Характеристика технологии FDDI в КС

Основные данные о работе

ОГЛАВЛЕНИЕ

              Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

              1  Основные сведения о технологии FDDI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.1 Основные характеристики технологии FDDI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.2   Топология сетей FDDI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.2.1 Точка-точка. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.2.2 Петля с арбитражным доступом. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.2.3 Коммутируемая решетка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2 Особенности технологии FDDI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.1 Доступ к среде . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.2 Отказоустойчивость. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.3 Синхронная и асинхронная передачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

3 Кабельная система. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  11

3.1 Подключение оборудования FDDI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

3.1.1 Непосредственное подключение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12             

3.1.2 Подключение через мосты и маршрутизаторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

4 Характеристика мостов FDDI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

4.1 Мосты FDDI-Ethernet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

4.2 Интеллектуальные мосты. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

5 Примеры использования FDDI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

5.1 Приложение клиент-сервер . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

5.2 Магистраль. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

Заключение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

Глоссарий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Список использованных источников. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Приложение А . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

Введение

Сетевые компьютерные комплексы становятся неотъемлемыми средствами производства любой организации или предприятия. Быстрый доступ к информации, ее достоверность повышают вероятность принятия правильных решений персоналом и, в конечном итоге, вероятность выигрыша в конкурентной борьбе. В своих управляющих и информационных системах фирмы видят средства стратегического превосходства над конкурентами и рассматривают инвестиции в них как капитальные вложения.

В связи с тем, что обработка и пересылка информации с помощью компьютеров становятся все быстрее и эффективнее, происходит настоящий информационный взрыв. Локальные вычислительные сети начинают сливаться в территориально-распределенные сети, увеличивается количество подключенных к ЛВС серверов, рабочих станций и периферийного оборудования.

Сегодня в России компьютерные сети многих крупных предприятий и организаций представляют собой одну или несколько ЛВС, построенных на основе стандарта Ethernet. В качестве сетевой операционной среды обычно применяется NetWare v3.12 или Windows NT с одним или несколькими файловыми серверами. Эти ЛВС либо совсем не имеют связи друг с другом, либо соединяются кабелем, работающим в одном из этих стандартов, через внутренние или внешние программные маршрутизаторы NetWare.

Современные операционные системы и прикладное программное обеспечение требуют для своей работы пересылки больших объемов информации. Одновременно с этим требуется обеспечивать передачу информации со все большими скоростями и на все большие расстояния. Поэтому рано или поздно производительность сетей Ethernet и программных мостов и маршрутизаторов перестают удовлетворять растущим потребностям пользователей, и они начинают рассматривать возможности применения в своих сетях более скоростных стандартов.

В данной курсовой работе будут рассматриваться характеристики и особенности технологии одного из таких скоростных стандартов - FDDI.

1 Основные сведения о технологии FDDI

Стандарт FDDI был разработан в 1988 году комитетом X3T9.5 Американского национального института стандартизации ANSI. И ее официальное название оптоволоконный интерфейс распределенных данных (Fiber Distributed Data Interface). Это первая технология, в которой средой передачи данных является волоконно-оптический кабель. Работы по созданию технологий и устройств, для использования волоконно-оптических каналов в локальных сетях начались в 80-е годы, вскоре после начала промышленной эксплуатации подобных каналов в территориальных сетях.

Сети FDDI поддерживается всеми ведущими производителями сетевого оборудования. В настоящее время комитет ANSI X3T9.5 переименован в X3T12. Технология с успехом применяется для использования на магистральных соединениях между сетями, поскольку дублирование двух оптоволоконных колец повышает надёжность системы. Также FDDI используется для подключения к сети высокопроизводительных серверов, в корпоративных и городских локальных сетях.

1.1 Основные характеристики технологии FDDI

Сеть FDDI представляет собой волоконно-оптическое маркерное кольцо с двумя светопроводящими волокнами со скоростью передачи данных 100 Мбит/сек. Одно из светопроводящих волокон образует первичное кольцо (Primary Ring). Оно является основным и используется для циркуляции маркеров данных. Втовое волокно образует вторичное кольцо (Secondary Ring) и является резервным, не использующемся в нормальном режиме. Рекомендуется использовать в качестве среды распространения волоконный кабель, так как он позволяет существенно расширить полосу пропускания и увеличить расстояния между сетевыми устройствами. Однако можно использовать и медный кабель, в таком случае используется сокращение CDDI (Copper Distributed Data Interface).

1.2 Топология сетей FDDI

Применяемые при построении ЛВС механизмы контроля потоков являются топологически-зависимыми, что делает невозможным одновременное использование Ethernet IEEE 802.x, FDDI ANSI, Token Ring IEEE 802.6 и прочих в пределах единой среды распространения. Несмотря на тот факт, что Fibre Channel в какой-то мере может напоминать столь привычные нам ЛВС, его механизм контроля потоков никак не связан с топологией среды распространения и базируется на совершенно иных принципах.

