1 ΔΙΕΠΑΦΗ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΜΕΣΩ ΟΠΤΙΚΩΝ ΙΝΩΝ (Fiber Distributed Data Interface, FDDI)

2 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η Διεπαφή Κατανεμημένων Δεδομένων μέσω Οπτικών Ινών (FDDI) χαρακτηρίζει ένα τοπικό LAN Διπλών-Δακτυλίων (Dual-Ring LAN) ιδεατής ταχύτητας έως 100- Μbps με Token-Passing το οποίο χρησιμοποιεί το fiber- optic καλώδιο Σε αυτό το κεφάλαιο εστιάζουμε την προσοχή μας κυρίως στις προδιαγραφές FDDI και τις αναλυτικές διαδικασίες μετάδοσης σήματος μέσω FDDI, αλλά παρέχουμε επίσης μια υψηλού επιπέδου επισκόπηση της τεχνολογίας CDDI

3 ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ--FDDI Η τεχνολογία FDDI χρησιμοποιεί την αρχιτεκτονική διπλών-δακτυλίων με την κυκλοφορία σε κάθε δαχτυλίδι να ρέει σε αντίθετες κατευθύνσεις οι οποίες αποκαλούνται συνήθως αντιθέτως περιστρεφόμενες, (counter-rotating) Η αρχιτεκτονική των διπλών δακτυλίων αποτελείται από ένα βασικό και ένα δευτεροβάθμιο δακτύλιο. Κατά τη διάρκεια της κανονικής λειτουργίας, ο αρχικός δακτύλιος χρησιμοποιείται για τη μετάδοση στοιχείων, και ο δευτεροβάθμιος δακτύλιος παραμένει χωρίς απασχόληση.

4 DUAL RING—ΔΙΠΛΟΣ ΔΑΚΤΥΛΙΟΣ Ο αρχικός σκοπός των διπλών δακτυλίων είναι να παρασχεθεί η ανώτατη δυνατή αξιοπιστία (reliability) και η ευρωστία (robustness) του δικτύου

5 ΠΡΟΤΥΠΑ ΚΑΙ STANDARDS Η τεχνολογία FDDI αναπτύχθηκε από την Αμερικανική Εθνική Επιτροπή προτύπων (ANSI)-X3T9.5 στα μέσα της δεκαετίας του '80 Μετά την ολοκλήρωση των προδιαγραφών της τεχνολογίας FDDI, η επιτροπή ANSI υπέβαλε το FDDI στο διεθνή οργανισμό για την τυποποίηση (ISO), η οποία δημιούργησε μια διεθνή έκδοση FDDI που είναι απολύτως συμβατή με την τυποποιημένη έκδοση ANSI

6 ΤΟ FDDI ΜΕΣΟ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ Η τεχνολογία FDDI χρησιμοποιεί την οπτική ίνα ως αρχικό μέσο μετάδοσης, αλλά μπορεί επίσης να τρέξει μέσω της καλωδίωσης χαλκού. Η οπτική ίνα έχει διάφορα πλεονεκτήματα σε σχέση μετην μετάδοση δεδομένων μέσω χαλκού –ασφάλεια –αξιοπιστία –απόδοση –είναι άνοση σε ηλεκτρική παρέμβαση (δηλαδή παρεμβάσεις ραδιοσυχνότητας radio frequency interference-(RFI) και ηλεκτρομαγνητικές παρεμβάσεις electromagnetic interference-(EMI). –μεγαλύτερη δυνατότητα ρυθμο-απόδοσης (throughput)) από το χαλκό –Επιτρέπει μεγάλες αποστάσεις χωρίς repeaters (2km και 5 km)

7 ΤΥΠΟΙ FIBERS Single Mode (Γεννήτρια Laser) Multimode (Γεννήτρια LED) Επειδή αυτοί οι τρόποι, (modes) φωτός εισέρχονται στην ίνα με διαφορετικές γωνίες, θα φθάσουν στο τέλος της ίνας σε διαφορετικούς χρόνους. Αυτό το χαρακτηριστικό είναι γνωστό ως τροπική διασπορά (modal dispersion). Η τροπική διασπορά περιορίζει το εύρος ζώνης και τις αποστάσεις που μπορούν να επιτευχθούν χρησιμοποιώντας τις πολλαπλού τρόπου ίνες.

