2.2 Інші стандарти побудови мережі
Технологія FDDI (Fiber Distributed Interface – оптоволоконний інтерфейс розподілених даних). Технологія FDDI першою використала волоконно-оптичний кабель у локальних мережах, а також роботу на швидкості 100 Мбіт/с.
Мережа FDDI будується на основі двох оптоволоконних кілець, які створюють основний та резервний шляхи передачі даних між вузлами мережі. Наявність двох кілець – це основний мпосіб підвищення відмовостійкості в мережі FDDI. Вузли, які бажіють скористатися цим підвищеним потенціалом надійності, повинні бути під’єднані до обох кілець.
В нормальному режимі роботи мережі дані проходять крізь всі вузли й всі ділянки кабелю тільки первинного (Primary) кільця, цей режим називається режимом Thru, тобто “скрізним” або “транзитним”. Вторинне кільце (Secondary) в цьому режимі не використовується.
Рис. 2.6 – Реконфігурація кілець FDDI при відмові
У випадку будь-якого виду відмови, коли частина первинного кільця не може передавати дані (наприклад, обрив кабелю або відмова вузла), первинне кільце об’єднується із вторинним (рис. 2.6), знову створюючи єдине кільце. Цей режим роботи мережі називається Wrap, тобто “згортання” або “звертання” кілець. Операція згортання виконується засобами концентраторів та/або мережних адаптерів FDDI. Для зпрощення цієї процедури данні по первинному кільцю завжди передаються в одному напрямку (проти годинникової стрілки), а по вторинному – в зворотньому. Тому при створенні загального кільця з двох кілець передавачі станцій залишаються підєднаними до прийомників сусідніх станцій, що дозволяє правильно передавати та приймати інформацію сусідніми станціями.
Технологія FDDI є найбільш відмовостійкою технологією локальних мереж. У разі однократних відмов кабельної системи або станції, мережа FDDI, за рахунок “звертання” подвійного кільця в одинарне, залишається цілком працездатною.
Кільця в FDDI розглядаються як загальне розподілене середовище передачи даних, тому для нього визначений спеціальний метод доступу. Цей метод називається методом маркерного (або токенного) кільця – token ring.
У якості фізичного середовища технологія FDDI використовує волоконно-оптичні кабелі та UTP категорії 5 (цей варіант фізичного рівня називається TP-PMD).
Основні характеристики технології FDDI:
бітова швидкість – 100 Мбіт/с;
топологія – подвійне кільце;
максимальна довжина мережі (без мостів) – 200 км (100 км на кільце);
максимальна кількість станцій подвійного підключення у кільце – 500 (1000 з’єднань);
максимальний діаметр подвійного кільця – 100 км;
максимальна відстань між сусідніми вузлами:
для багатомодового волоконно-оптичного кабелю дорівнює 2 км;
для одномодового волоконно-оптичного кабелю до 10-40 км в залежності від якості кабелю;
для витої пари категорії 5 – 100 м.
Технологія Token Ring. Архітектура Token Ring розроблена фірмою IBM і затверджена в стандарті ІЕЕЕ-802.5. Метою розробки була побудова платформи для надійної та високопродуктивної роботи мереж із детермінованими характеристиками. У цій технології реалізовано метод доступу до каналу з передачею маркера та підтримується кільцева топологія.
Маркерний метод іноді називають детермінованим. Метод доступу заснований на пріоритетах: від 0 (найнижчий) до 7 (найвищий). Станція сама визначає пріоритет поточного кадру та може захватити кільце тільки у тому випадку, коли в кільці немає більш пріоритетних кадрів. Мережі Token Ring працюють на двох швидкостях (4 та 16 Мбіт/с) та можуть використовувати у якості фізичного середовища екрановану виту пару, неекрановану виту пару, а також волоконно-оптичний кабель.
Спершу було затверджено стандарт зі швидкістю передачі 4 Мбіт/с, згодом ця цифра досягла 16 Мбіт/с і вище.
У 16-мегабітному Token Ring уздовж кільця переміщуються два маркери одночасно, а також підтримуються кадри повідомлень більшого розміру, ніж у 4-мегабітному (18 000 байт проти 4500).
Згідно з цією технологією, на кожний вузол мережі встановлюється мережна плата (NIC – network interface card). Вона має дев'ятиконтактний порт для підключення абонентського кабелю (або порт UTP для підключення витої пари). До порту приєднується відповідний кабель для зв'язку мережної плати з пристроєм багатостанційного доступу, груповий блок доступу (MAU – Multistation Access Unit або MSAU – Multi-Station Access Unit), які виступають у ролі концентраторів.
Мережні плати містять набір мікросхем, що реалізують стандартні програми-агенти для інтерпретації та маршрутизації кадрів даних і працюють з NetBIOS.
