Мережі FDDI - принцип дії, яке використовується обладнання, варіанти використання
У Росії триває процес інтенсивного впровадження нових і модернізації існуючих локальних обчислювальних мереж (ЛОМ). Зростаючі розміри мереж, прикладні програмні системи, що вимагають все більших швидкостей обміну інформацією, що підвищує вимоги до надійності і відмовостійкості змушують шукати альтернативу традиційним мереж Ethernet і Arcnet. Один з видів високошвидкісних мереж - FDDI (Fiber Distributed Data Interface - розподілений оптоволоконний інтерфейс даних). У курсовій роботі розглядаються можливості використання FDDI при побудові корпоративних комп'ютерних комплексів.
Мережеві комп'ютерні комплекси стають невід'ємними засобами виробництва будь-якої організації або підприємства. Швидкий доступ до інформації, її достовірність інформації, що підвищують вірогідність прийняття правильних рішень персоналом і, зрештою, ймовірність виграшу в конкурентній боротьбі. У своїх керуючих та інформаційних системах фірми бачать засоби стратегічного переваги над конкурентами і розглядають інвестиції в них як капітальні вкладення.
У зв'язку з тим, що обробка та пересилання інформації за допомогою комп'ютерів стають все швидше й ефективніше, відбувається справжній інформаційний вибух. ЛВС починають зливатися в територіально-розподілені мережі, збільшується кількість підключених до ЛВС серверів, робочих станцій і периферійного обладнання.
Сьогодні в Росії комп'ютерні мережі багатьох великих підприємств і організацій представляють собою одну або декілька ЛВС, побудованих на основі стандартів Arcnet або Ethernet. Як мережевий операційного середовища зазвичай застосовується NetWare v3.12 або Windows NT з одним або декількома файловими серверами. Ці ЛВС або зовсім не мають зв'язки один з одним, або з'єднуються кабелем, що працює в одному з цих стандартів, через внутрішні чи зовнішні програмні маршрутизатори NetWare.
Сучасні операційні системи та прикладне програмне забезпечення потребують для своєї роботи пересилання великих обсягів інформації. Одночасно з цим потрібно забезпечувати передачу інформації зі все більшими швидкостями і на всі великі відстані. Тому рано чи пізно продуктивність мереж Ethernet і програмних мостів і маршрутизаторів перестають задовольняти зростаючим потребам користувачів, і вони починають розглядати можливості застосування у своїх мережах більш швидкісних стандартів. Одним з них є FDDI.
Принцип дії мережі FDDI
Мережа FDDI являє собою волоконно-оптичний маркерне кільце зі швидкістю передачі даних 100 Мбіт/сек.
Стандарт FDDI був розроблений комітетом X3T9.5 Американського національного інституту стандартизації (ANSI). Мережі FDDI підтримується всіма провідними виробниками мережного обладнання. В даний час комітет ANSI X3T9.5 перейменований в X3T12.
Використання як середовища розповсюдження волоконної оптики дозволяє істотно розширити смугу пропущення кабелю і збільшити відстані між мережними пристроями.
Порівняємо пропускну здатність мереж FDDI і Ethernet при многопользовательском доступі. Допустимий рівень утилізації мережі Ethernet лежить в межах 35% (3.5 Мбіт/сек) від максимальної пропускної здатності (10 Мбіт/сек), в іншому випадку ймовірність виникнення колізій стає не занадто високою і пропускна здатність кабелю різко знизиться. Для мереж FDDI припустима утилізація може досягати 90-95% (90-95 Мбіт/сек). Таким чином, пропускна здатність FDDI приблизно в 25 разів вище.
детермінована природа протоколу FDDI (можливість передбачення максимальної затримки при передачі пакета по мережі і можливість забезпечити гарантовану смугу пропускання для кожної зі станцій) робить його ідеальним для використання в мережних АСУ в реальному часі і в додатках, критичних до часу передачі інформації (наприклад , для передачі відео та звукової інформації).
Багато зі своїх ключових властивостей FDDI успадкувала від мереж Token Ring (стандарт IEEE 802.5). Перш за все - це кільцева топологія і маркерний метод доступу до середовища. Маркер - спеціальний сигнал, що обертається по кільцю. Станція, що одержала маркер, може передавати свої дані.
