Знания

Оптоволоконный распределенный интерфейс данных (FDDI) – это технология локальной сети со скоростью 100 Мбит/с, основанная на оптоволоконной-оптической передаче, синхронизированном-доступе к среде с использованием токенов и двух кольцах,-вращающихся в противоположных направлениях. Он стал важным для кампусных и магистральных сетей, поскольку сочетал в себе гораздо более высокую пропускную способность, чем ранние версии Ethernet, со встроенным-способом восстановления после некоторых сбоев каналов или станций.

Сегодня FDDI — это в основном устаревшая технология. Несмотря на это, он по-прежнему полезен для понимания конструкции отказоустойчивого кольца, доступа к сети на основе токенов и перехода от ранних высокоскоростных-скоростныхоптоволоконные сетик современному коммутируемому Ethernet.

Краткий обзор FDDI

Обзор IEEE FDDIописывает эту технологию как стандарт локальной сети со скоростью 100 Мбит/с, использующий оптоволокно, доступ по временным-токенам и архитектуру с двойным счетчиком-вращающихся колец. Эта комбинация объясняет как ее преимущество в производительности в конце 1980-х и начале 1990-х годов, так и ее репутацию производителя отказоустойчивых магистральных сетей.

Как работает FDDI?

FDDI контролирует доступ к общему кольцу с помощью циркулирующего токена. Станция не просто передает, когда захочет. Вместо этого он ждет подходящей возможности использовать токен, отправляет разрешенный трафик, а затем разрешает доступ к сети для продолжения доступа по кольцу.

1. Токен в обращении

Маркер перемещается от станции к станции по логическому кольцу. Станция, которой нечего передавать, позволяет продолжать. Это обеспечивает упорядоченный доступ без конфликтов, связанных с ранним общим Ethernet.

2. Станция получает возможность передачи.

Когда у станции есть данные для отправки и правила синхронизации разрешают передачу, она захватывает доступный токен и помещает один или несколько кадров в кольцо. Другие станции пересылают кадр по мере его прохождения по сети.

3. Пункт назначения копирует кадр.

Пункт назначения распознает свой адрес и копирует кадр. FDDI также определяет индикаторы состояния кадра-, которые могут показать, был ли распознан адрес назначения и был ли скопирован кадр.

4. Доступ продолжается по всему кольцу

После окончания возможности передачи доступ по токену становится доступен для других станций. Результатом является контролируемый цикл, а не неограниченная борьба за среду.

Временной токен и TTRT

FDDI – это не просто сеть передачи-токенов. Его MAC используетвременной-токенмеханизм, управляемый концепцией, называемойЦелевое время ротации токена (TTRT). TTRT помогает установить ожидаемую частоту возврата токена и время передачи. Это делает поведение доступа более предсказуемым под нагрузкой.

Именно поэтому FDDI не следует рассматривать как другое название IEEE 802.5 Token Ring. В текущих материалах IEEE по FDDI подход-доступа к среде обитания прослеживается на методе временных-токенов, связанном с технологией токен-шины IEEE 802.4.

Синхронный и асинхронный трафик

FDDI определяет как синхронную, так и асинхронную передачу. Синхронный трафик может получать выделенную мощность, тогда как асинхронный трафик использует доступную мощность в соответствии с правилами маркеров и приоритетов. Для IP-сетей:RFC 1188определяет асинхронные кадры LLC с использованием неограниченных токенов для обеспечения совместимости.

Почему FDDI использует два кольца?

Наиболее узнаваемой частью FDDI является еготопология с двумя-кольцами. Первичное и вторичное кольца вращаются в противоположных направлениях. Во время нормальной работы основное кольцо передает обычный трафик, а второе кольцо обеспечивает альтернативный физический путь.

Дело не в том, чтобы удвоить нормальную пропускную способность до 200 Мбит/с. Второе кольцо представляет собой в первую очередь механизм устойчивости в стандартной конструкции с двумя-кольцами.

Что происходит, когда ссылка не работает?

