Лекция № 14 (18 ноября 2008) Сети fddi

FDDI – первая технология локальных сетей, использующая в качестве среды передачи оптоволоконный кабель. Данная технология во многом основывается на технологии Token Ring. А при ее разработки ставились следующие основные цели:

1. Повышение пропускной способности до 100 Мбит/с.

2. Повышение отказоустойчивости сети за счет стандартных процедур восстановления после отказов различного рода.

3. Максимально эффективное использование пропускной способности сети.

Сети FDDI строятся на основе 2-х оптоволоконных колец, образующих основной и резервный пути передачи данных. Использование двух колец вместо одного является основным способом повышения отказоустойчивости сетей FDDI.

В нормальном режиме работы данные проходят через все узлы и участки кабеля первичного кольца. Резервное кольцо при этом не используется. При возникновении отказа когда часть первичного кольца не может передавать данные, первичное кольцо объединяется с резервным, образуя единое кольцо.

Таким образом, сеть FDDI может полностью восстановить свою работоспособность в случаях единичных отказов. При множественных отказах, сеть распадается на несколько не связанных между собой сетей.

Сети 100vg–AnyLan

Первоначально технология 100VG–AnyLAN была предложена компаниями HP и AT&T в качестве альтернативы сетям Fast Ethernet. Эта технология была расширена за счет поддержки в одной сети кадров формата Ethernet и Token Ring. В результате эта технология получила свое название как «технология для любых сетей». В 1995 году для этих сетей был выпущен стандарт под номером 802.12.

Структурно сеть 100VG – AnyLAN включает в себя центральный концентратор, называемый корневым или концентратором первого уровня, а сама сеть образует звездообразную топологию. Каждый концентратор может быть сконфигурирован для поддержки кадров либо Ethernet, либо Token Ring. Максимальный диаметр сети 100VG – AnyLAN составляет 8 км. Для кодирования информации в сетях 100VG – AnyLAN применяется избыточное кодирование по схеме 5B/6B (к пяти информационным битам добавляется один бит на синхронизацию). Используемые в сетях 100VG – AnyLAN метод доступа Demand Priority основан на передаче концентратору функций регения проблем доступа к разделяемой среде. Этот метод повышает коэффициент использования пропускной способности сети за счет введения простого метода разделения общей среды с использованием двух уровней приоритета:

• низкий – для обычных приложений;

• высокий – для мультимедийных приложений.

Производительность сети 100VG – AnyLAN заметно выше, чем у сетей Ethernet. Например, теоретически возможная пропускная способность сегментов 10Base-T и 100Base-T составляет 80% от номинальной, в то время как тесты проведенные на 100VG – AnyLAN показали 95% пропускной способности от номинальной. 100VG – AnyLAN в настоящее время не используется из-за низкого интереса производителей оборудования 100VG – AnyLAN.

Сети Gigabit Ethernet

Технология Gigabit Ethernet использует все основные отличительные параметры своих предшественников. К этим параметрам относятся:

• формат кадра;

• метод доступа к среде передачи данных;

• механизмы контроля потока.

В тоже время из-за повышения битовой скорости передачи данных до 1-го Гбит/с. Gigabit Ethernet предъявляет существенно более высокие требования к качеству каналов связи. Например, если для сетей Ethernet было характерным разнообразие поддерживаемых средств передачи данных, то в сетях Gigabit Ethernet этот выбор стал значительно уже.

Спецификация Gigabit Ethernet изначально предусматривала три среды передачи. Одномодовый и многомодовый оптоволоконные кабели с длинноволновыми лазерами для длинных магистралей. Для многомодового кабеля 550 м, а для одномодового от 5 до 40 км. Экранированный медный кабель для соединения оборудования в серверных помещениях (1000Base-CX). В связи с распространенностью и удобством использования витой пары была создана отдельная рабочая группа по разработке стандарта 1000Base-T – это четырех парная витая пара с категорией 5Е или 6.