8 Single και Multimode Fibers

9 ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΣ FDDI Η τεχνολογία FDDI διευκρινίζει τα φυσικά κομμάτια και τα κομμάτια πρόσβασης του μέσου (physical and media-access portions) με βάση το πρότυπο αναφοράς του μοντέλου OSI Η τεχνολογία FDDI δεν είναι πραγματικά μια ενιαία προδιαγραφή, αλλά είναι μια συλλογή τεσσάρων χωριστών προδιαγραφών Οι βασικές τέσσερις προδιαγραφές της τεχνολογίας FDDI είναι οι εξής : –Ό έλεγχος πρόσβασης media (Media Access Control, MAC), –Το πρωτόκολλο του Physical στρώματος (PHY), –Οι εξαρτήσεις από το φυσικό μέσο διάδοσης (Physical- Medium Dependent, PMD), και –Οι διοικητικές προδιαγραφές των σταθμών/κόμβων (Station Management (SMT) specifications).

10 ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΗ MAC Η προδιαγραφή του MAC καθορίζει πώς το μέσο προσεγγίζεται, συμπεριλαμβανομένου –του format για τα frames, –του χειρισμού των tokens, –των αλγορίθμων διεύθυνσης και εξέτασης για την κυκλική αξία ελέγχου πλεονασμού (cyclic redundancy check, CRC) και –των μηχανισμών της αποκατάστασης λαθών.

11 Πρωτόκολλο του Physical στρώματος (PHY) Το πρωτόκολλο του Physical στρώματος (PHY) καθορίζει : τις διαδικασίες κωδικοποίησης και αποκωδικοποίησης των δεδομένων, τις διάφορες απαιτήσεις χρονομέτρησης των λειτουργιών μετάδοσης πληροφορίας, καθώς και την διαμόρφωση και τον συντονισμό μεταξύ άλλων λειτουργιών

12 Προδιαγραφή PMD Η προδιαγραφή PMD καθορίζει τα χαρακτηριστικά του μέσου μετάδοσης, συμπεριλαμβανομένων των fiber-optic συνδέσεων, των επιπέδων ισχύος μετάδοσης, των ποσοστών λάθους μετάδοσης, των οπτικών συστατικών, και των συνδετήριων μέσων

13 Προδιαγραφή SMT Η προδιαγραφή SMT καθορίζει τη διαμόρφωση των κόμβων FDDI, τη διαμόρφωση των δαχτυλιδιών (Token Rings), τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα του ελέγχου των δαχτυλιδιών, συμπεριλαμβανομένης της – εισαγωγής και της αφαίρεσης διάφορων κόμβων στο Ring, –της έναρξης της μετάδοσης, –Της απομόνωσης ελαττωμάτων και της αποκατάστασης, –του σχεδιασμού, και –της συλλογής στατιστικών

14 Οι προδιαγραφές της τεχνολογίας FDDI και πως χαρτογραφούνται και αλληλοσυνδέονται με βάση το μοντέλο αναφοράς OSI

15 ΤΥΠΟΙ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΤΩΝ ΣΥΣΚΕΥΩΝ FDDI Η προδιαγραφή FDDI καθορίζει τέσσερις τύπους διαφορετικών συσκευών: Ο σταθμός ενιαίας-σύνδεσης (single- attachment station, SAS), Ο σταθμός διπλής-σύνδεσης (dual-attachment station, DAS), Ο ενιαία-συνδεδεμένος συμπυκνωτής (single- attached concentrator, SAC), και Ο διπλά-συνδεδεμένος συμπυκνωτής (dual- attached concentrator, DAC).

