Высокоскоростные сети (стр. 10 из 16)
Одно из самых больших достоинств FDDI - это высокая надежность. Обычно он состоит из двух или более колец. Каждая машина может получать и посылать сообщения своим двум соседям. Это схема позволяет функционировать сети даже если оборвали кабель. Когда кабель порван, устройства на обоих концах разрыва начинают работать как заглушка и система продолжает функционировать как одно кольцо, которое проходит через каждое устройство дважды.
Поскольку каждый конкретный путь однонаправлен и устройства передают данные в указанное время, то такая схема полностью исключает коллизии. Это позволяет FDDI достичь практически полной теоретической пропускной способности, которая фактически составляет 99% от теоретически возможной скорости передачи данных. Высокая надежность двойного кольца при условии всего выше сказанного заставляет потребителей продолжать покупать оборудование FDDI.
Локальные сети, несмотря на несомненные достоинства, несут в себе и ограничения, являющиеся обратной стороной их гибкости и дешевизны. Прежде всего, они связаны с тем, что сеть по своему определению - разделяемый ресурс, обязанный всем своим пользователям обеспечить адекватный сервис. Естественно, возникают проблемы, связанные с коллективным доступом к разделяемому ресурсу, вызывающие определенное, пусть даже фиксированное, время ожидания обслуживания, а иногда и отказ в обслуживании. Управление приоритетами полностью эту проблему не решает. Кроме того, необходимость маршрутизации, а также фиксированная длина атомов данных приводят к потерям производительности и избыточности. Да и передача больших массивов данных связана с потерями из-за фрагментации и высокой вероятности ошибок. Кроме того, традиционные локальные сети только-только добрались до рубежа в 100 Мбит/сек, когда как для передачи полноформатного сигнала телевидения высокой четкости (1024х768, 32 бита, 30 кадров/сек) необходима производительность 755 Мбит/сек.
В идеале, для задач, критичных к скорости и надежности, можно построить сеть, состоящую из двух узлов, работающих в дуплексном режиме, по сравнительно простому протоколу с минимальной избыточностью, и на оптическом кабеле, обеспечивающем приемлемую полосу пропускания. Недостаток такой сети налицо: она объединяет всего двух участников обмена, да и стоит изрядно. Тем не менее, есть немало приложений, когда можно заплатить такую цену. Например, если речь идет о взаимодействии внутри кластера высокопроизводительных рабочих станций или об обмене между кластером и интеллектуальным массивом накопителей. Такая технология получила название канала, а использование оптоволокна предопределило название Fibre Channel (FC).
Для создания стандарта Fibre Channel по инициативе компаний IBM, Sun и HP создана Fibre Channel Association.
FC - это технология, обеспечивающая высокоскоростной, двунаправленный асинхронный обмен между двумя точками. Для построения разветвленной сети используются коммутаторы соединений. Последовательный обмен позволяет при относительно малых затратах обеспечить значительную протяженность соединения. В отличие от других канальных архитектур, FC поддерживает сетевой обмен в формате IP. Так как нет необходимости в разделении передающей среды между несколькими абонентами, для каждого соединения используется вся производительности канала.
Декларированные скорости обмена для линий связи лежать в диапазоне 100 Мбит/сек - 1Гбит/сек. Длина каждой такой линии - до 10 км. Двунаправленность канала, в случае сбалансированной загрузки, обеспечивает удвоенную производительность.
Кроме взаимодействия точка-точка FC поддерживает коммуникационные протоколы FDDI и IP. Поддерживается и обмен с устройствами SCSI, что весьма существенно при работе с массовой памятью. Таким образом, подключенному к FC-линку узлу доступны не только абоненты FC, но и взаимодействие с локальными и глобальными сетями.
FC-технология предоставляет три класса обслуживания. В отличие от традиционных сетей, любой класс обслуживания доступен всего на двух узлах. Кроме того, каждый класс обслуживания может быть интегрирован с сервисами других протоколов.
Класс 1 - это физическое соединение или система с коммутацией соединений.
Класс 2 - коммутация пакетов без установления соединений, когда обеспечивается гарантированная передача с подтверждением о приеме.
Класс 3 - широконаправленное вещание без установления соединений и подтверждения получения.
Поддерживается также смешанный режим, Intermix. В этом режиме вся полоса канала выделяется под прямое соединение, но допускается его разделение передачами без установления соединений, когда некоторая часть полосы свободна. Смешанный режим обеспечивает доступа даже к тем узлам, которые обладают большой активностью, требующей максимальной пропускной способности.