При разработке стандарта для оптоволоконных сред передачи сетей Gigabit Ethernet за основу был принят стандарт ANSI X3T11 Fibre Chanel. Спецификация Fibre Chanel определяет скорость передачи данных равной 1,064 Гбод/с. Для достижения скорости в 1 Гбит/с эта скорость была увеличена до 1,25 Гбод/с, что с учетом схемы кодирования 8B/10B дает скорость передачи данных равную 1 Гбит/с.

Первоначальная дата принятия стандарта Gigabit Ethernet была перенесена на более низкий срок из-за обнаружения проблемы дифференциальной задержки, которая проявляется при определенных комбинациях излучателя и многомодового оптоволокна низкого качества. Эта проблема не свойственна менее скоростным технологиям. Эффект дифференциальной задержки заключается в том, что один излучаемый световой импульс проходит по нескольким путям, называемых модами в многомодовом оптоволоконном кабеле. Эти моды могут иметь разную длину и соответственно разную задержку. В результате отдельный импульс может разделиться на несколько импульсов, а несколько последовательных импульсов наложиться друг на друга, в результате чего исходные данные восстановить будет не возможное. Предложенное решение этой проблемы заключается в том, что световой сигнал источника предварительно формируется специальным образом, для равномерного распределения по диаметру волокна.

Одним из ключевых вопросов при разработке данного стандарта явилось определение максимального диаметра сети. Сохранение минимального размера кадра при разработке стандарта Fast Ethernet привело к уменьшению диаметра сети с 2-х километров до 200 метров. Аналогичный перенос всех отличительных черт сетей Ethernet на сети Gigabit Ethernet, а именно:

• минимальный размер кадра;

• время обнаружения коллизий;

• используемый метод доступа.

Этот перенос привел к сокращению диаметра сети до 20 метров. Поэтому для сохранения прежнего диаметра сети равного200 метров было увеличено время обнаружения коллизий. Предложенное решение было названо расширением несущей, а заключается оно в том, что если сетевое оборудование Gigabit Ethernet передает кадр длиной менее 512 байт, то вслед за ним передаются биты расширения несущей, которые информационной нагрузке не несут, а нужны только для увеличения времени обнаружения коллизий. Если за время передачи данных и битов расширения несущей отправитель зафиксирует коллизию, то он реагирует традиционным для сетей Ethernet образом, т.е. прекращает передачу и отправляет в сеть сигнал об обнаружении коллизий. Однако, если при таком способе решений все узлы сети передают кадры минимальной длины, то реальное повышение пропускной способности в сравнении с сетями Fast Ethernet составит всего 25%, т.е. 125 Мбит/с. С учетом того, что средняя длина кадра составляет от 200 до 500 байт, реальная пропускная способность сети Gigabit Ethernet составит всего на всего 30-40% от номинальной.

Для дальнейшего повышения эффективности сетей Gigabit Ethernet используется метод пакетной передачи кадров. В соответствии с этим методом короткие кадры накапливаются и передаются вместе. Компанией AMD было проведено исследование, которое показало, что при полной нагрузке сети в полудуплексной топологии с коллизиями сеть Gigabit Ethernet позволяет достичь пропускной способности 720 Мбит/с. Такие изменения (новшества) необходимы только для полудуплексного режима, т.к. при полнодуплексной передаче этот метод доступа не используется. Одним из способов обойти ограничения накладываемые расширением несущей является использование так называемых буферных распределителей. Все порты буферного распределителя работают в полнодуплексном режиме, как и обычный повторитель в сети Ethernet буферный распределитель передает поступившие кадры на все свои порты. В тоже время буферный распределитель способен принимать кадры на нескольких портах одновременно. При этом поступившие кадры помещаются в буфер. Использование буферных распределителей позволяет достичь в выделяемом сегменте Gigabit Ethernet пропускной способности близкой к номинальной.