Станции FDDI

 

"Станции Класса В" или "станции, подключаемые к одному кольцу" (SAS) подсоединены к одной кольцевой сети; "станции класса А" или "станции, подключаемые к двум кольцам" (DAS) подсоединены к обеим кольцевым сетям. SAS подключены к первичному кольцу через "концентратор", который обеспечивает связи для множества SAS. Koнцентратор отвечает за то, чтобы отказ или отключение питания в любой из SAS не прерывали кольцо. Это особенно необходимо, когда к кольцу подключен РС или аналогичные устройства, у которых питание часто включается и выключается.
 

 FDDI использует логическую топологию - двойное кольцо. Станции двойного подключения (dual-attached или DAS) подсоединяются к обоим кольцам. DAS имеют два порта: А - для приема сигнала из главного кольца и B - для передачи сигнала в главное кольцо. Станции могут также иметь несколько М-портов - для подключения станций одиночного подключения (single-attached или SAS). Узлы, имеющие М-порты, также называют концентраторами. Последовательность, в которой станции получают доступ к среде для передачи данных детерминированна. При инициализации кольца генерируется специальный кадр token, который отвечает за право передачи. Он непрерывно проходит по кольцу от одного узла к другому. Когда станция должна передать данные по сети, она захватывает Token (маркер), передает данные в FDDI кадрах и затем генерирует Token. Более подробно эта система будет расмотрена в разделе Маркерный метод доступа

 Станции FDDI

Каждый узел FDDI обязан иметь как минимум один модуль доступа к среде MAC (media access control).
 
• SAS.
1. Обычно подключаются к кольцу через коцентратор.
2. Имеют один порт который работает на прием и на передачу.
рис. 5 "SAS"  
• DAS. Обычно подключаются к кольцу через 2 порта (A и B), оба имеют возможность принимать и передавать. Это позволяет подключаться к двум кольцам.
рис. 6 "DAS"  
 

Концентраторы FDDI.

Концентраторы позволяют SAS и DAS узлам подключаться к двойному FDDI кольцу. Концентраторы имеют М (master) порты для подключения SAS и DAS портов, а также могут сами иметь SAS и DAS порты см. Рис 7. Данное каскадирование называют кольцом деревьев. рис. 7 "Концентратор"

Только FDDI технология имеет возможность замыкать обрывы на физическом уровне. FDDI концентраторы продолжают работать при обрыве или отсоединении станции от М, А или В порта. Это возможно благодаря динамическому реконфигурированию его портов; см. Рис. 8.
 

Рис. 8. Обрыв А порта.

Если FDDI концентратор имеет А и В порты, его называют концентратор с двойным подключением (DAC dual attached concentrator); если один S порт - концентратор с одним подключением (SAC single attached concentrator) и если имеет только М порты - концентратор с нулевым подключением (NAC null attached concentrator).
 
 

 Типы узлов и правила их соединения в сеть

 Одиночное и двойное присоединение к сети

Очевидно, что станция может использовать свойства отказоустойчивости, обеспечиваемые наличием двух колец FDDI, только при ее двойном подключении.

Как видно из рисунка 10, реакция станций на обрыв кабеля заключается в изменении внутренних путей передачи информации между отдельными компонентами станции.

Количество MAC-узлов у станции

Станции, которые имеют один MAC-узел, называются SM (Single MAC) станциями, а станции, которые имеют два MAC-узла, называются DM (Dual MAC) станциями.

Возможны следующие комбинации типов присоединения и количества MAC-узлов:
 

SM/SA	Станция имеет только один МАС-узел и присоединяется только к первичному кольцу. Станция не может принимать участие в образовании общего кольца из двух
SM/DA	Станция имеет один MAC-узел и присоединяется сразу к первичному и вторичному кольцам. В нормальном режиме она может принимать данные только по первичному кольцу, используя второе для отказоустойчивой работы.
DM/DA	Станция имеет два MAC-узла и присоединена к двум кольцам. Может (потенциально) принимать данные одновременно по двум кольцам (полнодуплексный режим), а при отказах участвовать в реконфигурации колец.
DM/SA	Станция имеет два MAC-узла, но присоединена только к первичному кольцу. Запрещенная комбинация для конечной станции, специальный случай работы концентратора.

 
 

Типы портов станций и концентраторов FDDI и правила их соединения

Соединение портов S - S является допустимым, так как создает изолированное первичное кольцо, соединяющее только две станции, но обычно неиспользуемым.

Соединение портов M - M является запрещенным, а соединения A-A, B-B, A-S, S-A, B-S, S-B - нежелательными, так как создают неэффективные комбинации колец.

Соединение Dual Homing

Такое подключение показано на рисунке 12.

На нем два концентратора, DAC4 и DAC5, подключены к концентраторам DAC1, DAC2 и DAC3 по схеме Dual Homing.

Концентраторы DAC1, DAC2 и DAC3 подключены обычным способом к обеим кольцам, образуя корневую магистраль сети FDDI. Обычно такие концентраторы называют в англоязычной литературе rooted concentrators.

