Локальные сети

по сети, то она немедленно транслирует токен следующей станции. В сети FDDI

у каждой станции есть предшествующий сосед (upstream neighbor) и

последующий сосед (downstream neighbor), определяемые ее физическими

связями и направлением передачи информации.

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. Нужно отметить, что, если станция захватила токен и передает свои

собственные кадры, то на протяжении этого периода времени она не

транслирует приходящие кадры, а удаляет их из сети.

Если же адрес кадра совпадает с адресом станции, то она копирует кадр в

свой внутренний буфер, проверяет его корректность (в основном, по

контрольной сумме), передает его поле данных для последующей обработки

протоколу, лежащего выше FDDI уровня (например, IP), а затем передает

исходный кадр по сети последующей станции. В передаваемом в сеть кадре

станция назначения отмечает три признака: распознавания адреса, копирования

кадра и отсутствия или наличия в нем ошибок.

После этого кадр продолжает путешествовать по сети, транслируясь каждым

узлом. 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. Процесс

восстановления информационных кадров не входит в обязанности протокола

FDDI, этим должны заниматься протоколы более высоких уровней.

FDDI определяет протокол физического уровня и протокол подуровня доступа

к среде (MAC) канального уровня. Как и многие другие технологии локальных

сетей, технология FDDI использует протокол 802.2 подуровня управления

каналом данных (LLC), определенный в стандартах IEEE 802.2 и ISO 8802.2.

FDDI использует первый тип процедур LLC, при котором узлы работают в

дейтаграммном режиме - без установления соединений и без восстановления

потерянных или поврежденных кадров.

Физический уровень разделен на два подуровня: независимый от среды

подуровень PHY (Physical), и зависящий 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 (optical bypass

switches) и оптическим приемопередатчикам.

Параметры оптических разъемов MIC (Media Interface Connector), их

маркировка.

Длина волны в 1300 нанометров, на которой работают приемопередатчики.

Представление сигналов в оптических волокнах в соответствии с методом

NRZI.

Спецификация TP-PMD определяет возможность передачи данных между

станциями по витой паре в соответствии с методом MLT-3. Спецификации

уровней PMD и TP-PMD уже были рассмотрены в разделах, посвященных

технологии Fast Ethernet.

Уровень PHY выполняет кодирование и декодирование данных, циркулирующих

между MAC-уровнем и уровнем PMD, а также обеспечивает тактирование

информационных сигналов. В его спецификации определяются:

. кодирование информации в соответствии со схемой 4B/5B;

. правила тактирования сигналов;

. требования к стабильности тактовой частоты 125 МГц;

. правила преобразования информации из параллельной формы в

последовательную.

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.

. Правила генерации и распознавания адресов.

. Правила вычисления и проверки 32-разрядной контрольной суммы.

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.

В следующей таблице представлены результаты сравнения технологии FDDI с

технологиями Ethernet и Token Ring.

