Akademia Górniczo – Hutnicza
Wydział Metalurgii i Inżynierii Materiałowej
Autor:
Zakład Informatyki Przemysłowej Zakład Informatyki Przemysłowej
TokenRing TokenRing FDDI FDDI
Jarosław Durak
Token Ring Token Ring
– Standard IEEE 802.5
•
Procedura standaryzacji rozpoczęła się w 1969 r.
– Dane przesyłane są w jednym kierunku
– Dostęp do medium transmisyjnego przyznawany jest poprzez przekazywanie tokena
– Modyfikowany przez urządzenie transmitujące – utworzenie ramki danych
– Odbiorca danych modyfikuje nagłówek ramki (neguje niektóre bity) i odsyła ramkę do nadawcy
– Jeśli nadawca chce wysłać kolejną ramkę to ją wysyła
jeżeli nie to przekształca ramkę w token i przekazuje
ją dalej
Token Ring Token Ring
– Standard IEEE 802.5
•
Prędkości przesyłania danych – 4 Mb/s
– 16 Mb/s
Token Ring Token Ring
– Ramka Token Ring
•
Elementarnym typem ramki jest token
– Jest używany do przyznawania przywilejów dostępu
– Przekształcany w nagłówki specjalizowanych ramek
•
Typy ramek:
– Token
– Ramka danych
– Ramka danych LLC
– Ramki zarządzania MAC
Token Ring Token Ring
– Ramka Token
•
Ogranicznik początku: 1 oktet
•
Pole starowania dostępem: 1 oktet
– Priorytet 3 b
– Token (0) 1 b
– Monitor 1 b
– Żądanie priorytetu 3 b
•
Ogranicznik końca 1 oktet
Ogr. startu Pole ster. dost Ogr. końca
Token Ring Token Ring
– Ramka Danych
•
Zawiera ramkę token (zmieniony bit token na 1)
•
Minimalna długość ramki 21 oktetów
•
Maks długość ramki
– 4500 oktetów (4 Mb/s ) – 18 000 oktetów (16 Mb/s)
•
Ogranicznik startu 1 oktet
•
Sterowanie dostępem 1 oktet
Ogr. startu Pole ster. dost Kontrola Adr . odb Adr . nad DANE Sekw. kontr Ogr. końca Status ramki
Token Ring Token Ring
– Ramka Danych
•
Kontrola ramki: 1 oktet
– Rozróżnia ramki danych i sterowania: 2 b – Określa protokół lub priorytet 6 b
•
Adres odbiorcy 6 oktetów
•
Adres nadawcy 6 oktetów
– Identyczne jak w Ethernecie
•
Pole danych
– 0-4332 dla 4Mb/s
– 0-17 832 dla 16Mb/s
Ogr. startu Pole ster. dost Kontrola Adr . odb Adr . nad DANE FCS Ogr. końca Status ramki
Token Ring Token Ring
– Ramka Danych
•
FCS – sekwencja kontrolna: 4 oktety
– Suma kontrolna
•
EFS Sekwencja końca ramki
– Ogranicznik końca 1 oktet
– Status ramki 1 oktet
•
W praktyce wykorzystuje się ramki Token Ring LLC 802.2
Ogr. startu Pole ster. dost Kontrola Adr . odb Adr . nad DANE FCS Ogr. końca Status ramki
Token Ring Token Ring
– Ramki MAC
•
Wykorzystywana do zarządzania
•
Na każdej stacji pracują „agenci” zarządzania siecią NMA (Network Management Agents)
– Monitor Aktywny AM
– Monitor Oczkujący SM (Standby Monitor)
– Monitor błędów pierścienia REM (Ring Error Mon.) – Serwer raportu konfiguracji CSR (Conf. Rep. Srv.) – Serwer parametrów pierścienia RPS (Ring Parameter
Server)
•
W sumie 42 typy ramek ( 25 MAC IEEE + 17 IBM)
Token Ring Token Ring
– Ramka przerwania
•
Wykorzystywana do natychmiastowego przerwania transmisji
•
Ogranicznik początku: 1 oktet
•
Ogranicznik końca 1 oktet
Ogr. startu Ogr. końca
Token Ring Token Ring
– Sekwencja wypełniania
•
Nie bazuje na tokenie
•
Dowolny ciąg zer i jedynek
•
Generowany kiedy nie przesyłane są ramki (przed i po)
•
Brak danych w pierścieniu traktowany jest jako
uszkodzenie lub sytuacja awaryjna
Token Ring Token Ring
– Medium fizyczne
•
Włókno światłowodowe
•
Skrętka UTP i STP ( dwie żyły )
•
Do podłączania wykorzystywany jest koncentrator MSAU
– Logicznie pierścień
– Fizycznie gwiazda
Token Ring Token Ring
– Przyłączanie stacji
•
Zanim stacja zostanie zaakceptowana przechodzi testy
– Lobe test – stacja wysyła szereg ramek testowych sterowania dostępem
– Wysłanie prądu pozornego (Phantom current) - prąd stały do koncentratora o niskim napięciu
– Włączenie musi nastąpić w ciągu 5 ms – Wykrywana jest prędkość transmisji
– Wykrywanie obecności monitora aktywnego
» Badanie istnienia ramek MAC AMP (Active Monitor Present) lub ramki czyszczenia pierścienia PRG (Ring Purge)
Token Ring Token Ring
– Przyłączanie stacji
– W przypadku braku monitora aktywnego stacja wysyła token zgłoszenia i rozpoczyna arbitraż