Однак FDDI має і ряд принципових відмінностей від Token Ring, що робить її більш швидкісним протоколом. Наприклад, змінений алгоритм модуляції даних на фізичному рівні. Token Ring використовує схему манчестерського кодування, що вимагає подвоєння смуги переданого сигналу щодо переданих даних. У FDDI реалізований алгоритм кодування "п'ять з чотирьох" - 4В/5В, що забезпечує передачу чотирьох інформаційних біт п'ятьма передаються битами. При передачі 100 Мбіт інформації в секунду фізично в мережу транслюється 125 Мбіт/сек, замість 200 Мбіт/сек, що треба було б при використанні манчестерського кодування.
Оптимізовано і керування доступу до середовища (Medium Access Control - VAC). У Token Ring воно грунтується на побітового основі, а в FDDI на паралельній обробці групи з чотирьох чи восьми переданих бітів. Це знижує вимоги до швидкодії устаткування.
Фізично кільце FDDI утворене волоконно-оптичним кабелем з двома светопроводящімі волокнами. Одне з них утворить первинне кільце (primary ring), є основним і використовується для циркуляції маркерів даних. Друге волокно утворить вторинне кільце (secondary ring), є резервним і в нормальному режимі не використовується.
Станції, підключені до мережі FDDI, підрозділяються на дві категорії.
Станції класу А мають фізичні підключення до первинного та вторинного кілець (Dual Attached Station - двократно підключена станція);
2. Станції класу B мають підключення тільки до первинного кільця (Single Attached Station - однократно підключена станція) і підключається тільки через спеціальні пристрої, які називаються концентраторами.
Порти мережних пристроїв, що підключаються до мережі FDDI, класифікуються на 4 категорії: А порти, В порти, М порти і S порти. Портом А називається порт, який приймає дані з первинного кільця і передавальний їх у вторинне кільце. Порт В - це порт, який приймає дані з вторинного кільця і передавальний їх у первинне кільце. М (Master) і S (Slave) порт передають і приймають дані з одного й того ж кільця. М порт використовується на концентраторі для підключення Single Attached Station через S порт.
Стандарт X3T9.5 має ряд обмежень. Загальна довжина подвійного волоконно-оптичного кільця - до 100 км. До кільця можна підключити до 500 станцій класу А. Відстань між вузлами при використанні багатомодового волоконно-оптичного кабелю - до 2 км, а при використанні одномодового кабелю визначається в основному параметрами волокна і приймально-передавального обладнання (може досягати 60 і більше км).
Топологія.
Застосовувані при побудові ЛОМ механізми контролю потоків є топологічно залежними, що робить неможливим одночасне використання Ethernet IEEE 802.x, FDDI ANSI, Token Ring IEEE 802.6 і інших у межах єдиного середовища поширення. Незважаючи на той факт, що Fibre Channel якоюсь мірою може нагадувати такі звичні нам ЛВС, його механізм контролю потоків ніяк не зв'язаний з топологією середовища поширення і базується на зовсім інших принципах.
Кожен N_порт при підключенні до грат Fibre Channel проходить через процедуру реєстрації (log-in) і одержує інформацію про адресному просторі і можливості всіх інших вузлів, на підставі чого стає ясно, з ким із них він зможе працювати і на яких умовах. А так як механізм контролю потоків в Fibre Channel є прерогативою самої грати, то для вузла зовсім неважливо, яка топологія лежить у її основі.
Точка-точка
Найпростіша схема, заснована на послідовному повнодуплексному з'єднанні двох N_портов з взаємоприйнятних параметрами фізичного з'єднання і однаковими класами сервісу. Один з вузлів одержує адреса 0, а інший - 1.
По суті, така схема може розглядатися як окремий випадок кільцевої топології, де немає необхідності в розмежуванні доступу шляхом арбітражу. У якості типового прикладу такого підключення можемо привести найбільш часто зустрічається з'єднання сервера з зовнішнім RAID масивом.
Петля з арбітражним доступом
Класична схема підключення до 126 портів, з якої все й починалося, якщо судити по абревіатурі FC-AL.