Представьте себе, что оптоволоконный путь между двумя-устройствами с двойным подключением перерезан. Если бы сеть зависела от одного непрерывного кольца, этот разрыв мог бы разделить сеть. Вместо этого FDDI может объединить основной и дополнительный пути вокруг отказавшего участка.

Упаковка колец

Этот процесс восстановления известен какупаковка колец. Устройства, соседние с местом повреждения, изменяют конфигурацию двух встречных-путей, так что оставшиеся рабочие участки образуют непрерывное логическое кольцо. IEEE определяет упаковку как центральную часть отказоустойчивости FDDI.

Такое поведение было особенно ценным в магистралях кампуса, где в противном случае отказ одного кабеля мог изолировать здания или большие группы пользователей. Это также помогает объяснить, почему FDDI появился в первых средах с высокой-доступностью иоптоволоконный-центр обработки данныхвзаимосвязи.

Сетевые компоненты FDDI: SAS, DAS и концентраторы

Не все устройства FDDI крепятся к кольцам одинаково. Основными концепциями крепления являются одиночные-станции, двойные-станции и концентраторы.

Одиночная-станция подключения (SAS)

A Одиночная-станция присоединенияобычно подключается через концентратор вместо прямого подключения к обоим магистральным кольцам. Это не позволяет обычной конечной точке стать существенной физической частью двойного-кольцевого пути.

Двойная-станция подключения (DAS)

A Двойная-станция крепленияподключается как к первичному, так и к вторичному кольцу. Таким образом, устройства, входящие в состав отказоустойчивой магистрали, могут напрямую участвовать в реконфигурации кольца.

Концентратор ФДДИ

A концентраторобеспечивает точки крепления для других станций, сохраняя при этом структуру магистральной сети. На практике при проектировании сети это позволило организовать соединения с конечными точками, не требуя, чтобы каждое подключенное устройство располагалось непосредственно в двойном кольце.

Где использовался FDDI?

FDDI был создан для эпохи, когда оптические сети со скоростью 100 Мбит/с обеспечивали существенное увеличение производительности по сравнению с системами Ethernet со скоростью 10 Мбит/с, обычно встречающимися в локальных сетях. Типичные развертывания включали:

• магистрали кампуса, соединяющие несколько зданий;
• магистральные сети, соединяющие низкоскоростные локальные сети подразделений-;
• взаимодействие серверов и вычислительных-систем;
• среды с высокой-доступностью, в которых используются резервные кольцевые пути;
• крупные институциональные сети, где большое значение имели оптическая дистанция и устойчивость.

В историческом описании IEEE среди областей применения FDDI конкретно указаны магистральные сети кампусов и соединения центров обработки данных-. Физическая инфраструктура в таких сетях по-прежнему зависела от знакомых оптических проблем, таких как состояние разъема, потери, непрерывность и исправность кабеля, которые остаются центральными длятестирование оптоволоконного-кабелясегодня.

Архитектура FDDI и уровни OSI

Принято говорить, что FDDI работает на уровнях OSI 1 и 2. Это полезное сокращение, но семейство стандартов легче понять, если разделить его на основные функции:PMD, PHY, MAC и SMT.

PMD: зависит от физической среды

Зависимость от физической среды (PMD)охватывает часть физического уровня, обращенную к среде-, включая оптический интерфейс, используемый для передачи и приема сигналов.

PHY: протокол физического уровня

Протокол физического уровня (PHY)обрабатывает функции физической сигнализации над интерфейсом, специфичным для среды-. PMD и PHY вместе образуют основной физический-уровень.

MAC: контроль доступа к среде передачи данных

Контроль доступа к среде передачи (MAC)обрабатывает-доступ на основе токенов, передачу кадров, адресацию и другие-задачи по каналам передачи данных, связанные с совместным использованием кольца.

SMT: Управление станцией

Управление станцией (SMT)координаты станции, порта, присоединения, пути и поведения-управления кольцом. SMT — это функция управления в архитектуре FDDI, а не обычная передача пользовательских-данных.

В старой документации IETF семейство стандартов FDDI описывается с точки зрения PMD, PHY, MAC и SMT, при этом IEEE 802.2 LLC обеспечивает оставшуюся службу канала передачи данных-над MAC FDDI.