Для построения FC-сетей, в основном, применяются три топологии.
Первая, применяемая наиболее широко, основана на коммутации физических каналов и требует как минимум одного переключателя. Вторая - это простое соединение точка-точка. Третья, называемая "Управляемая петля" (Arbitrated Loop), не требует наличия переключателей и использует медленные кабели, поэтому обладает ограничениями по полосе пропускания и возможному удалению узлов.
Все соединения являются физическими и каждое из них имеет фиксированные концы, определяемые в момент инициализации соответствующих узлов. В качестве узла может выступать интерфейс внешней сети, например ATM или FDDI.
В явном виде протокол спецификацией FC не определяется. Считается, что операционной системе уже известны адреса всех устройств, подключенных к FC, а вопрос взаимодействия возможен непосредственно на обслуживающие узлы программы.
Ретрансляция кадров (frame relay, FR) - это метод доставки сообщений в сетях передачи данных (СПД) с коммутацией пакетов (в отличие от СПД с коммутацией каналов и сообщений). Первоначально разработка стандарта FR ориентировалась на цифровые сети интегрированного обслуживания (ISDN - Integrated Services Digital Networks), однако позже стало ясно, что FR применим и в других СПД (здесь под данными понимается любое сообщение, представленное в цифровой форме). К числу достоинств метода прежде всего необходимо отнести малое время задержки, простой формат кадров, содержащих минимум управляющей информации, и независимость от протоколов верхних уровней ЭМВОС.
В настоящее время разработкой и исследованием стандартов FR занимаются три организации:
Frame Relay Forum (FRF) - международный консорциум, включающий в себя свыше 300 поставщиков оборудования и услуг, среди которых 3Com, Northern Telecom, Digital, Cisco, Netrix, Ascom Timeplex, Newbridge Networks, Zilog и др.; American National Standards Institute (ANSI, Американский национальный институт по стандартизации); Международный союз электросвязи (ITU-T).
Любой международный стандарт имеет (и всегда будет иметь) множество прикладных реализаций, что зачастую приводит к несовместимости аппаратно-программных средств разных производителей. Международные организации неоднократно пытались решить данную проблему. Результатом одной из таких попыток (предпринятой FRF) стал проект стандарта, включающего в себя спецификации ANSI, которые обязательны для выполнения членами FRF. В январе 1992 г. этот проект был доработан Техническим комитетом FRF и утвержден собранием членов FRF.
Логическая характеристика протокола FR
 |
FR является бит-ориентированным синхронным протоколом и использует "кадр" в качестве основного информационного элемента - в этом смысле он очень похож на протокол HDLC (High Level Data Link Control). Однако FR обеспечивает не все функции протокола HDLC; многие из элементов кадра HDLC исключены из основного формата кадра FR (в последнем адресное поле и поле управления HDLC совмещены в единое адресное поле). Структура кадра FR (рис.1) включает в себя следующие элементы.
Рисунок 1. Структура и формат кадра frame relay.
Одним из основных отличий протокола FR от HDLC является то, что он не предусматривает передачу управляющих сообщений (нет командных или супервизорных кадров, как в HDLC). Для передачи служебной информации используется специально выделенный канал сигнализации. Другое важное отличие - отсутствие нумерации последовательно передаваемых (принимаемых) кадров. Дело в том, что протокол FR не имеет никаких механизмов для подтверждения правильно принятых кадров.
Процедурная характеристика протокола FR
Протокол FR является весьма простым по сравнению с HDLC и включает в себя небольшой свод правил и процедур организации информационного обмена. Основная процедура состоит в том, что если кадр получен без искажений, он должен быть направлен далее по соответствующему маршруту. При возникновении проблем, связанных с перегрузкой сети FR, ее узлы могут отказываться от каких-либо кадров.
Узлам сети FR разрешено уничтожать искаженные кадры, не уведомляя об этом пользователя. Искаженным считается кадр, которому присущ какой-либо из следующих признаков:
нет корректного ограничения флагами;
имеется менее пяти октетов между флагами;
нет целого числа октетов после удаления бит обеспечения прозрачности; наличествует ошибка в FCS;
искажено поле адреса (для случая, когда проверка не выявила ошибки в FCS);
содержится несуществующий DLCI;
превышен допустимый максимальный размер (в некоторых вариантах реализации стандартов FR возможна принудительная обработка кадров, превышающих допустимый максимальный размер).
Для FR характерно:
заполнение канала связи комбинацией "флаг" при отсутствии данных для передачи;