Будь-які два порти в кільці можуть обмінюватися даними за допомогою повнодуплексного з'єднання точно так само, як і у випадку "точка-точка". При цьому всі інші виконують роль пасивних повторювачів сигналів рівня FC-1 з мінімальними затримками, в чому, мабуть, полягає одне з основних переваг технології FC-AL перед SSA. Річ у тім, що адресація в SSA побудована на знанні кількості проміжних портів між відправником і одержувачем, тому адресний заголовок кадру SSA містить лічильник переходів (hop count). Кожен зустрічається на шляху кадру порт зменшує вміст цього лічильника на одиницю і після цього заново генерує CRC, тим самим істотно збільшуючи затримку передачі між портами. Для уникнення цього небажаного ефекту розроблювачі FC-AL вважали за краще використовувати абсолютну адресацію, що в підсумку дозволило ретранслювати кадр у незмінному вигляді і з мінімальною латентністю.
Передане з метою арбітражу слово ARB не розуміється і не використовується звичайними N_портамі, тому при такій топології додаткові властивості вузлів позначаються, як NL_порт.
Основною перевагою петлі з арбітражним доступом є низька собівартість у перерахуванні на кількість підключених пристроїв, тому найбільше часто вона використовується для об'єднання великої кількості жорстких дисків з дисковим контролером. На жаль, вихід їх ладу будь-якого NL_порта або з'єднувального кабелю розмикає петлю і робить її непрацездатною, через що в чистому вигляді така схема зараз уже не вважається перспективною. Крім того, додавання або видалення NL_порта викликає досить тривалий процес ініціалізації LIP (Loop Initialization Process), який може вимірюватися десятками секунд при великій кількості підключених вузлів.
В даний час найбільшого поширення набула схема організації петлі за допомогою активних концентраторів, які вміють ізолювати ушкоджений NL_порт шляхом автоматичного підключення внутрішнього резервного шляху.
Ще одним вагомим доказом на користь використання концентратора є розширені можливості управління і більш зручна схема міжпортові з'єднань.
Комутоване решітка
Найбільш перспективна топологія, що дозволяє подолати всі обмеження петлі з арбітражним доступом і представити кожному N_порту виділений канал FC-AL. Як вже зрозуміло з назви, в основу грат покладений Fibre Channel комутатор з F_портамі (Fabric ports).
Приблизно так само, як і в ЛОМ, до портів комутатора можуть підключатися інші комутатори або концентратори, в такому випадку це буде називатися з'єднанням через E_порт або FL_порт відповідно.
Відмовостійкість мереж FDDI
Стандарт ANSI X3T9.5 регламентує 4 основних отказустойчівих властивості мереж FDDI:
1. Кільцева кабельна система зі станціями класу А відмовостійка до однократному обриву кабелю в будь-якому місці кільця. Станції, що знаходяться по обидві сторони обриву, переконфігуріруют шлях циркуляції маркера і даних, підключаючи для цього вторинне волоконно-оптичне кільце.
2. Вимкнення живлення, відмова однієї зі станцій класу В або обрив кабелю від концентратора до цієї станції буде виявлений концентратором, і відбудеться відключення станції від кільця.
3. Дві станції класу В підключені відразу до двох концентраторів. Цей спеціальний вид підключення називається Dual Homing і може бути використаний для відмовостійкого (до несправностей в концентраторі або в кабельній системі) підключення станцій класу В за рахунок дублювання підключення до основного кільця. У нормальному режимі обмін даними відбувається тільки через один концентратор. Якщо з якої-небудь причини зв'язок втрачається, то обмін буде здійснюватися через другу концентратор.
4. Вимкнення живлення або відмова однієї зі станцій класу А не призведе до відмови інших станцій, підключених до кільця, тому що світловий сигнал буде просто пасивно передаватися до наступної станції через оптичний перемикач (Optical Bypass Switch). Стандарт допускає мати до трьох послідовно розташованих виключених станцій.
Оптичні перемикачі виготовляють фірми Molex і AMP.
Синхронний і асинхронна передача
Підключення до мережі FDDI станції можуть передавати свої дані в кільце в двох режимах - у синхронному і в асинхронному.
Синхронний режим улаштований таким чином. У процесі ініціалізації мережі визначається очікуваний час обходу кільця маркером - TTRT (Target Token Rotation Time). Кожній станції, що захопила маркер, приділяється гарантований час для передачі її даних у кільце. Після закінчення цього часу станція повинна закінчити передачу і послати маркер у кільце.
Кожна станція в момент посилки нового маркера включає таймер, що вимірює часовий інтервал до моменту повернення до неї маркера - TRT (Token Rotation Timer). Якщо маркер повернеться до станції раніше очікуваного часу обходу TTRT, то станція може продовжити час передачі своїх даних у кільце і після закінчення синхронної передачі. На цьому заснована асинхронна передача. Додатковий часовий інтервал для передачі станцією буде дорівнює різниці між очікуваним і реальним часом обходу кільця маркером.
