Основы работы компьютерной сети 6 (стр. 17 из 31)
Fiber Distributed Data Interface
Fiber Distributed Data Interface (FDDI) — это спецификация, которая описывает высокоскоростную (100 Мбит/с) сеть с передачей маркера топологии «кольцо» на основе оптоволокна. Она разработана комитетом ANSI ХЗТ9.5 и опубликована в 1986 г. Спецификация FDDI предназначалась для высокопроизводительных компьютеров, которым не хватало полосы пропускания существующих архитектур — 10 Мбит/с Ethernet или 16 Мбит/с Token Ring.
FDDI обеспечивает высокоскоростную связь между сетями различных типов. Ее допустимо применять в сетях городского масштаба (MAN): она соединяет сети в черте города высокоскоростным оптоволоконным кабелем. Однако длина кольца имеет ограничение — до 100 км (62 мили), поэтому FDDI не может претендовать на роль технологии построения ГВС.
Сети в высокопроизводительных средах используют FDDI для соединения больших компьютеров и мини-компьютеров в традиционных компьютерных залах. Иногда их называют «back-end» сетями. Такие сети обслуживают очень интенсивную (по сравнению с интерактивной связью) передачу файлов. Мини-компьютеру или персональному компьютеру для связи с мэйнфреймом часто необходимо постоянное использование среды передачи в реальном времени. Более того, иногда им требуется непрерывный доступ к носителю в течение продолжительного периода.
FDDI выступает в качестве магистральной сети, к которой можно подключить ЛВС низкой производительности. Подключать все оборудование фирмы, обрабатывающее информацию, к одной ЛВС — не самое мудрое решение. Так можно перегрузить сеть, а сбой какого-либо компонента остановит обработку всех данных на предприятии.
Локальные сети, которым необходима высокая скорость передачи данных и относительно большая полоса пропускания, часто работают через каналы связи FDDI. Это сети, состоящие из инженерных рабочих станций и компьютеров, на которых выполняются интенсивно использующие сеть приложения, такие, как видеообработка, системы автоматизированного проектирования и системы управления производством.
Любое учреждение, нуждающееся в высокоскоростной сетевой обработке, может установить FDDI. Ведь при подготовке к различного рода презентациям, совещаниям и т. д. даже в небольших коммерческих фирмах требуется вычертить графики и создать другие документы, что нередко вызывает перегрузку сети.
Хотя FDDI использует стандартную систему передачи маркера, существуют некоторые различия между этим процессом в сетях FDDI и 802.5. В сети FDDI компьютер может захватить маркер на определенное (ограниченное) время и за это время передать столько кадров, сколько успеет. Завершив передачу, компьютер освобождает маркер.
Поскольку компьютер, закончив передачу, сразу же освобождает маркер, могут остаться несколько кадров, одновременно циркулирующих по кольцу. Это объясняет, почему сеть FDDI обеспечивает более высокую производительность, чем сеть Token Ring, по которой разрешено циркулировать только одному кадру.
При топологии «двойное кольцо», которая поддерживает 500 компьютеров при общей длине кольца в 100 км (62 мили), FDDI функционирует со скоростью 100 Мбит/с.
FDDI основана на технологии совместного использования сети. Это означает, что одновременно имеют право передавать данные несколько компьютеров. Хотя FDDI работает со скоростью 100 Мбит/с, технология совместного использования сети может стать причиной ее перегрузки. Например, если 10 компьютеров начнут передавать данные со скоростью 10 Мбит/с каждый, общий поток будет равен 100 Мбит/с. А при передаче видео- или мультимедиаданных среда передачи (даже со скоростью 100 Мбит/с) тем более станет потенциально «узким» местом системы.
FDDI использует систему передачи маркеров в «двойном кольце». Одно «кольцо» называется основным, другое — дополнительным.
Обычно данные передаются только по основному «кольцу». Если в кабеле происходит сбой, сеть автоматически переконфигурируется, и данные, обходя разрыв кабеля, будут передаваться по дополнительному «кольцу» в противоположном направлении.
В сети FDDI компьютеры могут иметь соединение «точка-точка» с концентратором. Это означает, что сеть FDDI реализована с топологией «звезда» —«кольцо». Такое решение имеет свои достоинства:
• упрощается диагностика;
• используются возможности интеллектуальных концентраторов для сетевого управления и диагностики.
Все компьютеры в сети FDDI отвечают за мониторинг передачи маркера. Чтобы изолировать серьезные сбои в «кольце», FDDI использует метод, который называется «испускание маяка» (beaconing). Суть его такова. Компьютер, обнаруживший сбой, периодически посылает в сеть сигнал — маяк. Он будет посылать маяк до тех пор, пока не примет сигнал (маяк) от соседнего компьютера, предшествующего ему в «кольце». Этот процесс завершится только тогда, когда в «кольце» останется один-единственный компьютер, посылающий маяк, — тот, что находится непосредственно за неисправным участком.
