kryl_vych_seti

В стандарте Ethernet IEEE 802.3 минимальный размер кадра равен 64 байта. Время передачи кадра (время канала) равно 512 ВТ (Bit Time), что соответствует 512 мкс при скорости передачи 10 Мбит/с. При этом максимальная длина сети или максимальное расстояние между источником и приемником определяется из условия, что время круговой задержки, т. е. время, за которое сигнал доходит до удаленного узла и обратно, не должно превышать 512 ВТ, чтобы источник получил сигнал конфликта еще до окончания передачи кадра. В Fast Ethernet скорость передачи 100 Мбит/с, поэтому время передачи кадра длиной 64 байта будет 5,12 ВТ, но это соответствует уже 5,12 мкс, что привело к значительному уменьшению окна, в течение которого обнаруживается конфликт.

Для сохранения преемственности в стандарте Gigabit Ethernet те же самые минимальный и максимальный размеры кадра, что и в Ethernet и Fast Ethernet. Но при скорости передачи 1000 Мбит/с время передачи сокращаетcя настолько, что длина сети становится чрезвычайно малой. Для ее увеличения необходимо резко увеличить время канала. В данной сети оно соответствует времени передачи 512 байт (а не бит). Для поддержания совместимости со стандартами Ethernet и Fast Ethernet минимальный размер кадра не увеличен, но добавлено дополнительное поле которое называется ''расширением носителя".

8	6	6		2			4
Преамбула	DA		SA	L		Данные	FCS	Расширение
SFD				T				носителя
		64 байт (min)				1518 байт (max)
		512 байт (min)					1518 байт (max)

Рис. 2.3. Кадр Gigabit Etnernet

На рис. 2.3 изображен кадр Gigabit Ethernet. При этом введены следующие обозначения:

SFD – Start of Frame Delimiter–ограничитель начала кадра; DA – Destination Address–адрес назначения;

SA – Source Address–адрес источника;

L – длина поля данных (для кадра стандарта 802.3);

51

T – тип поля данных (для кадра Ethernet);

FCS – Frame Cheek Sequence – контрольная последовательность кадра.

2.3. Высокоскоростная сеть FDDI

Волоконно-оптическая интерфейсная ЛВС FDDI – это двухкольцевая ЛВС с маркерным способом доступа, которая в качестве физической среды использует волоконно-оптические линии связи . Сеть предназначена для обеспечения высокоскоростной (100 Мбит/с) связи между вычислительными машинами, периферийным оборудованием и т. д.

Часто сеть FDDI используют как средство связи между другими ЛВС, такими как Ethernet,Token Ring и т. д. Существует также вариант построения на медном кабеле (СDDI). Все варианты стандарта FDDI для разных типов передающей среды обеспечивают скорость передачи 100 Мбит/с. Преимуществом сетей FDDI является производительность, надежность и безопасность.

Скорость передачи 100 Мбит/с в 10 раз выше скорости в сетях Ethernet (10 Мбит/с) и в 6 раз выше максимальной скорости сетей Token Ring (16 Мбит/с).

Надежность (отказоустойчивость ) сетей FDDI обеспечивается применением двух колец передачи данных. В нормальном состоянии данные передаются только по основному кольцу (Primary Ring). При одиночном физическом разрыве, т. е. обрыве кабеля или при выходе из строя одной из станций, станции по обе стороны места разрыва автоматически переключают поток данных на резервное кольцо ( Secondary Ring) в направлении, противоположном направлению передачи по основному кольцу. Кроме того, можно дополнительно повысить надежность, если использовать оптический обходной переключатель OBS (Optical Bypass Switch). Целостность кольца сохраняется при выходе из строя станции с двойным подключением. Неисправная станция отключается, а резервное кольцо не задействуется.