З описаного вище алгоритму видно, що якщо один чи кілька станцій не мають достатнього обсягу даних, щоб повністю використовувати часовий інтервал для синхронної передачі, те невикористана ними смуга пропущення відразу стає доступною для асинхронної передачі іншими станціями.
Кабельна система
Подстандарт FDDI PMD (Physical medium-dependent layer) у якості базової кабельної системи визначає багатомодовий волоконно-оптичний кабель з діаметром світловодів 62.5/125 мкм. Допускається застосування кабелів з іншим діаметром волокон, наприклад: 50/125 мкм. Довжина хвилі - 1300 нм.
Середня потужність оптичного сигналу на вході станції повинна бути не менше -31 dBm. При такій вхідній потужності імовірність помилки на біт при ретрансляції даних станцією не повинна перевищувати 2.5 * 10-10. При збільшенні потужності вхідного сигналу на 2 dBm, ця ймовірність повинна знизитися до 10-12.
Максимально допустимий рівень втрат сигналу в кабелі стандарт визначає рівним 11 dBm.
Подстандарт FDDI SMF-PMD (Single-mode fiber Physical medium-dependent layer) визначає вимоги до фізичного рівня при використанні одномодового волоконно-оптичного кабелю. У цьому випадку в якості передавального елемента звичайно використовується лазерний світлодіод, а дистанція між станціями може досягати 60 і навіть 100 км.
FDDI модулі для одномодового кабелю випускає, наприклад, фірма Cisco Systems для своїх маршрутизаторів Cisco 7000 і AGS +. Сегменти одномодового і багатомодового кабелю в кільці FDDI можуть чергуватися. Для названих маршрутизаторів фірми Cisco мається можливість вибору модулів із усіма чотирма комбінаціями портів: багатомодовий-багатомодовий, багатомодовий-одномодовий, одномодовий-багатомодовий, одномодовий-одномодовий.
Фірма Cabletron Systems Inc. випускає повторювачі Dual Attached - FDR-4000, які дозволяють підключити одномодовий кабель до станції класу А с портами, призначеними для роботи на багатомодовим кабелі. Ці повторювачі дають можливість збільшити відстань між вузлами FDDI кільця до 40 км.
Подстандарт фізичного рівня CDDI (Copper Distributed Data Interface - розподілений інтерфейс даних по мідних кабелях) визначає вимоги до фізичного рівня при використанні екранованого (IBM Type 1) і не екранованого (Category 5) кручених пар. Ця значно спрощує процес інсталяції кабельної системи та здешевлює її, мережні адаптери й устаткування концентраторів. Відстані між станціями при використанні кручених пар не повинні перевищувати 100 км.
Фірма Lannet Data Communications Inc. випускає FDDI модулі для своїх концентраторів, які дозволяють працювати або в стандартному режимі, коли вторинне кільце використовується тільки з метою відмовостійкості при обриві кабелю, або в розширеному режимі, коли вторинне кільце теж використовується для передачі даних. У другому випадку смуга пропущення кабельної системи розширюється до 200 Мбіт/сек.
Підключення обладнання до мережі FDDI
Є два основних способи підключення комп'ютерів до мережі FDDI: безпосередньо,?? також і через мости або маршрутизатори до мереж інших протоколів.
Безпосереднє підключення
Цей спосіб підключення використовується, як правило, для підключення до мережі FDDI файлів, архіваціонних та інших серверів, середніх і великих ЕОМ, тобто ключових мережних компонентів, що є головними обчислювальними центрами, що надають сервіс для багатьох користувачів і потребуючих високих швидкостей вводу - виведення з мережі.
Аналогічно можна підключити і робочі станції. Однак, оскільки мережні адаптери для FDDI дуже дороги, цей спосіб застосовується тільки в тих випадках, коли висока швидкість обміну по мережі є обов'язковою умовою для нормальної роботи програми. Приклади таких додатків: системи мультимедіа, передача відео і звукової інформації.
Для підключення до мережі FDDI персональних комп'ютерів застосовуються спеціалізовані мережні адаптери, які звичайним чином вставляються в один з вільних слотів комп'ютера. Такі адаптери виробляються фірмами: 3Com, IBM, Microdyne, Network Peripherials, SysKonnect та ін На ринку маються карти під усі розповсюджені шини - ISA, EISA і Micro Channel; є адаптери для підключення станцій класів А чи В для всіх видів кабельної системи - волоконно -оптичної, екранованого і неекранованої кручених пар.
