35. Технологии Token Ring и fddi

Token Ring и FDDI — это функционально намного более сложные технологии, чем

Ethernet на разделяемой среде. Разработчики этих технологий стремились наделить

сеть на разделяемой среде многими положительными качествами: сделать механизм

разделения среды предсказуемым и управляемым, обеспечить отказоустойчивость сети,

организовать приоритетное обслуживание для чувствительного к задержкам трафика,

например голосового. Нужно отдать им должное — во многом их усилия оправдались,

и сети FDDI довольно долгое время успешно использовались как магистрали сетей

масштаба кампуса, в особенности в тех случаях, когда нужно было обеспечить высокую

надежность магистрали.

Механизм доступа к среде в сетях Token Ring и FDDI является более детерминированным,

чем в сетях Ethernet.

Рассмотрим его на примере сети Token Ring, станции которой связаны в кольцо (рис. 12.11),

так что любая станция непосредственно получает данные только от одной станции — той,

которая является предыдущей в кольце, а передает данные своему ближайшему соседу вниз

по потоку данных. Скорость передачи данных в первых сетях Token Ring, разработанных

компанией IBM, была всего 4 Мбит/с, но затем была повышена до 16 Мбит/с. Основная

среда передачи данных — витая пара. Для адресации станций сети Token Ring (и FDDI)

используют МАС-адреса того же формата, что и Ethernet.

Метод доступа Token Ring основан на передаче от узла к узлу специального кадра — токе-

на, или маркера, доступа, при этом только узел, владеющий токеном, может передавать

свои кадры в кольцо, которое становится в этом случае разделяемой средой. Существует

лимит на период монопольного использования среды — это так называемое время удер-

жания токена, по истечение которого станция обязана передать токен своему соседу по

кольцу. В результате такие ситуации, как неопределенное время ожидания доступа к среде,

характерные для Ethernet, здесь исключены (по крайней мере, в тех случаях, когда сете-

вые адаптеры станций исправны и работают без сбоев). Максимальное время ожидания

всегда нетрудно оценить, так как оно равно произведению времени удержания токена на

количество станций в кольце. Так как станция, получившая токен, но не имеющая в этот

момент кадров для передачи, передает токен следующей станции, то время ожидания

может быть меньше.

Отказоустойчивость сети Token Ring определяется использованием в сети повторителей

(не показанных на рис. 12.11) для создания кольца. Каждый такой повторитель имеет не-

сколько портов, которые образуют кольцо за счет внутренних связей между передатчиками

и приемниками. В случае отказа или отсоединения станции повторитель организует обход

порта этой станции, так что связность кольца не нарушается.

Поддержка чувствительного к задержкам трафика достигается за счет системы приори-

тетов кадров. Решение о приоритете конкретного кадра принимает передающая станция.

Токен также всегда имеет некоторый уровень текущего приоритета. Станция имеет право

захватить переданный ей токен только в том случае, если приоритет кадра, который она

хочет передать, выше приоритета токена (или равен ему). В противном случае станция

обязана передать токен следующей по кольцу станции.

Благодаря более высокой, чем в сетях Ethernet, скорости, детерминированности распре-

деления пропускной способности сети между узлами, а также лучших эксплуатационных

характеристик (обнаружение и изоляция неисправностей), сети Token Ring были предпо-

чтительным выбором для таких чувствительных к подобным показателям приложений,

как банковские системы и системы управления предприятием.

Технологию FDDI можно считать усовершенствованным вариантом Token Ring, так как

в ней, как и в Token Ring, используется метод доступа к среде, основанный на передаче то-

кена, а также кольцевая топология связей, но вместе с тем FDDI работает на более высокой

скорости и имеет более совершенный механизм отказоустойчивости.

Технология FDDI стала первой технологией локальных сетей, в которой оптическое во-

локно, начавшее применяться в телекоммуникационных сетях с 70-х годов прошлого века,

было использовано в качестве разделяемой среды передачи данных. За счет применения оптических систем скорость передачи данных удалось повысить до 100 Мбит/с (позже

появилось оборудование FDDI на витой паре, работающее на той же скорости).

В тех случаях, когда нужно было обеспечить высокую надежность сети FDDI, применялось

двойное кольцо (рис. 12.12). В нормальном режиме станции используют для передачи

данных и токена доступа первичное кольцо, а вторичное простаивает1. В случае отказа,

например, при обрыве кабеля между станциями 1 и 2, как показано на рис. 12.12, первич-

ное кольцо объединяется со вторичным, вновь образуя единое кольцо. Этот режим работы

сети называется режимом свертывания колец. Операция свертывания производится

средствами повторителей (не показанных на рисунке) и/или сетевых адаптеров FDDI.

Для упрощения этой процедуры данные по первичному кольцу всегда передаются в одном

направлении (на диаграммах это направление изображается против часовой стрелки), а по

вторичному — в обратном (изображается по часовой стрелке). Поэтому при образовании

общего кольца из двух колец передатчики станций по-прежнему остаются подключенны-

ми к приемникам соседних станций, что позволяет правильно передавать и принимать

информацию соседними станциями.

В стандартах FDDI много внимания отводится различным процедурам, которые позволяют

определить факт наличия отказа в сети, а затем произвести необходимое реконфигуриро-

вание. Технология FDDI расширяет механизмы обнаружения отказов технологии Token

Ring за счет резервных связей, которые предоставляет второе кольцо.