| |FDDI |Ethernet |Token Ring |

| | | | |

|Характеристика| | | |

|Битовая |100 Мб/с |10 Мб/с |16 Мб/c |

|скорость | | | |

|Топология |Двойное кольцо |Шина/звезда |Звезда/кольцо |

| |деревьев | | |

|Метод доступа |Доля от времени |CSMA/CD |Приоритетная |

| |оборота токена | |система |

| | | |резервирования |

|Среда передачи|Многомодовое |Толстый |Экранированная |

|данных |оптоволокно, |коаксиал, |и |

| |неэкранированная |тонкий |неэкранированна|

| |витая пара |коаксиал, |я витая пара, |

| | |витая пара, |оптоволокно |

| | |оптоволокно | |

|Максимальная |200 км (100 км на |2500 м |1000 м |

|длина сети |кольцо) | | |

|(без мостов) | | | |

|Максимальное |2 км (-11 dB потерь |2500 м |100 м |

|расстояние |между узлами) | | |

|между узлами | | | |

|Максимальное |500 (1000 соединений)|1024 |260 для |

|количество | | |экранированной |

|узлов | | |витой пары, 72 |

| | | |для |

| | | |неэкранированно|

| | | |й витой пары |

|Тактирование и|Распределенная |Не |Активный |

|восстановление|реализация |определены |монитор |

|после отказов |тактирования и | | |

| |восстановления после | | |

| |отказов | | |

100VG-AnyLAN

1 Общая характеристика технологии 100VG-AnyLAN

В качестве альтернативы технологии Fast Ethernet компаниями AT&T и HP

был выдвинут проект новой технологии со скоростью передачи данных 100 Мб/с

- 100Base-VG. В этом проекте было предложено усовершенствовать метод

доступа с учетом потребности мультимедийных приложений, при этом сохранить

совместимость формата пакета с форматом пакета сетей 802.3. В сентябре 1993

года по инициативе фирм IBM и HP был образован комитет IEEE 802.12, который

занялся стандартизацией новой технологии. Проект был расширен за счет

поддержки в одной сети кадров не только формата Ethernet, но и формата

Token Ring. В результате новая технология получила название 100VG-AnyLAN,

то есть технология для любых сетей (Any LAN - любые сети), имея в виду, что

в локальных сетях технологии Ethernet и Token Ring используются в

подавляющем количестве узлов.

Летом 1995 года технология 100VG-AnyLAN получила статус стандарта IEEE

802.12.

В технологии 100VG-AnyLAN определены новый метод доступа Demand Priority

и новая схема квартетного кодирования Quartet Coding, использующая

избыточный код 5В/6В.

Метод доступа Demand Priority основан на передаче концентратору функций

арбитра, решающего проблему доступа к разделяемой среде. Метод Demand

Priority повышает коэффициент использования пропускной способности сети за

счет введения простого, детерминированного метода разделения общей среды,

использующего два уровня приоритетов: низкий - для обычных приложений и

высокий - для мультимедийных.

Технология 100VG-AnyLAN имеет меньшую популярность среди производителей

коммуникационного оборудования, чем конкурирующее предложение - технология

Fast Ethernet. Компании, которые не поддерживают технологию 100VG-AnyLAN,

объясняют это тем, что для большинства сегодняшних приложений и сетей

достаточно возможностей технологии Fast Ethernet, которая не так заметно

отличается от привычной большинству пользователей технологии Ethernet. В

более далекой перспективе эти производители предлагают использовать для

мультимедийных приложений технологию АТМ, а не 100VG-AnyLAN.

И хотя в число сторонников технологии 100VG-AnyLAN одно время входило

около 30 компаний, среди которых Hewlett-Packard и IBM, Cisco Systems и

Cabletron, общим мнением сетевых специалистов является констатация

отсутствия дальнейщих перспектив у технологии 100VG-AnyLAN.

2 Структура сети 100VG-AnyLAN

Сеть 100VG-AnyLAN всегда включает центральный концентратор, называемый

концентратором уровня 1 или корневым концентратором.

Корневой концентратор имеет связи с каждым узлом сети, образуя топологию

типа звезда. Этот концентратор представляет собой интеллектуальный

центральный контроллер, который управляет доступом к сети, постоянно

выполняя цикл "кругового" сканирования своих портов и проверяя наличие

запросов на передачу кадров от присоединенных к ним узлов. Концентратор

принимает кадр от узла, выдавшего запрос, и передает его только через тот

порт, к которому присоединен узел c адресом, совпадающим с адресом

назначения, указанным в кадре.

Каждый концентратор может быть сконфигурирован на поддержку либо кадров

802.3 Ethernet, либо кадров 802.5 Token Ring. Все концентраторы,

расположенные в одном и том же логическом сегменте (не разделенном мостами,

коммутаторами или маршрутизаторами), должны быть сконфигурированы на

поддержку кадров одного типа. Для соединения сетей 100VG-AnyLAN,

использующих разные форматы кадров 802.3, нужен мост, коммутатор или

маршрутизатор. Аналогичное устройство требуется и в том случае, когда сеть

100VG-AnyLAN должна быть соединена с сетью FDDI или АТМ.