16 Ο σταθμός ενιαίας-σύνδεσης (single-attachment station, SAS) Η συσκευή SAS συνδέεται με μόνο ένα δαχτυλίδι (το αρχικό) μέσω ενός συμπυκνωτή. Ένα από τα βασικά πλεονεκτήματα των συνδέσεων των συσκευών SAS είναι ότι οι συσκευές δεν έχουν καμία επίδραση στο δαχτυλίδι FDDI εάν είναι αποσυνδεμένες ή σβηστές (power off).

17 Ο σταθμός διπλής-σύνδεσης (dual-attachment station, DAS) Κάθε FDDI DAS έχει δύο πόρτες, που συνήθως ονομάζονται Α και Β. Αυτές οι πόρτες συνδέουν τη συσκευή DAS με το διπλό δαχτυλίδι FDDI. Kάθε πόρτα παρέχει μια ξεχωριστή σύνδεση για τα βασικό και για το δευτεροβάθμιο δαχτυλίδι. Oι συσκευές που χρησιμοποιούν τις συνδέσεις DAS έχουν επιπτώσεις στα δαχτυλίδια εάν είναι αποσυνδεμένες ή σβησμένες.

18 Οι πόρτες DAS για την σύνδεση στους δύο Δακτυλίους

19 Ο διπλά-συνδεδεμένος συμπυκνωτής (dual-attached concentrator, DAC) Ένας συμπυκνωτής FDDI (επίσης αποκαλείται συμπυκνωτής διπλής-σύνδεσης, DAC ) είναι η δομική μονάδα ενός δικτύου FDDI. Συνδέεται άμεσα και με τον αρχικό και τον δευτεροβάθμιο δακτύλιο και εξασφαλίζει το γεγονός ότι η αποτυχία σύνδεσης ή η μη ύπαρξη ρεύματος οποιασδήποτε συσκευής SAS δεν κρασάρει τον δακτύλιο. Xρήσιμο ειδικά στις περιπτώσεις όπου συνδέουμε στο Dual Ring υπολογιστές (PCs), ή παρόμοιες συσκευές που η τροφοδότησή τους συχνά διακόπτεται.

20 ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΣΥΜΠΥΚΝΩΤΗ DAC

21 ΑΝΟΧΗ ΚΑΙ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΕ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΛΑΘΟΥΣ (FAULT TOLERANCE) ΜΕΘΟΔΟΙ Ειδικότερα, στο περιβάλλον του διπλού-δακτυλίου μέσω FDDI, οι μέθοδοι ανοχής σε καταστάσεις λάθους γίνονται με –την εφαρμογή του οπτικού διακόπτη παράκαμψης (optical bypass switch), και –την διπλά-κατευθυμένη αυτόματη υποστήριξη

22 Ικανότητα περιτυλίγματος του Δακτυλίου όταν ένας κόμβος κρασάρει

23 Η περιτύλιξη ενός διπλού δακτυλίου σε μονό σε πρόβλημα καλωδίωσης

24 Οπτική Παράκαμψη (Optical Bypass Switch)

25 Διπλή κατεύθυνση (Dual Homing) Στις καταστάσεις διπλής-κατεύθυνσης, η κρίσιμη συσκευή υπό συζήτηση είναι συνδεμένη με δύο συμπυκνωτές Ένα ζευγάρι των συνδέσεων (links) των συμπυκνωτών δηλώνεται ως η ενεργός σύνδεση ενώ το άλλο ζευγάρι κηρύσσεται αρχικά παθητικό Η παθητική σύνδεση παραμένει ως εφεδρική (backup mode) και έως ότου παρουσιασθεί κρασάρισμα της αρχικής σύνδεσης ή κρασάρισμα του συμπυκνωτή στον οποίο αυτή συνδέεται. Σε αυτές λοιπόν τις περιστάσεις, η παθητική σύνδεση ενεργοποιείται αυτόματα.