Всі провідні виробники UNIX машин (DEC, Hewlett-Packard, IBM, Sun Microsystems і інші) передбачають інтерфейси для безпосереднього підключення до мереж FDDI.
Підключення через мости і маршрутизатори
Мости (bridges) і маршрутизатори (routers) дозволяють підключити до FDDI мережі інших протоколів, наприклад, Token Ring і Ethernet. Це робить можливим економічне підключення до FDDI великого числа робочих станцій і іншого мережного обладнання як в нових, так і у вже існуючих ЛОМ.
Конструктивно мости і маршрутизатори виготовляються в двох варіантах - у закінченому вигляді, що не допускає подальшого апаратного нарощування чи переконфігурація (так звані standalone-пристрої), і у вигляді модульних концентраторів.
Прикладом standalone-пристроїв є: Router BR фірми Hewlett-Packard і EIFO Client/Server Switching Hub фірми Network Peripherals.
Модульні концентратори застосовуються в складних великих мережах у якості центральних мережних пристроїв. Концентратор являє собою корпус із джерелом живлення і з комунікаційної платою. У слоти концентратора вставляються мережні комунікаційні модулі. Модульна конструкція концентраторів дозволяє легко зібрати будь-яку конфігурацію ЛОМ, об'єднати кабельні системи різних типів і протоколів. , Що залишилися вільними слоти можна використовувати для подальшого нарощування ЛОМ.
Концентратори виробляються багатьма фірмами: 3Com, Cabletron, Chipcom, Cisco, Gandalf, Lannet, Proteon, SMC, SynOptics, Wellfleet та іншими.
Концентратор - це центральний вузол ЛОМ. Його відмова може призвести до зупинки всієї мережі, або, принаймні, значної її частини. Тому більшість фірм, що виробляють концентратори, приймають спеціальні заходи для підвищення їх відмовостійкості. Такими заходами є резервування джерел живлення в режимі поділу чи навантаження гарячого резервування, а також можливість зміни або доустановка модулів без відключення живлення (hot swap).
Для того щоб знизити вартість концентратора, усі його модулі живиться від загального джерела живлення. Силові елементи джерела живлення є найбільш ймовірною причиною його відмови. Тому резервування джерела живлення істотно продовжує термін безвідмовної роботи. Під час встановлення системи кожен із джерел живлення концентратора може бути підключений до окремого джерела безперебійного живлення (UPS) на випадок несправностей у системі електропостачання. Кожний з UPS бажано підключити до готельним силових електричних мереж від різних підстанцій.
Можливість зміни або доустановка модулів (часто включаючи і джерела живлення) без відключення концентратора дозволяє провести ремонт або розширення мережі без припинення сервісу для тих користувачів, мережні сегменти яких підключені до інших модулів концентратора.
Мости FDDI-Ethernet
Мости працюють на перших двох рівнях моделі взаємодії відкритих систем - на фізичному і канальному - і призначені для зв'язку декількох ЛОМ однотипних або різних протоколів фізичного рівня, наприклад, Ethernet, Token Ring і FDDI.
За своїм принципом дії мости підрозділяються на два типи (Sourece Routing - маршрутизація джерела) вимагають, щоб вузол-відправник пакета розміщував в ньому інформацію про шляхи її маршрутизації. Іншими словами, кожна станція повинна мати вбудовані функції по маршрутизації пакетів. Другий тип мостів (Transparent Bridges - прозорі мости) забезпечують прозору зв'язок станцій, розташованих у різних ЛВС, і всі функції по маршрутизації виконують тільки самі мости. Нижче ми будемо вести мову тільки про такі мостах.
Всі мости можуть поповнювати таблицю адрес (Learn addresses), маршрутизувати і фільтрувати пакети. Інтелектуальні мости, крім того, з метою підвищення безпеки або продуктивності можуть фільтрувати пакети по критеріях, заданим через систему управління мережею.
Коли на один з портів моста приходить пакет даних, міст повинний або переправити його на той порт, до якого підключений вузол призначення пакета, або просто відфільтрувати його, якщо вузол призначення знаходиться на тому ж самому порту, з якого прийшов пакет. Фільтрація дозволяє уникнути зайвого трафіку в інших сегментах ЛОМ.