Размер кадра FDDI и IP MTU

FDDI передает данные в кадрах, содержащих управляющую информацию, адреса назначения и источника, данные более высокого-уровня, информацию-проверки ошибок, а также поля окончания или состояния. IP-трафик через FDDI использует инкапсуляцию LLC/SNAP и длинные-48-битные адреса.

Полезным техническим различием является разница междумаксимальная длина кадра FDDIиIP MTU. В RFC 1188 указано, что спецификация FDDI MAC допускает максимальный размер кадра в 9000 символов или4500 октетов. После учета служебных данных канального-уровня и места для вариаций MAC RFC определяет IP MTU равным4352 октета.

Таким образом, максимальный размер кадра в 4500 октетов не означает, что IP-пакет может использовать все 4500 октетов в качестве полезной нагрузки.

FDDI против Ethernet против Token Ring

И FDDI, и Token Ring используют доступ на основе токенов-, но это разные технологии с разными правилами синхронизации и физической конструкцией. Механизм временных-токенов FDDI, скорость 100 Мбит/с и устойчивость к сбоям в двух-кольцах сыграли центральную роль в ее роли в качестве базовой технологии.

Ethernet пошел по другому пути. Ранний общий Ethernet зависел от конкуренции, но это семейство развивалось за счет коммутации, полнодуплексных каналов, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet и гораздо более высоких скоростей. Для читателей, сравнивающих современные варианты оптических локальных сетей, эта более широкая эволюция также отражена в сегодняшнихоптоволоконный-оптический Ethernetразвертывания.

Преимущества ФДДИ

Высокая производительность для своей эпохи

При скорости 100 Мбит/с FDDI обеспечивала значительно большую пропускную способность магистральной сети, чем сети Ethernet со скоростью 10 Мбит/с, распространенные во время своего развития. Это сделало его привлекательным для агрегирования трафика из нескольких локальных сетей с более низкой-скоростью.

Встроенная-отказоустойчивость

Вторичное встречное-кольцо дало разработчикам сетей альтернативный путь устранения определенных сбоев, не требуя совершенно отдельной технологии резервирования.

Предсказуемый доступ к медиа

Доступ по временному-токену давал станциям контролируемый способ совместного использования полосы пропускания. Это было ценно в средах, где предсказуемый доступ под нагрузкой имел большее значение, чем более простая модель конкуренции раннего Ethernet.

Оптическая магистраль

Благодаря оптоволокну FDDI хорошо подходит для кампусов и зданий,-до-построения магистральных сетей. Для современных сетей выбор волокон теперь намного шире; аодномодовое и многомодовое оптоволокноболее актуально для сегодняшних решений по охвату, пропускной способности и установке, чем конкретное медиапланирование FDDI-.

Ограничения FDDI

Более сложная архитектура

Двойные кольца, синхронизированное-поведение токенов, управление станциями, несколько типов подключений и специализированные концентраторы сделали FDDI более сложной в проектировании и эксплуатации, чем многие сети Ethernet.

Специализированное оборудование

Организациям требовались интерфейсы и инфраструктура, совместимые с FDDI-. По мере расширения внедрения Ethernet у FDDI было меньше оборудования и экосистемы поддержки.

Его преимущество в скорости исчезло

Производительность FDDI на скорости 100 Мбит/с была впечатляющей, когда Ethernet обычно работал со скоростью 10 Мбит/с. Это преимущество ослабло, когда Fast Ethernet достиг того же класса 100 Мбит/с, и исчезло еще больше с появлением Gigabit Ethernet.

Почему Ethernet заменил FDDI?

FDDI не была вытеснена из-за того, что ее основные разработки перестали работать. Конкурентная среда изменилась.

Первый,Fast Ethernet достиг скорости 100 Мбит/с, что лишит FDDI большей части преимущества в скорости. История Ethernet IEEE идентифицирует IEEE 802.3u как поправку, которая ввела Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с.

Второй,Gigabit Ethernet поднял производительность до 1 Гбит/с.Стандарт IEEE 802.3z-1998определяет работу Ethernet со скоростью 1000 Мбит/с и регистрирует одобрение совета директоров в июне 1998 года.