Каждый N-порт при подключении к решетке Fibre Channel проходит через процедуру регистрации и получает информацию об адресном пространстве и возможностях всех остальных узлов, на основании чего становится ясно, с кем из них он сможет работать и на каких условиях. А так как механизм контроля потоков в Fibre Channel является прерогативой самой решетки, то для узла совершенно неважно, какая топология лежит в ее основе.

1.2.1 Точка-точка

Самая простая схема, основанная на последовательном полнодуплексном соединении двух N-портов с взаимоприемлемыми параметрами физического соединения и одинаковыми классами сервиса. Один из узлов получает адрес 0, а другой — 1.

В сущности, такая схема может рассматриваться как частный случай кольцевой топологии, где нет необходимости в разграничении доступа путем арбитража. В качестве типичного примера такого подключения можем привести наиболее часто встречающееся соединение сервера с внешним RAID массивом.

1.2.2 Петля с арбитражным доступом

Классическая схема подключения до 126 портов, с которой все и начиналось, если судить по аббревиатуре FC-AL.

Любые два порта в кольце могут обмениваться данными посредством полнодуплексного соединения точно так же, как и в случае "точка-точка". При этом все остальные выполняют роль пассивных повторителей с минимальными задержками.

Основным преимуществом петли с арбитражным доступом является низкая себестоимость в пересчете на количество подключенных устройств, поэтому наиболее часто она используется для объединения большого количества жестких дисков с дисковым контроллером. К сожалению, выход их строя любого NL-порта или соединительного кабеля размыкает петлю и делает ее неработоспособной, из-за чего в чистом виде такая схема сейчас уже не считается перспективной. Кроме того, добавление или удаление NL-порта вызывает достаточно длительный процесс инициализации LIP (Loop Initialization Process), который может измеряться десятками секунд при большом количестве подключенных узлов.

В настоящее время наибольшее распространение получила схема организации петли с помощью активных концентраторов, которые умеют изолировать поврежденный NL-порт путем автоматического подключения внутреннего резервного пути.

Еще одним веским доводом в пользу использования концентратора являются расширенные возможности управления и более удобная схема межпортовых соединений.

1.2.3 Коммутируемая решетка

Наиболее перспективная топология, позволяющая преодолеть все ограничения петли с арбитражным доступом и представить каждому N-порту выделенный канал FC-AL. Как уже понятно из названия, в основу решетки положен Fibre Channel коммутатор с F-портами (Fabric ports).

Примерно так же, как и в ЛВС, к портам коммутатора могут подключаться другие коммутаторы или концентраторы, в таком случае это будет называться соединением через E-порт или FL-порт соответственно.

2 Особенности технологии FDDI

Сравним пропускную способность сетей FDDI и Ethernet при многопользовательском доступе. Допустимый уровень утилизации сети Ethernet лежит в пределах 35% (3.5 Мбит/сек) от максимальной пропускной способности (10 Мбит/сек), в противном случае вероятность возникновения коллизий становится слишком высокой и пропускная способность кабеля резко снизится. Для сетей FDDI допустимая утилизация может достигать 90-95% (90-95 Мбит/сек). Таким образом, пропускная способность FDDI приблизительно в 25 раз выше.

Детерминированная природа протокола FDDI (возможность предсказания максимальной задержки при передаче пакета по сети и возможность обеспечить гарантированную полосу пропускания для каждой из станций) делает его идеальным для использования в сетевых АСУ в реальном времени и в приложениях, критичных ко времени передачи информации (например, для передачи видео и звуковой информации).

Многие из своих ключевых свойств FDDI получила от сетей Token Ring (стандарт IEEE 802.5). Прежде всего - это кольцевая топология и маркерный метод доступа к среде. Маркер - специальный сигнал, вращающийся по кольцу. Рабочая станция, получившая маркер, может передавать свои данные.

Однако FDDI имеет и ряд принципиальных отличий от Token Ring, делающий ее более скоростным протоколом. Например, изменен алгоритм модуляции данных на физическом уровне. Token Ring использует схему манчестерского кодирования, требующую удвоения полосы передаваемого сигнала относительно передаваемых данных. В FDDI реализован алгоритм кодирования "пять из четырех" - 4В/5В, обеспечивающий передачу четырех информационных бит пятью передаваемыми битами. При передаче 100 Мбит информации в секунду физически в сеть транслируется 125 Мбит/сек, вместо 200 Мбит/сек, что потребовалось бы при использовании манчестерского кодирования.

2.1 Доступ к среде

Оптимизировано и управление доступа к среде (Medium Access Control - MAC). В Token Ring оно реализовано на побитовой основе, а в FDDI на параллельной обработке группы из четырех или восьми передаваемых битов. Это снижает требования к быстродействию оборудования.