光纖分布式數(shù)據(jù)接口
目錄
1.什么是光纖分布式數(shù)據(jù)接口[1]
光纖分布式數(shù)據(jù)接口是由由美國國家標(biāo)準(zhǔn)化組織(ANSI)制定的在光纜上發(fā)送數(shù)字信號的一組協(xié)議。它規(guī)定了傳輸速率為100Mbit/s、采用令牌傳遞方式和使用光纖作為傳輸介質(zhì)的雙環(huán)LAN。FDDI規(guī)范說明中定義了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的介質(zhì)訪問部分,按照OSI參考模型的分層要求,它與IEEE802.3和IEEE802.5非常相似。
2.FDDI技術(shù)特點
FDDI是光纖數(shù)據(jù)在200公里內(nèi)局域網(wǎng)內(nèi)傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)。FDDI協(xié)議基于令牌環(huán)協(xié)議。它不但可以支持長距離傳輸,而且還支持多用戶。FDDI用于環(huán)型網(wǎng),以光纜作為傳輸介質(zhì),數(shù)據(jù)傳輸速率可達到100Mbit/s。FDDI的技術(shù)規(guī)格有FDDI-I和FDDI-II。通常FDDI指的就是前者。采用五類雙絞線作為傳輸介質(zhì)的FDDI,稱為CDDI。FDDI使用雙環(huán)令牌傳遞網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),兩環(huán)方向相反(以兩機來說,兩條為一組。一條接收用,一條發(fā)送用。),可以在100公里以上的距離支持500臺計算機。因為線路材質(zhì)不同,因此需依照傳輸距離選用不同材質(zhì)的光纖。且時間一久光纖會變質(zhì),傳輸距離便會減短。FDDI通常用作骨干網(wǎng),用得最多的是用作 LAN 或校園環(huán)境大樓之間的主干網(wǎng)(連接橋接器)。這種環(huán)境的特點是站點分布在多個建筑物中。連接具有許多局域網(wǎng)段和大圖形傳輸、語音和視頻會議以及其他帶寬要求大的應(yīng)用產(chǎn)生的繁重流量的大型網(wǎng)絡(luò)。
3.FDDI技術(shù)優(yōu)點[2]
光纖分布數(shù)據(jù)接口(FDDI)是目前成熟的LAN技術(shù)中傳輸速率最高的一種。這種傳輸速率高達100Mb/s的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)是ANSIX3T9.5。該網(wǎng)絡(luò)具有定時令牌協(xié)議的特性,支持多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),傳輸媒體為光纖。使用光纖作為傳輸媒體具有多種優(yōu)點:
1、較長的傳輸距離,相鄰站間的最大長度可達2KM,最大站間距離為200KM。
2、具有較大的帶寬,F(xiàn)DDI的設(shè)計帶寬為100Mb/s。
3、具有對電磁和射頻干擾抑制能力,在傳輸過程中不受電磁和射頻噪聲的影響,也不影響其設(shè)備。
4、光纖可防止傳輸過程中被分接偷聽,也杜絕了輻射波的竊聽,因而是最安全的傳輸媒體。
由光纖構(gòu)成的FDDI,其基本結(jié)構(gòu)為逆向雙環(huán)。一個環(huán)為主環(huán),另一個環(huán)為備用環(huán)。一個順時針傳送信息,另一個逆時針。當(dāng)主環(huán)上的設(shè)備失效或光纜發(fā)生故障時,通過從主環(huán)向備用環(huán)的切換可繼續(xù)維持FDDI的正常工作。這種故障容錯能力是其它網(wǎng)絡(luò)所沒有的。
FDDI使用了比令牌環(huán)更復(fù)雜的方法訪問網(wǎng)絡(luò)。和令牌環(huán)一樣,也需在環(huán)內(nèi)傳遞一個令牌,而且允許令牌的持有者發(fā)送FDDI幀。和令牌環(huán)不同,F(xiàn)DDI網(wǎng)絡(luò)可在環(huán)內(nèi)傳送幾個幀。這可能是由于令牌持有者同時發(fā)出了多個幀,而非在等到第一個幀完成環(huán)內(nèi)的一圈循環(huán)后再發(fā)出第二個幀。