Кожен міст будує внутрішню таблицю фізичних адрес підключених до мережі вузлів. Процес її заповнення полягає в наступному. Кожен пакет має в своєму заголовку фізичні адреси вузлів відправлення та призначення. Отримавши на один зі своїх портів пакет даних, міст працює за наступним алгоритмом. На першому кроці міст перевіряє, занесений в його внутрішню таблицю адресу вузла відправника пакету. Якщо ні, то міст заносить його в таблицю і пов'язує з ним номер порту, на який надійшов пакет. На другому кроці перевіряється, чи занесений у внутрішню таблицю адресу вузла призначення. Якщо ні, то міст передає прийнятий пакет в усі мережі, підключені до всіх інших його портів. Якщо адресу вузла призначення знайдений у внутрішній таблиці, міст перевіряє, чи підключена ЛВС вузла призначення до того ж самого порту, з якого прийшов пакет, чи ні. Якщо ні, то міст відфільтровує пакет, а якщо так, то передає його тільки на той порт, до якого підключений сегмент мережі з вузлом призначення.
Три головних параметри мосту:
розмір внутрішньої адресної таблиці;
швидкість фільтрації;
швидкість маршрутизації пакетів.
Розмір адресної таблиці характеризує максимальне число мережних пристроїв, трафік яких може маршрутизувати міст. Типові значення розмірів адресної таблиці лежать в межах від 500 до 8000. Що ж відбудеться у випадку, якщо кількість підключених вузлів перевищить розміри адресної таблиці? Оскільки більшість мостів зберігають в ній мережеві адреси вузлів, останніми передавали свої пакети, міст поступово буде "забувати" адреси вузлів, резе інших передавальних пакети. Це може призвести до зниження ефективності процесу фільтрації, але не викличе принципових проблем у роботі мережі.
Швидкості фільтрації і маршрутизації пакетів характеризують продуктивність мосту. Якщо вони є нижчими від максимально можливої інтенсивності передачі пакетів по ЛОМ, то міст може бути причиною затримок і зниження продуктивності. Якщо вище - означає вартість моста вище мінімально необхідної. Розрахуємо, якою має бути продуктивність моста для підключення до FDDI декількох ЛОМ протоколу Ethernet.
Обчислимо максимально можливу інтенсивність пакетів мережі Ethernet. Структура пакетів Ethernet показано в таблиці 1. Мінімальна довжина пакета дорівнює 72 байт або 576 біт. Час, необхідний для передачі одного біта по ЛОМ протоколу Ethernet зі швидкістю 10 Мбіт/сек одно 0.1 мксек. Тоді час передачі мінімального по довжині пакету складе 57.6 * 10-6 сек. Стандарт Ethernet вимагає паузи між пакетами в 9.6 мксек. Тоді кількість пакетів, переданих за 1 сек, буде дорівнює 1/((57.6 +9.6) * 10-6) = 14880 пакетів в секунду.
Якщо міст приєднує до мережі FDDI N мереж протоколу Ethernet, то, відповідно, його швидкості фільтрації і маршрутизації повинні бути рівні N * 14880 пакетів в секунду.
Довжина в байтах
8
6
6
2
від 46 до 1500
4
Поле
Преамбула
Адреса одержувача
Адреса відправника
Тип/довжина
Дані
Контрольна сума
Таблиця 1.
Структура пакету в мережах Ethernet.
З боку порту FDDI швидкість фільтрації пакетів повинна бути значно вище. Для того, щоб міст не знижував продуктивність мережі, вона має складати близько 500000 пакетів в секунду.
За принципом передачі пакетів мости підрозділяються на Encapsulating Bridges і Translational Bridges пакети фізичного рівня однієї ЛВС цілком переносять у пакети фізичного рівня інший ЛОМ. Після проходження по другому ЛВС інший аналогічний міст видаляє оболонку з проміжного протоколу, і пакет продовжує своє руху в початковому вигляді.
Такі мости дозволяють зв'язати FDDI-магістраллю два ЛОМ протоколу Ethernet. Однак у цьому випадку FDDI буде використовуватися тільки як середовище передачі, і станції, підключені до мереж Ethernet, не будуть "бачити" станцій, безпосередньо підключених до мережі FDDI.
