Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004

1. Fiber Distributed Data Interface • Литература по данной лекции: • http://www.citforum.ru/nets/protocols2/default.htm (Н.Олифер, В.Олифер. Базовые технологии локальных сетей) • Internetworking Technology Handbook (Cisco Systems) • FDDI Technology Guide (Cabletron Systems) • http://book.itep.ru/4/41/fddi_416.htm (Ю.А.Семенов. Сети FDDI) • http://lectures.by.ru/lectures/default.htm (А.Филимонов. Сети ЭВМ и телекоммуникации) Rev. 1.01 / 06.02.2005 Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

2. Особенности FDDI ANSI, 1986-1988 гг. Комитет Х3Т9.5 создал "Волоконно-оптический интерфейс по распределенным данным". • Физический и канальный уровня модели OSI/RM • Сходства с Token Ring (топология, тип доступа, характеристики надежности (beaconing), формат кадра). • Среда передачи: в основном, оптоволокно, но существовал стандарт СDDI (Copper DDI, STP). Многомодовое (l=1300нм, 2км) и одномодовое. • Скорость передачи - 100Мбит/с • Число подсоединений - 1000 • Максимальная общая длина - 200 км. двойного волокна (100км на кольцо) • Общее время прохождения сигнала - 200000*5.085нс/м=1.02мс • Способ физического кодирования - NRZI • Режим передачи информации - синхронное (асинхронное) временное уплотнение • Уровень LLC - без установления соединений и без восстановления потерянных или поврежденных кадров. Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

3. FDDI, Ethernet, Token Ring Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

4. Метод доступа в FDDI Станция может начать передачу своих собственных кадров данных только в том случае, если она получила от предыдущей станции специальный кадр - токен доступа. После этого она может передавать свои кадры, если они у нее имеются, в течение времени, называемого временем удержания токена - Token Holding Time (THT). После истечения времени THT станция обязана завершить передачу своего очередного кадра и передать токен доступа следующей станции. Во время собственной передачи в сеть кадров все прибывающие на нее - уничтожаются.  токен данные станция отправитель станция получатель Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

5. Метод доступа в FDDI Каждая станция в сети постоянно принимает передаваемые ей предшествующим соседом кадры и анализирует их адрес назначения. Если адрес назначения не совпадает с ее собственным, то она транслирует кадр своему последующему соседу. Если же адрес кадра совпадает с адресом станции, то она копирует кадр в свой внутренний буфер, проверяет его корректность, передает поле данных для последующей обработки протоколу более высокого уровня, ставит пометку о прочтении кадра, а затем передает его по сети последующей станции. 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. При этом исходная станция проверяет признаки кадра, дошел ли он до станции назначения и не был ли при этом поврежден. Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

6. Подключение станций в FDDI SAS (Single Attachment Station) - подсоединение станции только к одному из колец DAS (Dual Attachment Station) - подсоединение станции к двум кольцам, повышается отказоустойчивость SAC, DAC (Single, Dual Attachment Concentrators) Dual Homing - двойное подключение станции к одному из колец (также повышает надежность соединений, один из портов - запасной) DAS DAC DAC SAC SAS SAS SAS DAS (dual homing) SAS SAS Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

7. Сворачивание колец На каждом порте концентратора и в сетевой карте есть так называемый обходной переключатель (bypass switch). Его назначение - отключать аппаратуру, подключенную к порту от кольца в случае нештатных ситуаций. DAS DAC DAC SAC SAS SAS FDDI концентратор SAS DAS (dual homing) SAS SAS Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

8. Структура стека FDDI Media Access Control (MAC) (Управление доступом к носителю) - способ доступа к носителю, формат кадра, обработка маркера, адресация, алгоритм CRC (проверка контрольной суммы) и механизмы устранения ошибок.Physical Layer Device (PHY) (Устройство физического уровня) - кодирование 4B/5B, требования к синхронизации (управление эластичным буфером для согласования частоты входных и выходных сигналов), формированию кадров и другие функции. канальн. уровень LLC MAC SMT физ. уровень PHY PMD Physical Media Dependent (PMD) - требования к мощности, длине волны оптических сигналов, к многомодовому оптоволоконному кабелю 62.5/125 мкм, к оптическим обходным переключателям (optical bypass switches) и оптическим приемопередатчикам, параметры оптических разъемов MIC (Media Interface Connector), их маркировка. Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