Как показано на рисунке 80, компьютер 1 отказал. Компьютер 3 определяет сбой, начинает посылать маяк и делает это до тех пор, пока не примет сигнал от компьютера 2. Компьютер 2 будет передает маяк, пока не примет его от компьютера 1. Так как компьютер 1 неисправен, компьютер 2 продолжает посылать маяк. Этот сигнал указывает на то, что сбой произошел на компьютере 1.
Рисунок 80 - Для изоляции сбоя FDDI использует метод, который называется «испускание маяков»
Когда компьютер, посылающий маяк, в конце концов примет свой собственный маяк, он «догадается», что неисправность устранена, восстановит маркер, и сеть вернется к нормальной работе.
Основная среда передачи для FDDI — оптоволоконный кабель. Это означает, что сеть FDDI:
• нечувствительная к электромагнитным помехам;
• обладает повышенной защищенностью (оптоволоконный кабель не излучает сигнала, который может быть перехвачен, и к нему очень трудно незаметно подключиться);
Рисунок 81 - FDDI топологии “двойное кольцо”
Среди достоинств топологии «двойное кольцо» наиболее важное — избыточность. Одно «кольцо» используется для передачи данных, а второе является резервным. Если возникает проблема, например отказ «кольца» или разрыв кабеля, сеть автоматически перестраивается и продолжает передачу.
Существуют и ограничения: общая длина кабеля объединенных «колец» не должна превышать 200 км; к нему не разрешено подключение более 1 ООО компьютеров. К тому же, поскольку второе «кольцо» предназначено для защиты от сбоев, эти показатели необходимо поделить на два. Следовательно, каждая сеть FDDI ограничена 500 компьютерами и 100 км кабеля. И наконец, как минимум через каждые 2 км должен быть установлен повторитель.
Компьютеры могут подключаться к одному или к обоим «кольцам» FDDI. Компьютеры, подключенные к обоим «кольцам», называются станциями Класса А, а компьютеры, подключенные только к одному «кольцу», — станциями Класса В.
Если происходит сбой в сети, станции Класса А участвуют в переконфигурировании сети, а станции Класса В - не участвуют.
Рисунок 82 - FDDI с топологией “звезда-кольцо”
Ethernet – самая популярная сетевая технология на сегодняшний день. Технология была разработана в 70-х годах. В настоящее время термин Ethernet чаще всего используют для описания всех локальных сетей, работающих в соответствии с принципами множественного доступа (все станции имеют одинаковое право на доступ к среде) с контролем несущей и обнаружением коллизий.
Основной принцип, положенный в основу Ethernet – случайный метод доступа к разделяемой среде передачи данных. В качестве такой среды может использоваться тонкий или толстый коаксиальный кабель, витая пара, оптоволокно или радиоволны. В стандарте Ethernet строго зафиксирована топология электрических связей. Компьютеры подключаются к разделяемой среде в соответствии с типовой структурой “общая шина”. С помощью разделяемой во времени шины любые два компьютера могут обмениваться данными. Управление доступом к линии связи осуществляется специальными контроллерами – сетевыми адаптерами Ethernet. Каждый компьютер (сетевой адаптер) имеет уникальный адрес. Передача данных происходит со скоростью 10Мбит/с. Это величина пропускной способности сети Ethernet. Однако из-за возникающих коллизий реальная производительность не превышает 70% от теоретической.
Чаще всего при построении локальных сетей на основе Ethernet оптический кабель используется для формирования магистрали сети, в то время как витая пара применяется для подключения станций и серверов. Существует несколько основных спецификаций Ethernet: 10Base5, 10Base2, 10BaseT, 10BaseF, и каждая из них предусматривает те или иные ограничения на протяженность сегмента кабеля. Для создания более протяженной сети несколько кабелей могут соединяться с помощью повторителей, усиливающих сигналы.
Компьютер в сети Ethernet может передавать данные по сети, только если сеть свободна, то есть если никакой другой компьютер в данный момент не занимается обменом. Поэтому важной частью технологии Ethernet является процедура определения доступности среды.
После того как компьютер убедился, что сеть свободна, он начинает передачу, при этом “захватывает среду”. Время монопольного использования разделяемой среды одним узлом ограничивается временем передачи одного кадра. Кадр – это единица данных, которыми обмениваются компьютеры в сети Ethernet. Кадр имеет фиксированный формат и наряду с полем данных содержит различную служебную информацию. Существуют 4 основных разновидности кадров Ethernet: Ethernet Type II, Ethernet 802.3, Ethernet 802.2, Ethernet SNAP.