Лекция № 20

FDDI - распределенный волоконно-оптический интерфейс передачи данных. Общие характеристики

Одной из современных сетевых архитектур является архитектура FDDI (Fiber Distributed Data Interface), которая определяет:

· двухкольцевую топологию на основе оптоволокна;

· с маркерным методом доступа;

· со скоростью передачи 100 Мбит/с;

· при общей длине колец до 200 км.

Эта архитектура обеспечивает совместимость с Token Ring, поскольку у них одинаковые форматы кадров. Однако есть и различия. В сети FDDI компьютер:

· захватывает маркер на определенный интервал времени;

· за этот интервал передает столько кадров, сколько успеет;

· завершает передачу либо по окончании выделенного интервала времени, либо из-за отсутствия передаваемых кадров.

Поскольку компьютер, завершив передачу, сразу освобождает маркер, могут остаться несколько кадров, одновременно циркулирующих по кольцу. Этим объясняется более высокая производительность FDDI, чем Token Ring, которая позволяет циркулировать в кольце только одному кадру.

FDDI основана на технологии совместного использования сети. Это означает, что передавать данные одновременно могут несколько компьютеров. Хотя FDDI работает со скоростью 100 Мбит/с, технология совместного использования может стать причиной ее перегрузки. Так, если 10 компьютеров начнут передавать данные со скоростью 10 Мбит/с каждый, общий поток будет равен 100 Мбит/с. А при передачи видеоинформации или данных мультимедиа среда передачи окажется потенциально узким местом системы.

Топология и аппаратные компоненты

FDDI использует передачу маркера в двойном кольце. Трафик сети состоит из двух похожих потоков, движущихся в противоположных направлениях по двум кольцам: основному и дополнительному (рис. 7.14).

Рис. 7.14. Топология FDDI

Обычно данные передаются по основному кольцу. Если в основном происходит сбой, сеть автоматически реконфигурируется, и данные начинают передаваться по второму кольцу в другом направлении. Одно из достоинств FDDI – избыточность: одно кольцо является резервным.

При отказе кольца или разрыве кабеля сеть автоматически переконфигурируется и передача продолжится. Существуют ограничения:

· длина кабеля объединенных колец до 200 км;

· общее количество компьютеров до 1000 штук;

· через каждые 2 км необходима установка репитера.

Так как второе кольцо предназначено для защиты от сбоев, то для высоконадежной передачи эти показатели надо делить на два (500 компьютеров при длине каждого кольца в 100 км). Компьютеры могут подключаться к одному или обоим кольцам (рис. 7.15): станции класса А подключены к обоим кольцам; станции класса В только к основному. Если происходит сбой сети, станции класса А участвуют в переконфигурации, а станции класса В – не участвуют.

Рис. 7.15. Подключение РС к кольцам в FDDI

Физически FDDI имеет топологию «звезда». При этом отдельные компьютеры могут иметь соединение «точка-точка» с концентратором. Такое решение позволяет использовать интеллектуальные концентраторы для сетевого управления и поиска неисправностей.

Мониторинг системы

Все компьютеры в среде FDDI отвечают за мониторинг передачи маркера. Чтобы изолировать серьезные сбои в кольце, используется метод, который называется «испускание маяка» («beaconing») (рис. 7.16). Суть метода заключается в следующем:

1. Компьютер, обнаруживший сбой, посылает в сеть сигнал, который получил название «маяк».

2. Он посылает его до тех пор, пока не примет маяк предшествующего ему компьютера в кольце.

3. Процесс продолжается до тех пор, пока в кольце не останется только один компьютер, испускающий маяк (т.е. тот, который находится за неисправным).

4. Когда компьютер примет свой собственный маяк, он «понимает», что неисправность устранена, восстанавливает маркер кольца и сеть возвращается к нормальной работе.

Рассмотрим пример (рис. 7.16) функционирования FDDI при сбое в работе одного из компьютеров сети. Предположим, что произошел сбой в работе компьютера 1.

· Компьютер 1 отказал. Компьютер 3 обнаружил сбой, изъял из кольца маркер (обозначен символом " м" на рисунке) и посылает маяк (обозначен символом " с" на рисунке). Он будет посылать маяк до тех пор, пока не примет свой сигнал или маяк от компьютера 2 (рис.7.16а).

Рис. 7.16. Мониторинг передачи маркера

· Компьютер 2, не получив нормального маркерного сообщения, обнаруживает сбой и посылает новый сигнал - свой маяк - в сеть. Компьютер 3, получив маяк от компьютера 2, прекращает передавать свой маяк (рис.7.16б).

· Так как компьютер 1 неисправен, то компьютер 2 продолжает посылать маяк. Этот сигнал указывает на то, что сбой произошел на компьютере 1 (рис.7.16в).

· Если компьютер 1 восстановил свою работоспособность или отключен от сети, компьютер 2 принимает свой собственный маяк, что приводить к восстановлению работы сети (рис.7.16г).

Области применения FDDI

1. FDDI обеспечивает высокоскоростную связь между сетями различных типов и может применяться в сетях городского масштаба.

2. Используется для соединения больших или мини-компьютеров в традиционных компьютерных залах, обслуживая очень интенсивную передачу файлов.

3. Выступает в качестве магистральных сетей, к которым подключаются ЛВС малой производительности. Подключать все оборудование фирмы к одной ЛВС – не самое мудрое решение. Это может перегрузить сеть, а сбой какого-либо компонента – остановить работу всей фирмы.

4. Локальные сети, где нужна высокая скорость передачи данных. Это сети, состоящие из инженерных РС и компьютеров, где ведется видеообработка, работают системы автоматизированного проектирования, управления производством.

5. Любое учреждение, нуждающееся в высокоскоростной обработке. Даже в офисах коммерческих фирм производство графики или мультимедиа для презентаций и других документов нередко вызывает перегрузку сети.

Общие подходы к выбору топологии сети

В настоящее время наиболее распространенными являются локальные сети Ethernet c электрической средой обмена (10, 100-base-T). В таких сетях, на сегментах с максимальной стандартной длиной, критичной по быстродействию и помехозащищенности является сама среда обмена. Поэтому увеличение быстродействия и улучшения помехозащищенности этих сетей становится возможным при переходе от электрической среды обмена к оптической.

В высокоскоростных сетях со средой обмена на волоконной оптике критичным по быстродействию является среда обработки сигналов (оборудование узлов). Увеличение быстродействия таких сетей становится возможным при переходе к следующему поколению элементной базы.

Однако, в случайных методах доступа при большом количестве пользователей наблюдается резкое снижение пропускной способности сети при их попытке одновременно передать сообщения по сети. Устойчивый же доступ к среде обмена при любом количестве пользователей обеспечивают маркерные методы. Поэтому, при планировании сети, необходимо придерживаться следующих принципов:

- Если сеть состоит из небольших сегментов и небольшого количества пользователей, то максимальное быстродействие обеспечит сеть Ethernet с электрической средой передачи данных.

- Если сеть состоит из большого количества пользователей и сравнительно небольших сегментов, то устойчивый доступ к сети обеспечат маркерные методы доступа.

- Если сеть состоит из сегментов большой длины, то максимальное быстродействие обеспечат сети с оптической средой передачи.