令牌接受了傳送數(shù)據(jù)幀的任務(wù)以后,F(xiàn)DDI令牌持有者可以立即釋放令牌,把它傳給環(huán)內(nèi)的下一個站點,無需等待數(shù)據(jù)幀完成在環(huán)內(nèi)的全部循環(huán)。這意味著,第一個站點發(fā)出的數(shù)據(jù)幀仍在環(huán)內(nèi)循環(huán)的時候,下一個站點可以立即開始發(fā)送自己的數(shù)據(jù)。
FDDI用得最多的是用作校園環(huán)境的主干網(wǎng)。這種環(huán)境的特點是站點分布在多個建筑物中。FDDI也常常被劃分在城域網(wǎng)MAN的范圍。
4.FDDI技術(shù)缺點
FDDI硬件價格昂貴,聯(lián)網(wǎng)費用大。因此目前多采用千兆快速以太網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)高速網(wǎng)絡(luò)互連,成本與實際應(yīng)用都較 FDDI 更加成熟和具有優(yōu)勢。
5.FDDI組成
實質(zhì)上FDDI由四個子部分組成,每部分具有各自特定的功能。各部分合起來使得FDDI能夠在上層協(xié)議(如TCP/IP、IPX)和介質(zhì)(如光纜)間提供高速連接。FDDI四個子規(guī)范為介質(zhì)訪問控制(MAC)、物理層協(xié)議層(PHY)、物理介質(zhì)相關(guān)層(PMD)以及站管理(SMT)。MAC規(guī)定了怎樣訪問介質(zhì),包括協(xié)議所需要的幀格式、尋址、令牌處理、循環(huán)冗余校驗算法(CRC)以及差錯恢復(fù)機制;PHY規(guī)定了傳輸編碼和解碼程序、時鐘要求及其他功能;PMD規(guī)定了傳輸介質(zhì)應(yīng)具備的特性,包括光纖鏈路(Fiber-opticLink)、功率電平(Power Level)、誤碼率(Bit-errorRate)、光纖器件(OpticalComponent)以及連接器(Connector);SMT規(guī)定了FDDI站配置、環(huán)配置以及環(huán)控制等特征,包括站的插入和刪除、啟動、故障分離和恢復(fù)、模式安排及統(tǒng)計集合。
6.FDDI工作原理[3]
FDDI的工作原理主要體現(xiàn)在FDDI的三個主要過程中,這三個主要過程是站點物理連接建立、環(huán)初始化和數(shù)據(jù)傳輸。
- (1)站點物理連接建立
FDDI網(wǎng)絡(luò)在正常運行時,站管理SMT一直監(jiān)視著環(huán)的運行狀況并管理著所有站點的活動。站管理SMT中的連接管理模塊負(fù)責(zé)在站點的每對PHY/PMD之間的雙向光纜上建立起端到端的物理連接。
站點通過發(fā)送與接收某些特定的線路狀態(tài)序列與相鄰站點交換端口類型和連接規(guī)則等信息,對物理連接的質(zhì)量進行測試。在測試過程中,一旦檢測到故障,就用跟蹤診斷的方法來確定故障原因,對故障進行隔離,并對網(wǎng)絡(luò)進行重新配置。
- (2)環(huán)初始化
在完成站點的物理連接后,然后對環(huán)進行初始化。在進行環(huán)的初始化工作之前,首先要確定系統(tǒng)的目標(biāo)令牌循環(huán)時間TTRT。各個站點都可借助聲明幀,提出各自的TTRT值。系統(tǒng)按照既定的競爭規(guī)則來確定TTRT值,通過被選中TTRT值的那個站點來完成環(huán)的初始化工作。確定TTRT值的過程通常叫做聲明過程,聲明過程是用來確定TTRT值的。