При использовании оптоволоконных каналов связи сети FDDI имеют следующие преимущества по сравнению с другими сетями. Во-первых, между узлами сети большое расстояние. Станции могут находиться на расстоянии до 2 км друг от друга, общая длина кольца может достигать 200 км, число станций – до 1000. Применение одномодового кабеля и лазерных источников излучения позволяет увеличить расстояние меж-

52

ду станциями до 50 км. Во-вторых, эти сети мало чувствительны к электромагнитным помехам и обеспечивают большую защиту информации, так как оптоволоконный кабель имеет слабое излучение и перехват информации весьма затруднен. Кроме того, за счет гальванической развязки наблюдается большая защищенность оборудования, чем в других сетях.

Стандарт FDDI имеет следующие подуровни, соответствующие уровням 1 и 2 модели МОС.

1.Подуровень физического кодирования, зависящий от среды передачи (Physical Medium Dependent–PMD), который регламентирует:

характеристики оптоволоконного кабеля для передачи данных; типы коннекторов; мощность передатчика и т. д.

2.Подуровень физического уровня PHY ( Physical Sublayer ), который регламентирует:

способы кодирования и декодирования; систему синхронизации; набор управляющих символов.

3.Подуровень управления доступом к среде УДС ( Media Access Control-MAC), который регламентирует следующие процессы:

управление маркером; формирование кадров; адресацию; обнаружение ошибок;

восстановление после ошибок; распределение полосы пропускания между узлами сети.

4.Подуровень управления станцией (Station Management) действует на всех перечисленных подуровнях стандарта и описывает:

управление станциями и концентраторами; процессы инициализации и поддержания соединений между узлами; алгоритмы обнаружения ошибок; алгоритмы обработки аварийных ситуаций.

В качестве сред передачи в стандарте FDDI используются: оптоволоконный кабель с коннекторами типа MIC ( Media Interface

Connector), регламентируемый стандартом PMD;

экранированная витая пара проводов STP IBM Type 1 с коннекторами типа DВ9, регламентируемая стандартом CDDI;

53

неэкранированная витая пара проводов категории 5(UTP Level 5) с коннекторами RJ-45.

В стандарте используется схема кодирования 4В/5В на тактовой частоте 125 МГц с инвертированием сигнала без возврата к нулю, когда 4 бита преобразуются в последовательность в 5 бит по специальной таблице.

На рис. 2.4 изображен формат кадров сети: кадр данных КД и кадр маркера КМ.

КД	PA	SD	FC	DA	SA	INFO	FCD	ED	FC

КМ PA SD FC ED

Рис. 2.4. Формат кадра данных и кадра маркера

На рисунке приняты обозначения: PA – преамбула;

SD – стартовый разделитель ( начальный ограничитель – НО); FC – управляющее поле кадра (указатель кадра – УК);

DA – адрес получателя (АП);

SA – адрес отправителя (АО);

FCS – контрольная последовательность кадра (КПК);

ED – конечный разделитель (конечный ограничитель – КО); FS – статус кадра (состояние кадра – СК ).

Формат кадров подобен кадрам сетей Token Ring, но имеются некоторые отличия.

Формат поля УК имеет вид CLZZZZZZ, где: C – бит класса кадра (0 – асинхронный, 1 – синхронный); L – бит длины адреса (0–16-битный, 1–48-битный); FF – биты формата; ZZZZZZ – биты управления.

Таким образом, поле УК определяет тип кадра, длину полей адресов получателя и отправителя и управляющие функции кадра.

Подуровень МАС сети FDDI обеспечивает два вида сервиса: асинхронную и синхронную передачу информации. Синхронная передача обеспечивает гарантированное время доставки информации получателю и используется при наличии жестких требований к времени доставки информации. Асинхронная передача применяется при отсутствии жестких ограничений на время доставки информации.

54

Формат поля FS имеет вид

EAC…T,

где A – бит ''адрес распознан'', C – бит ''кадр скопирован '', E – бит ''ошибка обнаружена ''.

Поле FS может заканчиваться символом T.

Первые три позиции обязательны для каждого кадра данных; что касается конечного ограничителя, то он состоит из двух символов Т для кадра маркера и одного символа T для кадра данных.

Сеть имеет следующие основные устройства (рис. 2.5).

1.Концентратор с двойным подключением к магистрали (Dual Attachment Concentrator-DAS). Он реализует процесс восстановления кольца при нарушении целостности основного кольца путем подключения резервного кольца.

2.Концентратор с одиночным подключением (Single Attachment Concentrator-SAC). Он не подключается к основному кольцу, но всегда подключается к другому концентратору сети (на рис. 2.5 он подключен

кDAC).

3.Станция с двойным подключением к магистрали ( Dual Attachment Station-DAS). Она может участвовать в процессе восстановления после ошибок. На рис. 2.5 эта станция не показана.

4.Станция с одиночным подключением (Single Attachment StationSAS), которая подключается к сети через концентратор.

В стандарте FDDI определены следующие типы портов (см. рис. 2.5). Порт A является входным для основного кольца (Primary In) и выходным для резервного кольца (Secondary Out), т. е. это порт типа PI/SO. Порт B является выходным для основного кольца (Primary Out) и входным для резервного кольца (Secondary Out), т. е. это порт типа PO/SI. Порт M – порт типа ''Master"(ведущий). Порт S – порт

типа ''Slave" (ведомый).

Устройства с двойным подключением должны иметь порты A и B, концентраторы с двойным подключением должны содержать также порты M, концентраторы с одиночным подключением должны иметь порты M и S, станции с одиночным подключением имеют порты S.

Функционирование сети FDDI похоже на функционирование сети Token Ring стандарта 802.5, но имеется ряд отличий. Рассмотрим их.

Подуровень УДС обеспечивает два вида сервиса: синхронную и асинхронную передачу. В свою очередь при асинхронной передаче обеспечивается два вида пропускной способности среды: общий и диалого-

55

Резервное кольцо

Основное кольцо

Основное кольцо

Резервное кольцо

A

B

A

B

DAS-концентратор

DAS-концентратор

M

M

M

M

M

M

SAS

S

S

S

S

Конечные станции				Конечные станции
		S

SAS-концентратор

M M M

S		S	SAS

Конечные станции

Рис. 2.5. Пример сети FDDI

вый. При общем распределении пропускной способности среды станция, получив право на передачу, передает один или несколько кадров и затем посылает кадр маркера далее другим станциям. В диалоговом

56

режиме станции, ведущие диалог, монополизируют среду передачи, исключая доступ к ней со стороны других станций.

В сети FDDI применяется более эффективный по производительности по сравнению с сетями Token Ring метод передачи данных, который называется ранним освобождением маркера – ETR (Early Token Releasy). При этом методе станция, передав данные в течение времени ТУМ, передает маркер дальше, не дожидаясь прихода к ней кадров данных, переданных ранее.

Итак, сеть FDDI обладает широкими функциональными возможностями и повышенной помехоустойчивостью.

57

3. ВЫСОКОСКОРОСТНЫЕ ГЛОБАЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ

3.1. Сеть FR – сеть ускоренной коммутации пакетов

Frame Relay (FR) – это протокол, описывающий интерфейс доступа к сетям быстрой коммутации пакетов, и сети, использующие этот протокол. Протокол позволяет эффективно передавать неравномерный трафик и обеспечивает высокие скорости прохождения информации, малые времена задержек и эффективное использование полосы пропускания. В сетях FR возможна передача пакетов данных и речевых сигналов, поэтому они являются первыми интегрированными сетями. На рис. 3.1 изображено соответствие уровней программного обеспечения моделей МОС, сетей X.25 и FR.

Прикладной
Представительный
Сеансовый
Транспортный
Сетевой		Сетевой X.25
Канальный		Канальный	HDLC		Канальный
Физический		Физический	X.25		Физический
		X.25
МОС					FR

Рис. 3.1. Соответствие уровней программного обеспечения модели МОС, сети X.25 и Frame Relay

В соответствии с 7-уровневой эталонной моделью взаимодействия открытых систем (ЭМВОС) протокол FR является протоколом второго уровня , но он не выполняет некоторых функций обязательных для второго уровня модели МОС. Но следует учесть, что протокол FR выпол-

58

няет ряд функций, характерных для третьего уровня модели МОС, например протокол FR позволяет установить соединение через сеть. Эта процедура аналогична соединению по протоколу X.25 в случае, когда используются постоянные виртуальные соединения (Permanent Virtual Circutis – PVC).

На рис. 3.2 изображена структура кадра протокола FR, где: F – flag (флаг);

DLCI – Data Link Connection Identifier – идентификатор соединения по звену передачи данных;

CR – Commande/Responce – бит признака ''команда/ответ"; EA – Extended Address – расширенный адрес;

FECN – Forward Explicit Congestion Network – бит явного переполнения сети, направленный вперед;

BECN – Backward Explicit Congestion Network – бит явного переполнения, сети направленный назад;

DE – Discard Eligible – разрешение отбрасывания (сброса) пакетов. Остальные поля кадра аналогичны полям кадров других сетей. Флаги занимают по одному байту. Заголовок содержит 2 байта (два поля DLCI) или 4 байта для расширения адреса. Первое поле DLCI содержит биты CR и EA, второе поле DLCI – биты FECN, BECN, DE. Поле INFO содержит данные или управляющую информацию и занимает от 1 до 2048 байта. Проверочная последовательность занимает

2 байта.

По своей структуре кадр протокола FR аналогичен кадрам протокола HDLC, но в нем отсутствуют некоторые поля, характерные для протоколов канального уровня в кадре HDLC, содержащем пакет протокола X.25, между флагом и информационным полем находится 5 байт (при поле управления нормальной длины) или 6 байт (при поле управления расширенной длины), а у кадра FR только 2 байта ( рис. 3.3).

Cети FR могут выступать как альтернатива сетям X.25. Аналогично сетям X.25 сеть FR может обеспечить взаимодействие удаленных ЛВС, а также выступать в качестве высокоскоростной магистрали для объединения сетей X.25.

В сетях FR ускоренная передача кадров происходит за счет того, что ошибочные кадры просто отбрасываются и их повторная передача средствами протокола FR не предусмотрена. Кадры FR не содержат полей нумерации передаваемых и принимаемых кадров. Для обеспечения гарантированной от ошибок и упорядоченной передачи кадров не-

59

1 байт Заголовок 2 байта

1...2048 байт

2 байта 1 байт

BECN

F

DLCI

CR

EA

DLCI

INFO

FCS

F

FECN DE

Рис. 3.2. Структура кадра протокола FR

1

1

1

2

1

1...1024

2

1

F

Адрес

Поле

Идентификатор

Тип

INFO

FCS

F

управления

общего формата

пакета

Рис. 3.3. Формат кадра протокола X.25

обходимо использовать протоколы более высоких уровней, например TCP/IP, либо приложения к протоколам FR.

Использование сетей FR эффективно, если качество каналов связи таково, что обеспечивается вероятность ошибки порядка 10–7, а ЛВС подключается к сети напрямую, т. е. без инкапсюляции.

Всетях FR используются специальные механизмы, управляющие загрузкой сети, с помощью которых можно гарантировать передачу кадров через сеть за определенное время, что крайне важно для речевого и видеотрафика. Кроме того, эти механизмы дают возможность сетям адаптироваться к неравномерному трафику.

Для каждого постоянного виртуального соединения назначаются два параметра: согласованная информационная скорость (Commited Information Rate – CIR) и согласованный импульсный объем передаваемой информации (Commited Burst Size – BC).

Пользователь может передавать информацию либо с постоянной скоростью, равной CIR, либо с большей скоростью, но только в течение времени T = BC/CIR .

Вэтом случае гарантируется передача кадров, кроме ошибочных, за счет распределения ресурсов сети. В противном случае при наруше-

60