9. SMT - Station Management SMT (управление станциями) - конфигурация станций FDDI, конфигурация кольцевой сети и особенности управления кольцевой сетью, включая вставку и исключение станций, инициализация, изоляция и устранение неисправностей, составление графика и набор статистики. Все узлы обмениваются SMT кадрами. SMT управляет 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 кадров данных между портами концентратора. Действия концентратора при присоединении станции (управляется SMT).Процедура установления физического соединения - длительная, много этапов. При этом происходит проверка оптической линии связи и устройств физического уровня как на стороне концентратора, так и на стороне сетевой карты, конфигурирование внутреннего пути концентратора. Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

10. Логическое кодирование 4B/5B 4B/5B (4 бита в 5 бит) - избыточное кодирование для введения самосинхронизации сигнала при физическом кодировании NRZI. Кроме 16 комбинаций данных:Символы состояния линии:Quiet (молчание) - 00000; Idle (простой) - 11111; Halt (останов) - 00100.Символы ограничителей начала и конца кадра:StartDelimeter 1 - 11000, SD2 - 10001 (JK символы); ED - 01101.Символы логического нуля и логической единицы:Reset (логический нуль) - 00111; Set (лог. единица) - 11001 - признаков распознавания адреса, ошибки и копирования кадра. Синхронизация сигналов на передающей и приемной сторонах (в Token Ring функции синхронизатора сети - акт. монитор). Вследствие применения высокой частоты (125 МГц) в FDDI есть восстанавливающий (настроенный на преамбулу) и локальный (для передачи во внутренние схемы приемника, 125 Мгц ±0.01%) тактовые генераторы, связанные эластичным буфером. Максимальный размер кадра - 9000 пятибитовых символов, т.е. 45000 бит. При разнице в частотах генераторов 0.01% соответствует 4.5 бита, т.е. 9 бит. Вывод: необходимо схемное решение в виде FIFO. Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

11. Кадры FDDI • Типы кадров: • Маркер PA-SD-FC-ED • Информационный кадр или кадр управления PA - 16 Idle.SD - 11000 и 10001.FC (frame control) - байт управления блоком данных указывает тип кадра и то, как его обрабатывать. (CLFFZZZZ. C=1 - синхронный тип трафика, С=0 - асинхронный; L - длина адреса; FF - тип кадра: FF=01 - кадр с данными LLC, FF=00 - служебный кадр MAC. Три типа MAC кадров - инициализации кольца Claim Frame, сигнализация о логической неисправности Beacon Frame, управление кольцом SMT Frame; ZZZZ - уточнение типа кадра).DA, SA (2/6 байт) - первый бит адреса =1, то широковещательное сообщение для всех станций сети, первый бит=0, то сообщение конкретной станции.Data (0-4478 байт) - ограничена временем удержания маркера кольца, данные часто включают заголовок LLC 802.2.FCS (frame check sequence).ED- 01101. Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

12. Кадры FDDI FS (frame status, 6 символов R|S) - три поля: E - error, A - address resolved, C - frame copied. + еще три поля зарезервировано для других целей. Получив пакет станция отправитель проверяет поле статуса. А=С=1 - пакет успешно принят и станция удаляет пакет из кольца, С=0 - требуется повторная передача, А=0 - станция не работает, пакет удаляется. Маркер У маркера С=1 и все остальное в поле FC = 0. В FDDI поддерживается как синхронный (каждому - хотя бы минимум) и асинхронный (в случае остатка от времени обращения маркера по кольцу) виды трафика. Станция имеет право передавать асинхронный (сверх лимита) трафик только в случае, если маркер пришел раньше, чем закончился таймер THT (т.е. время последнего обращения маркера по кольцу, Token Rotation Time, меньше времени удержания маркера в асинхронном режиме THT, Token Holding Time). В этом случае возможно введение приоритетности трафика (приложения с заранее определенным и более высоким уровнем приоритета имеют преимущество перед приложениями с низким приоритетом). Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

13. Поддержка асинхр. трафика Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

14. Алгоритм функционирования 1. Если таймер TRT (THT) истечет при значении Late_Ct, равном 1, то такое событие считается потерей токена и порождает выполнение процесса реинициализации кольца Claim Token.2. В FDDI предусмотрен режим высоскоростного обмена только между двумя станциями в кольце (для асинхронного режима), когда в сеть выпускается сдерживающий маркер (restricted token). 3.Сеть наводнена усеченными кадрами. В основном они появляются вследствие того, что станция обязана ретранслировать все, что приходит ей на входящий порт бит за битом. Начиная ретранслировать кадр, станция понимает, что это ее собственный и вынуждена удалить его (закончить ретрансляцию), она добивает остаток кадра символами Idle и не ставит конечный ограничитель ED. Такие усеченные кадры уничтожаются станциями в момент передачи (если станция передает, она обязана отбрасывать поступающие кадры). Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