Мости другого типу виконують перетворення з одного протоколу фізичного рівня в іншій. Вони видаляють заголовок і замикаючу службову інформацію одного протоколу і переносять дані в інший протокол. Таке перетворення має істотну перевагу: FDDI можна використовувати не тільки як середовище передачі, але і для безпосереднього підключення мережного обладнання, прозоро видимого станціями, підключеними до мереж Ethernet.
Таким чином, подібні мости забезпечують прозорість усіх мереж за протоколами мережевого і більш високих рівнів (TCP/IP, Novell IPX, ISO CLNS, DECnet Phase IV і Phase V, AppleTalk Phase 1 і Phase 2, Banyan VINES, XNS и др .).
Ще одна важлива характеристика мосту - наявність або відсутність підтримки алгоритму резервних шляхів (Spannig Tree Algorithm - STA) IEEE 802.1D. Іноді його називають також стандартом прозорих мостів (Transparent Bridging Standard - TBS).
На рис. 1 показана ситуація, коли між ЛВС1 і ЛВС2 існують два можливі шляхи - через міст 1 або через міст 2. Ситуації, аналогічні цим, називаються активними петлями. Активні петлі можуть викликати серйозні мережеві проблеми: дублюючі пакети порушують логіку роботи мережевих протоколів і призводять до зниження пропускної здатності кабельної системи. STA забезпечує блокування всіх можливих шляхів, крім одного. Втім, у випадку проблем з основною лінією зв'язку, одні з резервних шляхів відразу буде призначений активним.
Інтелектуальні мости
До цих пір ми обговорювали властивості довільних мостів. Інтелектуальні мости мають ряд додаткових функцій.
Для великих комп'ютерних мереж однією з ключових проблем, що визначають їх ефективність, є зниження вартості експлуатації, рання діагностика можливих проблем, скорочення часу пошуку та усунення несправностей.
Для цього застосовуються системи централізованого управління мережею. Як правило вони працюють по протоколу SNMP (Simple Network Management Protocol) і дозволяють адміністратору мережі з його робочого місця:
конфігурувати порти концентраторів;
проводити набір статистики та аналіз трафік. Наприклад, для кожної підключеного до мережі станції можна отримати інформацію про те, коли вона останній раз посилала пакети в мережу, про число пакетів і байт, узятих кожною станцією з ЛОМ, відмінних від тієї, до якої вона підключена, кількість переданих широкомовних (broadcast) пакетів і т. д.;
встановлювати додаткові фільтри на порти концентратора за номерами ЛВС або за фізично адресами мережних пристроїв з метою посилення захисту від несанкціонованого доступу до ресурсів мережі або для підвищення ефективності функціонування окремих сегментів ЛОМ;
оперативно отримувати повідомлення про всіх виникають проблеми в мережі і легко їх локалізувати;
проводити діагностику модулів концентраторів;
переглядати в графічному вигляді зображення передніх панелей модулів, встановлених у віддалені концентратори, включаючи і поточний стан індикаторів (це можливо завдяки тому, що програмне забезпечення автоматично розпізнає, який саме з модулів встановлений в кожен конкретний слот концентратора, і отримує інформацію і поточному статус всіх портів модулів);
переглядати системних журнал, в який автоматично записується інформація про всі проблеми з мережею, про час включення і виключення робочих станцій і серверів і про всіх інших важливих для адміністратора події.
Перераховані функції властиві всі інтелектуальним мостів і маршрутизаторів. Частина з них (наприклад, Prism System фірми Gandalf), крім того, володіють такими важливими розширеними можливостями:
1. Пріоритети протоколів. По окремих протоколів мережного рівня деякі концентратори працюють як маршрутизаторів. У цьому випадку може підтримуватися встановлення пріоритетів протоколів одних над іншими. Наприклад, можна встановити пріоритет TCP/IP над усіма іншими протоколами. Це означає, що пакети TCP/IP будуть передаватися в першу чергу (це буває корисно у разі недостатньої смуги пропущення кабельної системи).
2. Захист від "штормів широкомовних пакетів" (broadcast storm). Одна з характерних несправностей мережевого обладнання і помилок в програмному забезпеченні - мимовільна генерація з високою інтенсивністю broadcast-пакетів, тобто пакетів, адресованих усім іншим підключеним до мережі пристроїв. Мережевий адресу вузла призначення такого пакету складається з одних одиниць. Одержавши такий пакет на один зі своїх портів, міст повинен адресувати його на всі інші порти, включаючи і FDDI порт. У нормальному режимі такі пакети використовуються операційними системами для службових цілей, наприклад, для розсилки повідомлень про появу в мережі нового сервера. Однак при високій інтенсивності їх створення, вони відразу займуть всю смугу пропускання. Міст забезпечує захист мережі від перевантаження, включаючи фільтр на тому порту, з якого надходять такі пакети. Фільтр не пропускає broadcast-пакети та інші ЛВС, запобігаючи тим самим іншу мережу від перевантаження і зберігаючи її працездатність.
