului de deasupra FDDI (de exemplu, IP), apoi transmite cadrul original prin rețeaua stației ulterioare. În cadrul transmis în rețea, stația de destinație notează trei semne: recunoașterea adresei, copierea cadrelor și absența sau prezența există erori în ea.

După aceasta, cadrul continuă să călătorească prin rețea, difuzat de fiecare nod. Stația, care este sursa cadrului pentru rețea, este responsabilă pentru îndepărtarea cadrului din rețea după ce a finalizat o revoluție completă și ajunge din nou la el (Figura 2.2, e). În acest caz, stația sursă verifică caracteristicile cadrului pentru a vedea dacă a ajuns la stația de destinație și dacă nu a fost deteriorată. Procesul de restaurare a cadrelor de informații nu este responsabilitatea protocolului FDDI; acesta ar trebui gestionat de protocoale de nivel superior.