當(dāng)某個站點或多個站點的MAC實體發(fā)出聲明請求時,環(huán)進入聲明過程。在聲明過程中,每個站點連續(xù)不斷地發(fā)送聲明幀。聲明幀包含站點源地址和目標(biāo)令牌循環(huán)時間TTRT。環(huán)上其他站點接收到某個聲明幀后,將聲明幀中的TTRT值與本站的TTRT值進行比較。如果前者大于后者,站點就轉(zhuǎn)發(fā)聲明幀,同時停止發(fā)送自己的聲明幀;如果前者小于后者,該站點就刪除此聲明幀,并發(fā)送自己的聲明幀。聲明幀中包含本站建議的TTRT值。當(dāng)某個站點接收到自己發(fā)出的聲明幀,該站就贏得了對環(huán)進行初始化的權(quán)力。如果兩個或多個站點使用的TTRT值相同,那么地址值最大的站點將優(yōu)先贏得對環(huán)進行初始化的權(quán)力。贏得初始化環(huán)權(quán)力的站點通過發(fā)送一個令牌來初始化環(huán),這個令牌將不會被環(huán)上的其他站點捕獲。環(huán)上的其他站點在接收到該令牌后,將重新設(shè)置自己的工作參數(shù),使本站點從初始化狀態(tài)轉(zhuǎn)為正常工作狀態(tài)。當(dāng)該令牌回到源站點時,環(huán)初始化工作宣告結(jié)束,環(huán)路進入穩(wěn)定工作狀態(tài),各站點便可以進行正常的數(shù)據(jù)傳送。
- (3)數(shù)據(jù)傳輸
FDDI數(shù)據(jù)傳輸包括數(shù)據(jù)發(fā)送、接收和刪除三個過程。
在FDDI環(huán)網(wǎng)中,想要發(fā)送數(shù)據(jù)的站點必須等待令牌到達該站點并將令牌捕獲后,才能發(fā)送一個或多個數(shù)據(jù)幀,直到所有數(shù)據(jù)發(fā)送完成或直到THT超時為止。最后,站點釋放一個新令牌。
FDDI環(huán)上的每一個站點隨時都在監(jiān)聽經(jīng)過本站點的幀,站點把幀中的目的地址與本站地址比較,以決定是否接收該幀,如果該幀的目的地址與站點地址匹配,站點接收該幀,同時將此幀的FS字段的“A”標(biāo)志位置“1”,表示目的站點存在;在接收該幀的同時,站點還對該幀進行差錯校驗。如果沒有發(fā)現(xiàn)錯誤,則站點將幀中的數(shù)據(jù)字段復(fù)制下來,并在該幀F(xiàn)S字段的“C”標(biāo)志位置“1”,表示該幀已被目的站點接收;如果發(fā)現(xiàn)CRC錯,則把該幀F(xiàn)S字段的“E”標(biāo)志位置“l(fā)”。
在FDDI環(huán)網(wǎng)中,站點在接收幀的同時,還要把該幀轉(zhuǎn)發(fā)到下一站點。發(fā)送站點在發(fā)送完數(shù)據(jù)后將繼續(xù)監(jiān)聽經(jīng)過站點的幀。當(dāng)發(fā)送站點檢測到某數(shù)據(jù)幀的源地址與本站點的地址相同時,立即停止轉(zhuǎn)發(fā)該幀并將其置為無效幀,使已轉(zhuǎn)發(fā)到環(huán)上的部分幀信息在到達下一站點時被當(dāng)做幀碎片而被丟棄,以免這些幀碎片在環(huán)上繼續(xù)傳送,然后,發(fā)送站點負(fù)責(zé)將幀剩余部分從環(huán)上刪除,并同時檢測幀中的FS字段。如果FS字段中的“A”和“C”標(biāo)志位都為“1”,則說明該幀已被目的站點成功接收;如果只有“A”標(biāo)志位為“1”則說明目的站點存在但沒有接收該幀,這說明幀在傳輸過程中發(fā)生了錯誤;如果“A”和“C”標(biāo)志位都為“0”,則說明幀中的目的地址有錯。
正常情況下,只有主環(huán)工作,而備用環(huán)作為備份。一旦網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障,無論是線路故障還是站點故障,F(xiàn)DDI網(wǎng)絡(luò)都會通過卷繞自動將雙環(huán)重構(gòu)為一個單環(huán),從而保證網(wǎng)絡(luò)不會中斷,這是FDDI區(qū)別于其他局域網(wǎng)的一個重要特點。
FDDI網(wǎng)絡(luò)定義了兩種站點:一種是單連接站點(SAS)或稱B類站點;另一種是雙連接站點(DAS)或稱A類站點。單連接站點通過集中器連接在FDDI雙環(huán)的主環(huán)上,集中器能夠同時連接多臺SAS站點,且保證任何sAs站點的出錯或斷電均不會影響FDDI網(wǎng)絡(luò)。雙連接站點可以同時與兩個環(huán)路連接。
FDDI主要用來作為網(wǎng)絡(luò)主干,即通過FDDI可以把幾棟大樓中的一些單獨的工作小組或部門I。AN連接起來,構(gòu)成一個大的網(wǎng)絡(luò)。