Кожен MAU має вісім портів для підключення ЕОМ, а в кожному порту є внутрішнє реле, яке відкривається, коли вузол намагається доступитися до мережі. Розширення мережі виконується з допомогою двох портів, розміщених на кінцях MAU. Зліва – Ring In (RI), справа – Ring Out (RO). Отже, щоб розширити мережу до 16 вузлів, досить з'єднати між собою порт RO одного MAU з портом RI іншого MAU (рис. 2.7).
Рис. 2.7 – Груповий блок доступу (MAU)
Невикористані порти RI і RO MAU є нормально замкнутими та автоматично закільцьовують кабельні з'єднання, утворюючи електричне кільце. Усі порти мають такий засіб самозамикання – якщо залишаються невикористаними, то замкнуті.
Якщо пошкоджується кабель одного із з'єднань, інформація надходить резервним кільцем.
З'єднуючи обладнання, необхідно зважати на такі обмеження:
максимальна відстань між MAU і ЕОМ, або між пасивними MAU:
при використанні STP – до 100 м;
при використанні UTP – до 45 м;
максимальна відстань між активними MAU:
при використанні STP – до 730 м;
при використанні UTP – до 365 м;
максимальна довжина кільця – 4000 м;
максимальна кількість станцій у кільці:
при використанні STP – 260 станций;
при використанні UTP – 72 станції.
На рис. 2.8 показано з'єднання ЕОМ за стандартом Token Ring.
Рис. 2.8 – З’єднання за стандартом Token Ring
Технологія Token Ring є більш складною по відношенню до Ethernet. Вона має елементи відмовостійкості. За рахунок зворотного зв’язку кільця одна із станцій – активний монітор – безперервно контролює наявність маркеру, а також час обороту маркера та кадрів даних. За некоректної роботи кільця запускається процедура його повторної ініціалізації, а якщо вона не допомагає, то для локалізації несправного відрізка кабелю або несправної станції використовується спеціальна процедура – beaconing.
Кільце може бути побудоване на основі активного MAU, який в цьому випадку називають повторювачем.
Мережа Token Ring може будуватися на основі декількох кілець, відокремлених мостами, які маршрутизують кадри за принципом “від джерела”, для чого у кадр Token Ring додається спеціальне поле з маршрутом проходження кілець.
Деякі мережі Token Ring підключаються до інших локальних мереж через мости або маршрутизатори.
Token Ring багато в чому подібна до технології FDDI, проте є відмінності, основна з яких полягає в тому, що в FDDI станція, ще надсилає повідомлення, відправляє маркер одразу ж після передач кадру повідомлення, не очікуючи підтвердження його прийому. Осі чому в будь-який момент кільцем можуть циркулювати декілька кадрів повідомлень.
Технологія ARCNET є однією з найстаріших технологій локальних мереж, запропонувала 1977 р. фірма Datapoint. Технологія була популярна завдяки її дешевизні. Ця технологія забезпечує швидкість передачі – 10 Мбіт/с. В ARCNET використовується маркерно-шинний метод доступу. Стандарт підтримує шинну і зірчасту топології фізично, а логічно – кільцеву.
Кожний сегмент шини ARCNET може містити до 8 вузлів та бути завдовжки до 300 м. Можна збільшити довжину мережі ще на 300 м за рахунок додавання до сегмента активного концентратора.
Для створення мережі за стандартом ARCNET використовуються такі елементи компонування (технічні засоби):
мережна плата (адаптер на кожну ЕОМ);
кабель марки RG-62/U 75-омний (або екранована вита пара);
розняття для з’єднання кабелю з мережною платою – BNC-conector (встановлюється також на кінцях кабелю);
пасивний розгалужувач HUB (для передачі сигналів по мережі);
активний розгалужувач HUB (для передачі та підсилення сигналів);
заглушка BNC-terminator для невикористаних портів на розгалужувачах.
Монтуючи обладнання мережі, слід дотримуватися таких правил:
відстань між пасивним розгалужувачем і ЕОМ – до 30 м;
відстань між активним і пасивним розгалужувачами – до 30 м;
відстань між активним розгалужувачем і ЕОМ – не більше ніж 600 м;
якщо в мережі лише дві ЕОМ, то розміри мережі можуть сягати до 6 км;
активний розглужувач може з’єднуватися з активним, пасивним та ЕОМ;
пасивний розгалужувач може з’єднуватися з активним та ЕОМ;
не можна робити кільця;
невикористані порти мають бути заглушені термінаторами.
З'єднання за стандартом Arcnet подано на рис. 2.9.
Рис. 2.9 – З'єднання за стандартом Arcnet
Однією з останніх розробок є мережа ARCNET PLUS зі швидкістю передачі даних 20 Мбіт/с. Ця розширена версія ARCNET підтримує 48 розрядну адресацію і рівень керування доступом до середовища зі стандартом ІЕЕЕ-802.2.