3. Збір статистики в режимі "Що, якщо?" Ця опція дозволяє віртуально встановлювати фільтри на порти мосту. У цьому режимі фізично фільтрація не проводиться, але ведеться збір статистики про пакунки, які були б відфільтровані при реальному включенні фільтрів. Це дозволяє адміністратору попередньо оцінити наслідки включення фільтра, знижуючи тим самим ймовірність помилок при неправильно встановлених умовах фільтрації і не приводячи до збоїв в роботі підключеного обладнання.
Приклади використання FDDI
Наведемо два найбільш типових приклад можливого використання мереж FDDI.
Програми клієнт-сервер. FDDI застосовується для підключення обладнання, що вимагає широкої смуги пропускання від ЛВС. Звичайно це файлові сервери NetWare UNIX машини і великі універсальні ЕОМ (mainframes). Крім того, як було відзначено вище, безпосередньо до мережі FDDI можуть бути підключені і деякі робочі станції, що вимагають високих швидкостей обміну даними.
Робочі станції користувачів підключаються через багатопортовий мости FDDI-Ethernet. Міст здійснює фільтрацію і передачу пакетів не тільки між FDDI і Ethernet, але і між різними Ethernet-мережами. Пакет даних буде переданий тільки в той порт, де знаходиться вузол призначення, зберігаючи смугу пропущення інших ЛОМ. З боку мереж Ethernet їх взаємодія еквівалентно зв'язку через магістраль (backbone), тільки в цьому випадку вона фізично існує не у вигляді розподіленої кабельної системи, а цілком зосереджена в багатопортовий мосту (Collapsed Backbone або Backbone-in-a-box).
У залежності від кожного конкретного випадку (відстані між серверами, умови експлуатації, вимоги до надійності, вартість і т.д.) сервери можуть підключатися до FDDI або як станції класу А, або як станції класу В.
FDDI як backbone магістралі. FDDI застосовується для зв'язку ЛОМ протоколу Ethernet, розташованих у кількох будинках. Як правило, в кожному з будинків досить розмістити по одному багатопортовий мосту. Залежно від концентрації робочих станцій, кожний з Ethernet портів може обслуговувати один або кілька поверхів будівлі.
Самосінхронізірующіеся коди
При передачі цифрових сигналів по аналогових лініях зв'язку передавальна і приймаюча станції повинні бути синхронізовані між собою за частотою передачі біт у каналі. В іншому разі неминучі помилки при прийомі.
У випадку, якщо приймач і передавач розташовані близько один від одного, то для синхронізації можна викорисзаклику окремий канал або лінію. Якщо ж станції рознесені на великі відстані, то стає вигідніше вбудувати можливість частотної налаштування в сам сигнал. Для цього застосовуються самосінхронізірующіеся коди. Ідея полягає в тому, щоб передається сигнал часто змінював свій стан (з 0 на 1 і навпаки) навіть у випадку, якщо передаються довгі послідовності даних, що складаються тільки з одних 0 або тільки з одних 1.
Манчестерському кодування - один із способів побудови самосінхронізірующегося коду. Цей код забезпечує зміну стану сигналу при представленні кожного біта. Манчестерському кодування вимагає подвоєною швидкості передачі сигналу в бодах щодо переданих даних.
Застосований в FDDI самосінхронізірующійся код 5В/4В є однією з можливих альтернатив для манчестерського кодування. У таблиці представлений спосіб кодування чотирьох інформаційних біт п'ятьма сигнальними битами коду 5В/4В. Коди перетворення підібрані таким чином, щоб забезпечити можливо більш часта зміна сигналу, незалежно від виду даних для передачі.
4 біта даних
5 біт даних
0000
11110
0001
01001
0010
10100
0011
10101
0100
01010
0101
01011
0110
01110
0111
01111
1000
10010
1001
10011
1010
10110
1011
10111
1100
11010
1101
11011
1110
11100
1111
11101