Каждый концентратор имеет один "восходящий" (up-link) порт и N

"нисходящих" портов (down-link).

Восходящий порт работает как порт узла, но он зарезервирован для

присоединения в качестве узла к концентратору более высокого уровня.

Нисходящие порты служат для присоединения узлов, в том числе и

концентраторов нижнего уровня. Каждый порт концентратора может быть

сконфигурирован для работы в нормальном режиме или в режиме монитора. Порт,

сконфигурированный для работы в нормальном режиме, передает только те

кадры, которые предназначены узлу, подключенному к данному порту. Порт,

сконфигурированный для работы в режиме монитора, передает все кадры,

обрабатываемые концентратором. Такой порт может использоваться для

подключения анализатора протоколов.

Узел представляет собой компьютер или коммуникационное устройство

технологии 100VG-AnyLAN - мост, коммутатор, маршрутизатор или концентратор.

Концентраторы, подключаемые как узлы, называются концентраторами 2-го и 3-

го уровней. Всего разрешается образовывать до трех уровней иерархии

концентраторов.

Связь, соединяющая концентратор и узел, может быть образована либо 4

парами неэкранированной витой пары категорий 3, 4 или 5 (4-UTP Cat 3, 4,

5), либо 2 парами неэкранированной витой пары категории 5 (2-UTP Cat 5),

либо 2 парами экранированной витой пары типа 1 (2-STP Type 1), либо 2

парами многомодового оптоволоконного кабеля.

Варианты кабельной системы могут использоваться любые, но ниже будет

рассмотрен вариант 4-UTP, который был разработан первым и получил

наибольшее распространение.

В заключение раздела приведем таблицу, составленную компанией Hewlett-

Packard, в которой приводятся результаты сравнения этой технологии с

технологиями 10Base-T и 100Base-T.

|Характеристика |10Base-T |100VG-AnyLAN |100Base-T |

|Топология |- |- |- |

|Максимальный |2500 м |8000 м |412 м |

|диаметр сети | | | |

|Каскадирование |Да; 3 |Да; 5 уровней |Два |

|концентраторов |уровня | |концентратора|

| | | |максимум |

|Кабельная |- |- |- |

|система | | | |

|UTP Cat 3,4 |100 м |100 м |100 м |

|UTP Cat 5 |150 м |200 м |100 м |

|STP Type 1 |100 м |100 м |100 м |

|Оптоволокно |2000 м |2000 м |412 м |

|Производительнос|- |- |- |

|ть | | | |

|При длине сети |80% |95% |80% |

|100 м |(теоретичес|(продемонстрирова|(теоретическа|

| |кая) |нная) |я) |

|При длине сети |80% |80% |Не |

|2500 м |(теоретичес|(продемонстрирова|поддерживаетс|

| |кая) |нная) |я |

|Технология |- |- |- |

|Кадры IEEE 802.3|Да |Да |Да |

|Кадры 802.5 |Нет |Да |Нет |

|Метод доступа |CSMA/CD |Demand Priority |CSMA/CD + |

| | | |подуровень |

| | | |согласования |

| | | |(Reconciliati|

| | | |on sublayer) |

3 Стек протоколов технологии 100VG-AnyLAN

Структура стека протоколов технологии 100VG-AnyLAN согласуется с

архитектурными моделями OSI/ISO и IEEE, в которых канальный уровень

разделен на подуровни. Cтек протоколов технологии 100VG-AnyLAN состоит из

подуровня доступа к среде (Media Access Control, MAC), подуровня,

независящего от физической среды (Physical Media Independent, PMI) и

подуровня, зависящего от физической среды (Physical Media Dependent, PMD).

