Yazov_ITKS

Последовательность конца кадра состоит из двух полей: конечный разделитель и статус кадра. Конечный разделитель в кадре данных имеет дополнительное значение по сравнению с маркером. Кроме уникальной последовательности электрических импульсов он содержит два однобитовых поля: бит промежуточного кадра и бит обнаружения ошибки. Бит промежуточного кадра устанавливается в 1, если этот кадр является частью многокадровой передачи, или в 0 для последнего или единственного кадра. Бит обнаружения ошибки первоначально установлен в 0; каждая станция, через которую передается кадр, проверяет его на ошибки (по контрольной сумме) и устанавливает бит обнаружения ошибки в 1, если она выявлена. Очередная станция, которая видит уже установленный бит обнаружения ошибки, должна просто передать кадр. Исходная станция заметит, что возникла ошибка, и повторит передачу кадра.

Прерывающая последовательность состоит из двух байтов, содержащих начальный ограничитель и конечный ограничитель. Прерывающая последовательность может появиться в любом месте потока битов и сигнализирует о том, что текущая передача кадра или маркера отменяется.

В современных сетях, построенных по технологии Token Ring, используется дополнительно протокол добавления данных к маркеру, позволяющий сразу нескольким станциям дописывать передаваемые данные в "хвост" маркера по мере его движения по сети, при этом не существует ограничений на число добавленных кадров. Этим достигается скорость до 16 Мбит/с. Кроме того, нашли применение сложные сети с несколькими кольцами и с использованием протоколов маршрутизации, позволяющих вы-

41

брать оптимальный маршрут. Для сетей со скоростью 16 Мбит/с размер кадра составляет 16 Кбайт.

Технология FDDI (англ. Fiber Distributed Data Interface — волоконно-оптический интерфейс передачи данных) основана на использовании в качестве среды передачи данных оптоволоконного кабеля. Работы по созданию стандартных технологий и устройств для использования оптоволоконных каналов в компьютерных сетях начались в 1980-е годы. Начальные версии различных составляющих частей стандарта FDDI были разработаны в 1986 - 1988 годах, и тогда же появилось первое оборудование - сетевые адаптеры, концентраторы, мосты и маршрутизаторы, поддерживающие этот стандарт [3-5]. В настоящее время большинство сетевых технологий поддерживают оптоволоконные кабели в качестве одного из вариантов физического уровня, но FDDI остается наиболее отработанной технологией, стандарты на которую прошли проверку временем и устоялись, так что оборудование различных производителей показывает хорошую степень совместимости.

Технология FDDI во многом основывается на технологии Token Ring, развивая и совершенствуя ее основные идеи. Разработчики технологии FDDI ставили перед собой в качестве наиболее приоритетных следующие цели:

повысить битовую скорость передачи данных до

100 Мб/с.;

повысить отказоустойчивость сети за счет стандартных процедур восстановления ее после отказов различного рода - повреждения кабеля, некорректной работы узла, концентратора, возникновения высокого уровня помех на линии и т.п.;

42

максимально эффективно использовать потенциальную пропускную способность сети как для

асинхронного, так и для синхронного трафиков. Сеть FDDI строится на основе двух оптоволокон-

ных колец, которые образуют основной и резервный пути передачи данных между узлами сети. Использование двух колец - это основной способ повышения отказоустойчивости в сети FDDI. В нормальном режиме работы сети данные проходят через все узлы и все участки кабеля первичного (Primary) кольца, поэтому этот режим назван режимом «сквозным» или «транзитным». Вторичное кольцо (Secondary) в этом режиме не используется. В случае како- го-либо вида отказа, когда часть первичного кольца не может передавать данные (например, обрыв кабеля или отказ узла), первичное кольцо объединяется со вторичным (рис. 1.15), образуя вновь единое кольцо. Этот режим работы сети называется Wrap, то есть «свертывание» колец.

Рис. 1.15. Реконфигурация колец сети FDDI при отказе

Операция свертывания проводится с использованием концентраторов и/или сетевых адаптеров FDDI. Для

43

упрощения этой процедуры данные по первичному кольцу всегда передаются против часовой стрелки, а по вторичному - по часовой. Поэтому при образовании общего кольца из двух колец передатчики станций, по-прежнему, остаются подключенными к приемникам соседних станций, что позволяет правильно передавать и принимать информацию соседними станциями.

В стандартах FDDI отводится много внимания различным процедурам, которые позволяют определить наличие отказа в сети, а затем провести необходимую реконфигурацию. Сеть FDDI может полностью восстанавливать свою работоспособность в случае единичных отказов ее элементов. При множественных отказах сеть распадается на несколько не связанных сетей.

Кольца в сетях FDDI рассматриваются как общая разделяемая среда передачи данных, поэтому для нее определен специальный метод доступа. Этот метод очень близок к методу доступа сетей Token Ring и также называется методом маркерного (или токенного) доступа.

Станция может начать передачу своих собственных кадров данных только в том случае, если она получила от предыдущей станции специальный кадр - токен доступа

(рис. 1.16).