В-третьих, Ethernet выиграл от быстро расширяющейся экосистемы медных и оптоволоконных сетей, коммутаторов, сетевых интерфейсов, инструментов управления и все более высоких скоростей. IEEEистория стандартов Ethernetпоказывает, как технология развивалась от первых общедоступных медиасистем до Fast Ethernet, Gigabit Ethernet и более поздних мульти-гигабитных поколений.

Как только Ethernet смог соответствовать или превосходить производительность FDDI, вписываясь в то же самое более широкое семейство Ethernet, которое уже используется во всех корпоративных сетях, развертывание отдельной экосистемы FDDI стало труднее оправдать.

Используется ли FDDI сегодня?

Для новых развертываний локальных сетей и магистралей FDDI, как правило, является устаревшей технологией, а не практичным выбором. Современный Ethernet обеспечивает гораздо более высокие скорости передачи данных, широкую совместимость, широкодоступное оборудование и зрелые инструменты управления.

Электрический токРабочая группа IEEE 802.3 Ethernetпродолжает разрабатывать стандарты и проекты со скоростью сотен гигабит в секунду и выше, демонстрируя, как далеко Ethernet продвинулся за пределы уровня производительности 100 Мбит/с, который когда-то делал FDDI исключительным.

FDDI по-прежнему может иметь значение, когда инженеры сталкиваются с устаревшей инфраструктурой, старой сетевой документацией или историческими системами. Он также полезен при обучении сетевым технологиям, поскольку дает наглядный пример того, как применялись избыточность, детерминированные концепции доступа и физическая топология до того, как коммутируемый Ethernet стал доминировать.

Для существующей оптической инфраструктуры планирование сети, скорее всего, будет включать в себя современныеподключение к дата-центру, коммутация Ethernet, типы волокон, трансиверы и структурированные кабельные системы, чем новые установки FDDI.

Что такое CDDI?

CDDI, или Медный распределенный интерфейс данных, — это медный-носитель, родственник FDDI. Он сохраняет логическую сеть в стиле FDDI-и доступ по токенам, при этом в некоторых реализациях используется медная витая-пара вместо оптического волокна.

Сегодня это в основном историческая тема.RFC 2467, который определяет IPv6 вместо FDDI, явно отмечает, что использование термина FDDI включает CDDI.

Часто задаваемые вопросы о FDDI

FDDI — это технология LAN или MAN?

FDDI был стандартизирован как технология локальной сети. Его оптическая дальность и магистральная роль позволили ему охватить большие кампусы и аналогичные распределенные среды, но его линия стандартов ориентирована на LAN-.

Какие уровни OSI использует FDDI?

FDDI обеспечивает функции физического-уровня и часть MAC уровня канала передачи данных. Его стандартная архитектура обычно описывается через PMD, PHY, MAC и SMT, с LLC над MAC FDDI.

Что такое TTRT в FDDI?

Целевое время вращения токена — это значение времени, используемое системой синхронизированных-токенов FDDI для управления ожидаемой ротацией и возможностями передачи токенов. Это помогает сети распределять емкость и ограничивать поведение доступа к токенам.

Что такое MTU FDDI?

Для IP через FDDI в RFC 1188 указан MTU, равный4352 октета. Это меньше, чем максимальный размер кадра FDDI в 4500-октетов, поскольку поля канального уровня и служебные данные протокола также занимают пространство.

Может ли FDDI работать с медью?

Первоначальное название и общие варианты развертывания основаны на оптоволокне, но CDDI расширил тот же общий сетевой подход на медную среду. CDDI сейчас в основном актуален как часть истории FDDI.

Почему FDDI все еще имеет значение

FDDI больше не является основным сетевым выбором, но остается полезным примером в сетевой инженерии. Ее конструкция показывает, как локальная сеть может сочетать контролируемый доступ к среде с резервированием физических-путей, а ее упадок показывает, что сама по себе техническая сложность не определяет, какая сетевая технология станет доминирующей. Стоимость, размер экосистемы, совместимость, простота эксплуатации и темпы разработки стандартов имеют не меньшее значение.