4 Функции уровня MAC

Функции уровня МАС включают реализацию протокола доступа Demand

Priority, подготовки линии связи и формирования кадра соответствующего

формата.

Метод Demand Priority (приоритетный доступ по требованию) основан на

том, что узел, которому нужно передать кадр по сети, передает запрос

(требование) на выполнение этой операции концентратору. Каждый запрос может

иметь либо низкий, либо высокий приоритеты. Высокий приоритет отводится для

трафика чувствительных к задержкам мультимедийных приложений.

Высокоприоритетные запросы всегда обслуживаются раньше

низкоприоритетных. Требуемый уровень приоритета кадра устанавливается

протоколами верхних уровней, не входящими в технологию 100VG-AnyLAN,

например, Real Audio, и передается для отработки уровню МАС.

Концентратор уровня 1 постоянно сканирует запросы узлов, используя

алгоритм кругового опроса (round-robin). Это сканирование позволяет

концентратору определить, какие узлы требуют передачи кадров через сеть и

каковы их приоритеты.

В течение одного цикла кругового сканирования каждому узлу разрешается

передать один кадр данных через сеть. Концентраторы, присоединенные как

узлы к концентраторам верхних уровней иерархии, также выполняют свои циклы

сканирования и передают запрос на передачу кадров концентратору.

Концентратор нижнего уровня с N портами имеет право передать N кадров в

течение одного цикла опроса.

Каждый концентратор ведет отдельные очереди для низкоприоритетных и

высокоприоритетных запросов. Низкоприоритетные запросы обслуживаются только

до тех пор, пока не получен высокоприоритетный запрос. В этом случае

текущая передача низкоприоритетного кадра завершается и обрабатывается

высокоприоритетный запрос. Перед возвратом к обслуживанию низкоприоритетных

кадров должны быть обслужены все высокоприоритетные запросы. Для того,

чтобы гарантировать доступ для низкоприоритетных запросов в периоды высокой

интенсивности поступления высокоприоритетных запросов, вводится порог

ожидания запроса. Если у какого-либо низкоприоритетного запроса время

ожидания превышает этот порог, то ему присваивается высокий приоритет.

Процедура подготовки линии Link Training "обучает" внутренние схемы

концентратора и узла приему и передаче данных, а также проверяет

работоспособность линии, соединяющей концентратор и узел.

Во время подготовки линии концентратор и узел обмениваются серией

специальных тестовых кадров. Данная процедура включает функциональный тест

кабеля, дающий возможность убедиться в том, что кабель правильно соединяет

контакты разъемов и информация может быть корректно передана между

концентратором и узлом.

Процедура подготовки также позволяет концентратору автоматически узнать

информацию об узлах, подключенных к каждому порту. Кадры, получаемые

концентратором от узла во время подготовки, содержат данные о типе

устройства (конечный узел, концентратор, мост, маршрутизатор, анализатор

протокола и т.п.), режиме работы (нормальный или монитор), адресе узла,

присоединенного к данному порту.

Процедура подготовки инициируется узлом, когда узел или концентратор

впервые включаются или при первом присоединении узла к концентратору. Узел

или концентратор могут потребовать выполнения процедуры подготовки при

обнаружении ошибочной ситуации.

Уровень МАС получает кадр от уровня LLC и добавляет к нему адрес узла-

источника, дополняет поле данных байтами-заполнителями до минимально

допустимого размера, если это требуется, а затем вычисляет контрольную

сумму и помещает ее в соответствующее поле. После этого кадр передается на

физический уровень.

Список литературы

1. Н. Олифер, В. Олифер. Базовые технологии локальных сетей

2. Б. М. Каган. Электронные вычислительные машины и системы

3. Курс «Cisco Intеrnetworking technology overview».

4. Н. Олифер, В. Олифер. Высокоскоростные технологии ЛВС.

5. Спирин А. А. Введение в технику волоконно-оптических сетей.

6. Стэн Шатт. Мир компьютерных систем. - К: BHV, 1996

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6