Концентраторы DAC4 и DAC5 подключены по древовидной схеме. Ее можно было бы образовать и с помощью концентраторов SAC4 и SAC5, которые бы в этом случае подключались бы к М-порту корневых концентраторов с помощью порта S.

Подключение DAC-концентраторов по древовидной схеме, но с использованием Dual Homing, позволяет повысить отказоустойчивость сети, и сохранить преимущества древовидной многоуровневой структуры.
 

Концентратор DAC4 подключен по классической схеме Dual Homing. Эта схема рассчитана на наличие у такого концентратора только одного MAC-узла. При подключении портов A и B концентратора DAC4 к портам М концентратора DAC1 между этими портами устанавливается физическое соединение, которое постоянно контролируется физическим уровнем PHY. Однако, в активное состояние по отношению к потоку кадров по сети переводится только порт B, а порт A остается в резервном логическом состоянии. Предпочтение, отдаваемое по умолчанию порту В, определено в стандарте FDDI.

При некорректной работе физического соединения по порту B концентратор DAC4 переводит его в резервное состояние, а активным становится порт А. После этого порт В постоянно проверяет физическое состояние его линии связи, и, если оно восстановилось, то он снова становится активным.

Концентратор DAC5 также включен в есть по схеме Dual Homing, но с более полными функциональными возможностями по контролю соединения резервного порта А. Концентратор DAC5 имеет два узла MAC, поэтому не только порт В работает в активном режиме в первичном кольце, передавая кадры первичному MAC-узлу от порта М концентратора DAC3, но и порт А также находится в активном состоянии, принимая кадры от того же первичного кольца, но от порта М концентратора DAC2. Это позволяет вторичному MAC-узлу постоянно отслеживать логическое состояние резервной связи.

Необходимо заметить, что устройства, поддерживающие режим Dual Homing, могут быть реализованы несколькими различными способами, поэтому может наблюдаться несовместимость этих режимов у различных производителей.

 Отказоустойчивость сетей FDDI

В случае какого-либо вида отказа, когда часть первичного кольца не может передавать данные (например, обрыв кабеля или отказ узла), первичное кольцо объединяется со вторичным (рис. 13), образуя вновь единое кольцо. Этот режим работы сети называется Wrap, то есть "свертывание" или "сворачивание" колец. Операция свертывания производится силами концентраторов и/или сетевых адаптеров   FDDI  . Для упрощения этой процедуры данные по первичному кольцу всегда передаются против часовой стрелки, а по вторичному - по часовой. Поэтому при образовании общего кольца из двух колец передатчики станций по-прежнему остаются подключенными к приемникам соседних станций, что позволяет правильно передавать и принимать информацию соседними станциями.

В стандартах   FDDI   отводится много внимания различным процедурам, которые позволяют определить наличие отказа в сети, а затем произвести необходимую реконфигурацию. Сеть   FDDI   может полностью восстанавливать свою работоспособность в случае единичных отказов ее элементов. При множественных отказах сеть распадается на несколько не связанных сетей.

Рис. 13 Реконфигурация колец  FDDI  при отказе

Маркерный метод доступа

Станция может начать передачу своих собственных кадров данных только в том случае, если она получила от предыдущей станции специальный кадр - токен доступа (рисунок 14, б). 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. Если же в момент принятия токена у станции нет кадров для передачи 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 .
 

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 над   FDDI   уровня (например, IP), а затем передает исходный кадр по сети последующей станции (рисунок 14, г). 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 (рисунок 14, д). 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.

Формат кадра.

• PA --- Преамбула (Preamble): 16 или более пустых символов.
• SD --- Стартовый разделитель (Starting Delimiter): Символы 'J' и 'K'.
• FC --- Frame Control: 2 символа, отвечающие за тип информации в поле INFO
• DA --- Адрес назначения (Destination Address): 12 символов, показывающие кому адресован кадр.
• SA --- Адрес источника (Source Address): 12 символов, показывающие адрес отправителя кадра.
• INFO --- Поле данных (Information Field): 0 до 4478 байтов информации.
• FCS --- Контрольная сумма (Frame Check Sequence): 8 символов CRC.
• ED --- Конечный разделитель (Ending Delimiter): символ 'T'.

FS --- Конец кадра (End of Frame Sequence): 3 символа индикатора.

Понятия символ и байт будут рассмотрены далее (Кодирование символов)

Формат маркера.

• PA --- Преамбула (Preamble): 4 или более пустых символов.
• SD --- Стартовый разделитель (Starting Delimiter): Символы 'J' и 'K'.
• FC --- Frame Control: 2 символа, отвечающие за тип маркера.
• ED --- Конечный разделитель (Ending Delimiter): два символа 'T'.

Передача бит.

В FDDI используется простая схема - изменение соответствует "1", постоянство "0". Приблизительно каждые 8 нс. станция проверяет состояние света от соседней станции и если состояние изменилось, то"1" иначе - "0".