15. Инициализация кольца Инициализация кольца Claim TokenВ ходе процесса Claim Token всем станциям необходимо убедиться в работоспособности кольца и рассчитать максимальное время оборота токена. Наблюдается при: • включении/выключении станции; • утере токена; • длительном отсутствии пакетов сквозь какую-нибудь станцию; • по команде SMT. Для этой процедуры каждая станция знает свое требуемое время оборота по кольцу. Оно должно быть в диапазоне 4-165мс и может назначаться администратором сети. Формируется кадр ZZZZ=0011 и в данных - требуемое время, DA=SA. Станция, получившая Claim Token, генерит пакет останова сети и запускает таймер. Если время превысит 165мс до завершения процедуры - начинается поиск неисправности в кольце. Если станция получает клейм кадр с меньшим временем, то она перестает генерировать свой запрос. Если станция получит свой клейм, то она выиграла состязание. При равных значениях преимущество имеют станции с большим MAC адресом. Первый оборот токена - служебный. Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

16. Управление сетями FDDI Управление сетью FDDI с помощью спецификации SMT • Управление соединениями - Connection Management (CMT) (установка физических соединений); • Управление кольцом - Ring Management (RMT) (обнаружение дублированных адресов, запуск процедуры инициации кольца Claim Token и процедур обработки аварийных ситуаций Beacon и Trace); • Управление, основанное на кадрах - Frame-Based Management (FBM) (позволяют узлу получать от других узлов сети информацию о их состоянии и статистике о прошедшем через них трафике. Эта информация хранится в базе данных управляющей информации MIB (Management Information Base). Она доступна с использованием протокола SNMP, Simple Network Management Protocol). Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

17. Управление соединением (CMT) Функции и назначение CMT: • Контроль физического соединения на уровне PHY • Контроль подключения (первичное, вторичное, локальное кольцо) • Контроль целостности оптических кабелей • Договор и подключение станции в кольцо с PHY на удаленной стороне • Контроль ошибок при передаче и сигналов о состоянии линии, поступающих от удаленной стороны • Запуск процедур включения станции в кольцо • Конфигурирование обходных оптических переключателей • Функции самодиагностики FDDI Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

18. Управление кольцом (RMT) Beacon - процесс пойдет, если Claim Token не завершился в отведенное время, вышло из строя кольцо, нужно реконфигурировать кольцо, соединить два кольца в одно или по SMT команде MAC уровню. Назначение Beacon процедуры - сообщить всем о поломке или необходимости реконфигурации. Станция генерирует беконы и ставит адрес предыдущей станции (запуск счетчика времени). Если станция получает бекон, то она прекращает генерировать собственные и транслирует - таким образом только одна постоянно создает Beacon frames. Потом RMT запускает Trace процедуру.Trace (для обнаружения домена неисправности - группы станций) - станция посылает своему предшественнику трейс пакет. Предшественник отключается от кольца и тестируется. Если тест - успешный, то процедура физического подключения, если она неудачна, то станция отключается от кольца.Затем, если неисправность все еще существует, инициатор Beacon процедуры сам отключается на тестирование, снова подключается. В случае нарушения канала следует команда SMT о заворачивании колец. Как только кольцо вновь сформировано, инициатор получит свой собственный Beacon и работоспособность сети восстановится. Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

19. Управление с помощью кадров SMT Frame-Based Management (управление, основанное на кадрах) позволяет станциям FDDI передавать и получать информацию с/от SMT уровней других станций. Это позволяет собирать статистику, а также обнаруживать, изолировать и разрешать сетевые проблемы. FBM поддерживает 6 типов кадров. Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

20. Характеристики FDDI Характеристики FDDI: • высокая степень отказоустойчивости; • способность покрывать значительные территории, вплоть до территорий крупных городов; • высокая скорость обмена данными; • возможность поддержки синхронного мультимедийного трафика; • гибкий механизм распределения пропускной способности кольца между станциями; • возможность работы при коэффициенте загрузки кольца близком к единице; • возможность легкой трансляции трафика FDDI в трафики таких популярных протоколов как Ethernet и Token Ring за счет совместимости форматов адресов станций и использования общего подуровня LLC. Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs