15. Технология fddi. Реконфигурация сети fddi при обрыве волокна. Основные параметры технологии. Области применения.
FDDI (Fiber Distributed Data Interface) — стандарт на распределенный интерфейс высокоскоростной передачи данных по волоконно-оптическому кабелю, принятый комитетом ANSI X3t9.5 в 1989 году. Стандарт состоит из четырех частей: двух подуровней семиуровневой модели OSI — PMD и MAC, а также протоколов PHY и SMT. Соответствующий ему международный стандарт ISO 9314 регулирует методы передачи данных по волоконно-оптическому кабелю со скоростью 100 Мбит/с. Стандарт поддерживает работу 500 узлов, основан на детерминированном методе доступа с передачей маркера (как в Token Ring). В общем случае сеть FDDI имеет топологию «кольца» с подсоединенными к нему «деревьями». При использовании многомодового кабеля расстояние между станциями может достигать 2 км при общей длине кольца 100 км. FDDI используется в приложениях, требующих высокой надежности, например, в информационных системах аэропортов, при построении магистральных сетей масштаба города («Campus network»), а также в магистральных соединениях, обеспечивая связь между сетями Ethernet и Token Ring/
В нормальном режиме работы сети данные проходят через все узлы и все участки кабеля только первичного (Primary) кольца, этот режим назван режимом Thru - «сквозным» или «транзитным». Вторичное кольцо (Secondary) в этом режиме не используется.
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. 1.2), вновь образуя единое кольцо. Этот режим работы сети называется Wrap, то есть «свертывание» или «сворачивание» колец. Операция свертывания производится средствами концентраторов и/или сетевых адаптеров FDDI. Для упрощения этой процедуры данные по первичному кольцу всегда передаются в одном направлении (на диаграммах это направление изображается против часовой стрелки), а по вторичному - в обратном (изображается по часовой стрелке). 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.
Рис. 1.2. Реконфигурация колец FDDI при отказе
16. Технология виртуальных локальных сетей (vlan). Организация виртуальных сетей на основе группирования портов и ввода меток в передаваемый кадр.
Всем коммутируемым сетям присуще одно ограничение. Поскольку
коммутатор является устройством канального уровня, он не может знать,
куда направлять широковещательные пакеты протоколов сетевого уровня.
Хотя трафик с конкретными адресами(соединения"точка-точка") изолирован
парой портов, широковещательные пакеты передаются во всю сеть(на
каждый порт). Широковещательные пакеты– это пакеты, передаваемые на
все узлы сети. Они необходимы для работы многих сетевых протоколов,
таких какARP, BOOTP илиDHCP, с их помощью рабочая станция оповещает
другие компьютеры о своем появлении в сети, так же широковещательные
пакеты могут возникать из-за некорректно работающего сетевого адаптера.
Широковещательные пакеты могут привести к насыщению полосы
пропускания, особенно в крупных сетях. Для того, чтобы этого не
происходило важно ограничить область распространения
широковещательного трафика(эта область называется широковещательным
доменом) - организовать небольшие широковещательные домены или
виртуальные ЛВС(Virtual LAN, VLAN).
Виртуальной сетью называется логическая группа узлов сети, трафик
которой, в том числе и широковещательный, на канальном уровне полностью
изолирован от других узлов сети. Это означает, что передача кадров между
разными виртуальными сетями на основанииMAC-адреса невозможна,
независимо от типа адреса- уникального, группового или
широковещательного. В то же время, внутри виртуальной сети кадры
передаются по технологии коммутации, то есть только на тот порт, который
связан с адресом назначения кадра. Таким образом, с помощью виртуальных
сетей решается проблема распространения широковещательных пакетов и
вызываемых ими следствий, которые могут развиться в широковещательные
штормы и существенно снизить производительность сети.
VLAN обладают следующими преимуществами:
• Гибкость внедрения. VLAN являются эффективным способом
группировки сетевых пользователей в виртуальные рабочие
группы, несмотря на их физическое размещение в сети;
• VLAN обеспечивают возможность контроля широковещательных
сообщений, что увеличивает полосу пропускания, доступную для
пользователя;
• VLAN позволяют усилить безопасность сети, определив с помощью
фильтров, настроенных на коммутаторе или маршрутизаторе,
политику взаимодействия пользователей из разных виртуальных
сетей.
ТипыVLAN
В коммутаторах могут использоваться три типаVLAN:
• VLAN на базе портов
• VLAN на базеMAC-адресов.
• VLAN на основе меток в дополнительном поле кадра– стандарт
IEEE 802.1Q
Коммутаторы локальных сетейD-Link
52
VLAN на базе портов
При использованииVLAN на базе портов, каждый порт назначается в
определеннуюVLAN, независимо от того, какой пользователь или компьютер
подключен к этому порту. Это означает, что все пользователи, подключенные
к этому порту, будут членами однойVLAN. Конфигурация портов статическая
и может быть изменена только вручную.
Рисунок50 VLAN на базе портов
Основные характеристикиVLAN на базе портов:
Применяются в пределах одного коммутатора. Если необходимо
организовать несколько рабочих групп в пределах небольшой сети на основе
одного коммутатора, например, необходимо разнести технический отдел и
отдел продаж, то решениеVLAN на базе портов оптимально подходит для
данной задачи.
Простота настройки. Создание виртуальных сетей на основе
группирования портов не требует от администратора большого объема
ручной работы- достаточно каждому порту, находящемуся в однойVLAN,
присвоить один и тот же идентификаторVLAN (VLAN ID) .
Возможность изменения логической топологии сети без
физического перемещения станций– достаточно всего лишь изменить
настройки порта, с однойVLAN (например, VLAN технического отдела) на
другую(VLAN отдела продаж) и рабочая станция сразу же получает
возможность совместно использовать ресурсы с членами новойVLAN. Таким
образом, VLAN обеспечивают гибкость при перемещениях, изменениях и
наращивании сети.
Каждый порт может входить только в одинVLAN. Поэтому для
объединения виртуальных подсетей– как внутри одного коммутатора, так и
между двумя коммутаторами, нужно использовать сетевой уровень(третий
уровень моделиISO/OSI). Один из портов каждойVLAN подключается к
интерфейсу маршрутизатора, который создает таблицу маршрутизации для
пересылки пакетов из одной подсети в другую, при этомIP адреса подсетей
должны быть разными(см.Рисунок51).
Коммутаторы локальных сетейD-Link
53
Рисунок51 ОбъединениеVLAN на базе портов, используя маршрутизатор
Недостатком такого решения является то, что один порт каждойVLAN
необходимо подключать к маршрутизатору. Это приводит к дополнительным
расходам на покупку кабелей и маршрутизатор, плюс порты коммутатора
используются очень расточительно. Решить данную проблему можно двумя
способами: использовать коммутаторы, которые на основе фирменного
решения позволяют включать порт в несколькоVLAN или использовать
коммутаторов уровня3.
VLAN на базеMAC-адресов
Следующий способ, который используется для образования
виртуальных сетей, основан на группировке МАС-адресов. При
существовании в сети большого количества узлов этот способ требует
выполнения большого количества ручных операций от администратора.
Однако он оказывается более гибким при построении виртуальных сетей на
основе нескольких коммутаторов, чем способ группировки портов.
Группирование МАС-адресов в сеть на каждом коммутаторе избавляет от
необходимости их связи несколькими портами, однако, требует выполнения
большого количества ручных операций по маркировке МАС-адресов на
каждом коммутаторе сети.
Широковещательные домены на базеMAC-адресов, позволяют
физически перемещать станцию(подключать к любому порту коммутатора),
позволяя оставаться ей в одном и том же широковещательном домене без
каких-либо изменений в настройках конфигурации
Настройка виртуальной сети на основеMAC-адресов может отнять
много времени- представьте себе, что вам потребуется связать сVLAN
адреса1000 устройств. Кроме того, MAC-адреса«наглухо зашиты» в
оборудование, и может потребоваться много времени на выяснение адресов
устройств в большой, территориально распределенной сети.
Коммутаторы локальных сетейD-Link
54
Рисунок52 VLAN на базе МАС-адресов
VLAN на базе меток– стандартIEEE 802.1Q
Описанные два подхода основаны только на добавлении
дополнительной информации к адресным таблицам коммутатора и не
используют возможности встраивания информации о принадлежности кадра к
виртуальной сети в передаваемый кадр. Метод организацииVLAN на основе
меток– тэгов, использует дополнительные поля кадра для хранения
информации о принадлежности кадра при его перемещениях между
коммутаторами сети.
СтандартIEEE 802.1Q определяет изменения в структуре кадра
Ethernet, позволяющие передавать информацию оVLAN по сети.
С точки зрения удобства и гибкости настроек, VLAN на основе меток
является лучшим решением, по сравнению с ранее описанными подходами.
Его основные преимущества:
Гибкость и удобство в настройке и изменении– можно создавать
необходимые комбинацииVLAN как в пределах одного коммутатора, так и во
всей сети, построенной на коммутаторах с поддержкой стандартаIEEE
802.1Q. Способность добавления меток позволяетVLAN распространяться
через множество802.1Q-совместимых коммутаторов по одному физическому
соединению.
Позволяет активизировать алгоритм покрывающего дерева(Spanning
Tree) на всех портах и работать в обычном режиме. ПротоколSpanning Tree
оказывается весьма полезным для применения в крупных сетях, построенных
на нескольких коммутаторах, и позволяет коммутаторам автоматически
определять древовидную конфигурацию связей в сети при произвольном
соединении портов между собой. Для нормальной работы коммутатора
требуется отсутствие замкнутых маршрутов в сети. Эти маршруты могут
создаваться администратором специально для образования резервных связей
или же возникать случайным образом, что вполне возможно, если сеть имеет
Коммутаторы локальных сетейD-Link
55
многочисленные связи, а кабельная система плохо структурирована или
документирована. С помощью протоколаSpanning Tree коммутаторы после
построения схемы сети блокируют избыточные маршруты, таким образом,
автоматически предотвращается возникновение петель в сети.
СпособностьVLAN 802.1Q добавлять и извлекать метки из заголовков
пакетов позволяетVLAN работать с коммутаторами и сетевыми адаптерами
серверов и рабочих станций, которые не распознают метки.
Устройства разных производителей, поддерживающие стандарт могут
работать вместе, не зависимо от какого-либо фирменного решения.
Не обязательно применять маршрутизаторы. Чтобы связать подсети на
сетевом уровне, достаточно включить нужные порты в несколькоVLAN, что
обеспечит возможность обмена трафиком. Например, для организации
доступа к серверу из различныхVLAN, нужно включить порт коммутатора, к
которому подключен сервер во все подсети. Единственное ограничение–
сетевой адаптер сервера должен поддерживать стандартIEEE 802.1Q.
В силу указанных свойств, VLAN на базе тэгов используются на
практике гораздо чаще остальных типов, поэтому остановимся подробно на
принципах работы такой схемы и вариантов, которые можно с ее помощью
организовать.