26 Διπλή κατεύθυνση (Dual Homing)

27 Η ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΤΩΝ FRAMES ΣΤΗΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ FDDI Η δομή των πλαισίων (frames) στην τεχνολογία FDDI είναι παρόμοια με την δομή των πλαισίων σε ένα Συμβολικό Δακτύλιο (Token Ring). Τα πλαίσια FDDI μπορούν να φθάσουν το μέγεθος των bytes Αυτό είναι μια από τις περιοχές στις οποίες η τεχνολογία FDDI ουσιαστικά δανείζεται από τις προηγούμενες τεχνολογίες των τοπικών LAN, όπως είναι το Token Ring.

28 Τα Πεδία ενός FDDI Πλαισίου

29 Τα Πεδία ενός FDDI Πλαισίου Πρόλογος (Preamble) - δίνει μια μοναδική ακολουθία από bytes που προετοιμάζει κάθε κόμβο για ένα επερχόμενο πλαίσιο. Οριοθέτης έναρξης (Start Delimiter)- δείχνει την αρχή ενός πλαισίου με τη χρησιμοποίηση ενός προτύπου σήματος (signalling pattern) το οποίο το διαφοροποιεί από το υπόλοιπο πλαίσιο. Έλεγχος πλαισίων (Frame Control)- δηλώνει το μέγεθος των πεδίων διευθύνσεων και επίσης δηλώνει εάν το πλαίσιο περιέχει ασύγχρονα ή σύγχρονα δεδομένα. Στα παραπάνω συμπεριλαμβάνονται επίσης και άλλες επιπρόσθετες πληροφορίες ελέγχου.

30 Τα Πεδία ενός FDDI Πλαισίου (ΣΥΝΕΧΕΙΑ) Διεύθυνση προορισμού ( Destination Address)- περιέχει είτε μια μοναδιαία διεύθυνση (uni-cast), είτε ομαδικές διευθύνσεις (multicast) είτε μια ολική διεύθυνση (broadcast) για κάθε κόμβο προορισμού του frame. Όπως και με την τεχνολογία Ethernet και την τεχνολογία Token Ring, οι διευθύνσεις προορισμού FDDI έχουν μήκος 6 bytes. Διεύθυνση προέλευσης (Source Address)- προσδιορίζει κάποιο συγκεκριμένο κόμβο ο οποίος έστειλε το frame. Όπως συμβαίνει με την τεχνολογία Ethernet και την Token Ring το μήκος των διευθύνσεων προέλευσης για την τεχνολογία FDDI είναι 6 bytes. Στοιχεία (Data) - εδώ περιλαμβάνονται είτε οι πληροφορίες που προορίζονται για κάποιο ανώτερο στρώμα με βάση κάποιο πρωτόκολλο είτε κάποιες πληροφορίες ελέγχου (ACK κλπ).

31 Τα Πεδία ενός FDDI Πλαισίου (ΣΥΝΕΧΕΙΑ) Έλεγχος της Ακολουθίας των frames (Frame check sequence, FCS) - Αυτό το τμήμα του frame το γεμίζει ο κόμβος που αποστέλλει το frame με μια υπολογισμένη κυκλική τιμή ελέγχου πλεονασμού (calculated cyclic redundancy check value) η οποία εξαρτάται από το περιεχόμενο των πλαισίων (όπως ακριβώς συμβαίνει με το Token Ring και το Ethernet). Η διεύθυνση προορισμού επαναυπολογίζει εκ νέου την τιμή αυτή για να καθορίσει εάν το πλαίσιο βλάφθηκε κατά τη μεταφορά. Σε αυτή την περίπτωση, το πλαίσιο απορρίπτεται. Οριοθέτης τέλους (End delimiter) - περιέχει κάποια συγκεκριμένα σύμβολα τα οποία δεν μπορούν να είναι σύμβολα δεδομένων και τα οποία στην ουσία δεικνύουν το τέλος του πλαισίου. Το Status του πλαισίου (Frame Status)- επιτρέπει στο κόμβο πηγής να καθορίσει εάν εμφανίστηκε κάποιο λάθος και προσδιορίζει εάν το πλαίσιο αναγνωρίστηκε και αντιγράφηκε από έναν λαμβάνοντα κόμβο.