После этого она может передавать свои кадры, если они у нее имеются, в течение времени, называемого временем удержания токена. После истечения времени удержания токена станция обязана завершить передачу своего очередного кадра и передать токен доступа следующей станции. Если же в момент принятия токена у станции нет кадров для передачи по сети, то она немедленно транслирует токен следующей станции.

44

отсутствия или наличия в нем ошибок. После этого кадр продолжает путешествовать по сети. Станция, являющаяся источником кадра для сети, ответственна за то, чтобы удалить кадр из сети после того, как он, совершив полный оборот, вновь дойдет до нее (см. рис. 1.16, д). При этом исходная станция проверяет признаки кадра, дошел ли он до станции назначения и не был ли при этом поврежден. Процесс восстановления информационных кадров не входит в обязанности протокола FDDI, этим должны заниматься протоколы более высоких уровней.

Как и многие другие технологии, технология FDDI использует протокол 802.2. Стек протоколов этой технологии показан на рис. 1.17. При этом услуги информационного канала реализуются через протокол IEEE 802.2

LLC (Logical Link Control).

IP/ARP

802.2 LLC

FDDI MAC

FDDI PHY

FDDI PMD

Рис. 1.17. Стек протоколов для технологии FDDI

Для преобразования 16или 48-разрядного FDDIадреса в 32-разрядный IP-адрес используется протокол ARP. Уровень MAC ответственен за управление доступом к сети, а также за прием и обработку кадров данных.

В нем определены следующие параметры:

протокол передачи токена;

правила захвата и ретрансляции токена;

формирование кадра;

46

правила генерации и распознавания адресов;

правила вычисления и проверки 32-разрядной контрольной суммы.

Физический уровень разделен на два подуровня: независимый от среды подуровень PHY (Physical) и завися-

щий от среды подуровень PMD (Physical Media Dependent).

Работу всех уровней контролирует протокол управления станцией SMT (Station Management).

Уровень PMD обеспечивает необходимые средства для передачи данных от одной станции к другой по оптоволокну. В его спецификации определяются:

требования к мощности оптических сигналов и к многомодовому оптоволоконному кабелю

62.5/125 мкм;

требования к оптическим обходным переключателям и оптическим приемопередатчикам;

параметры оптических разъемов MIC (Media Interface Connector), их маркировка;

длина волны в 1300 нанометров, на которой работают приемопередатчики;

порядок представление сигналов в оптических волокнах;

спецификации, определяющие возможность передачи данных между станциями.

Уровень PHY выполняет кодирование и декодирование данных, а также обеспечивает тактирование информационных сигналов. В его спецификации определяются:

кодирование информации;

правила тактирования сигналов;

требования к стабильности тактовой частоты

125 МГц;

47

правила преобразования информации из параллельной формы в последовательную.

Уровень SMT выполняет все функции по управлению и мониторингу всех остальных уровней стека протоколов FDDI. В управлении кольцом принимает участие каждый узел сети FDDI. Поэтому все узлы обмениваются специальными кадрами SMT для управления сетью. В спецификации SMT определено следующее:

алгоритмы обнаружения ошибок и восстановления после сбоев;

правила мониторинга работы кольца и станций;

управление кольцом;

процедуры инициализации кольца. Отказоустойчивость сетей FDDI обеспечивается за

счет управления уровнем SMT другими уровнями: с помощью уровня PHY устраняются отказы сети по физическим причинам, например, из-за обрыва кабеля, а с помощью уровня MAC - логические отказы сети, например, потеря нужного внутреннего пути передачи токена и кадров данных между портами концентратора.

Рассматривая форматы кадров, передаваемых по сети FDDI, необходимо отметить, что в ней информация передается в форме двух блоков данных: кадра и токена. Формат кадра FDDI представлен на рис. 1.18, а формат токена – на рис. 1.19.

Рис. 1.18. Формат кадра протокола FDDI

48

установление вызова (виртуального канала);

информационный обмен по виртуальному каналу;

разрыв вызова (виртуального канала). Компонентами сети являются устройства трех ос-

Switching Exchange). Кроме того, имеется устройство

PAD (packet assembler/ disassembler), которое является спе-

цифическим для сети X.25 и предназначено для обеспечения взаимодействия неспециализированных терминалов с сетью, для преобразования потока, поступающего от неспециализированного терминала в пакеты X.25 и выполнения обратного преобразования.

На канальном уровне используется протоколы HDLC5/SDLC6, которые были разработаны для того, чтобы решать задачи:

обеспечения передачи сообщений, которые могут содержать любое количество бит и любые возможные комбинации бит (требование кодовой прозрачности);

выполнения процедуры обнаружения ошибки на приемной стороне;

исключения потерь и дублирования компонентов сообщения;

обеспечения работы как двухточечных, так и многоточечных физических цепей;

5HDLC (High Level Data Link Control) - протокол управления кана-

лом передачи данных высокого уровня для последовательных соединений

6SDLC (Synchronous Data Link Control) - протокол синхронного

управления каналом

50