– Test podwójnego adresu DAT – ramka MAC wysłana do tej samej stacji jeżeli powraca z potwierdzeniem stacja się odłącza
– Wykrywanie aktywnych sąsiadów
» NAUN - poprzedni
» NADN – następny
– Monitor aktywny wysyła cyklicznie ramkę „monitor obecny”
AMP do następnej stacji ta zmienia ramkę „adres
rozpoznany” i „ramka skopiowana” i wysyła ramkę SMP
„Monitor oczekujący”
Token Ring Token Ring
– Przyłączanie stacji
– Ostatnim etapem jest wysłanie ramki MAC „żądanie parametrów” jeżeli nie ma odpowiedzi od serwera parametrów stacja ustawia domyślne
Token Ring Token Ring
– Odłączenie stacji
– Brak prądu pozornego prze czas >5ms – MSAU odłącza port
FDDI FDDI
FDDI FDDI
– Fiber Distributed Data Interface (wym. fi-di)
•
Interfejs danych przesyłanych światłowodowo
•
Opracowany w poł. 80-tych ub. w. ANSI X3T9.5 na potrzeby rosnących wymagań stacji UNIX
•
Stosowany w szkieletach sieci LAN
•
Medium: światłowód
•
Topologia:
– Podwójny przeciwbieżny pierścień – Rozpiętość do 200km
•
Transmisja 100Mb/s
– Oparta o przekazywanie w jednym kierunki
FDDI FDDI
•
Wykrywanie uszkodzenia
– Wzmacniacze i stacje potrafią wykryć uszkodzenie
» Lokalizacja obszaru z którym utracono łączność
» Logicznie pierścień zostaje „zawinięty” (wrapping, wrap- around)
» Połączenie jest przywracane w reszcie sieci
FDDI FDDI
OSI OSI
W. aplikacji W. prezentacji
W. sesji
W. transportowa W. sieci
W. łącza danych
SMT
W. fizyczna
FDDI FDDI
MAC
PHY
FDDI FDDI
– Składniki funkcjonalne
•
Sterowanie dostępem do nośnika (MAC) – Dostęp do nośnika
– Definiowanie formatu ramek – Generowanie tokenu i ramki – Adresowanie fizyczne
– Korekcja błędów przy odbiorze ramek
FDDI FDDI
– Składniki funkcjonalne
•
Protokół warstwy fizycznej (PHY)
– Kodowanie i dekodowanie ramek (4B5B) – Wysyłanie i przyjmowanie strumienia bitów – Taktowanie sieci (125MHz)
» Generowanie sygnału taktującego
» Synchronizacja stacji
FDDI FDDI
– Składniki funkcjonalne
•
Nośnik warstwy fizycznej (PMD) – Rodzaj nośnika
– Poziom transmitowanego sygnału – Dopuszczalny poziom błędów
– Rodzaje złączy fizycznych
•
Nośnik
– Wielomodowe włókno światłowodowe 62,5/125 do 2km bez regeneracji sygnału, źródło światła dioda LED
– Włókno jednomodowe 8,3 do 60km, laser – Kabel UTP Kat 5 (1994 CDDI), 100m
FDDI FDDI
– Składniki funkcjonalne
•
Zarządzanie stacją (SMT) – Oddzielny moduł
» Komunikuje się z warstwami MAC, PHY i PMD.
monitorując ich pracę. Zarządza działaniami stacji i pierścienia
– Obsługa ramek SMT
– Sterowanie połączeniem – Sterowanie pierścieniem – Czyli:
» Przyłączanie i odłączanie stacji, zbieranie statystyk, identyfikacja i naprawa uszkodzeń
FDDI FDDI
– Rozmiar pierścienia
•
Całkowita długość ścieżki transmisyjnej – ≤200 km
– Zsumowana długość wszystkich światłowodów łącznie z odgałęzieniami
– Należy uwzględnić możliwość awarii (zawijanie)
FDDI FDDI
– Ramki
•
Podstawowa ramka danych
•
Ramka danych LLC
•
Ramka danych LLC SNAP
•
Ramka Token
•
Zestaw ramek do zarządzania stacją
Ramki LLC i LLC SNAP są używane przy łączeniu FDDI
i Ethernet dla protokołów IPX/SPX i AppleTalk
FDDI - ramki FDDI - ramki
– Ramka danych
•
Podstawowa ramka FDD
•
Maks. 9000 5 bitowych znaków = 5625 oktetów
•
Zwykle występuje w podformatach LLC lub SNAP – 4500 oktetów bez preambuły
•
Preambuła: 8 oktetów
•
Ogranicznik początku ramki: 1 oktet
•
Pole kontrola ramki: 1 oktet
– Typ ramki: Token, MAC,LLC, ramka priorytetu
Preambuła Ogr. startu Pole kontr. ramki Adr. odbiorcy Adr. nadawcy DANE Sekw. kontr. Ogr. końca Pole stanu
FDDI - ramki FDDI - ramki
– Ramka danych
•
Adres MAC odbiorcy: 6 oktetów
•
Adres MAC nadawcy: 6 oktetów
•
Pole danych: do 4478 oktetów
•
Sekwencja kontrolna: 4 oktety
•
Ogranicznik końca: 4 bity lub 1 oktet
•
Status ramki 3 oktety
– Error: 1 oktet
– Address-Match 1 oktet
Preambuła Ogr. startu Pole kontr. ramki Adr. odbiorcy Adr. nadawcy DANE Sekw. kontr. Ogr. końca Status
FDDI - ramki FDDI - ramki
– Ramka LLC (Logical Link Control)
•
Sterowanie łączem logicznym
•
Między pola Adres Nadawcy i danych wstawiono:
– DSAP – punkt dostępu usługi docelowej:1 okt.
– SSAP – punkt dostępu usługi źródłowej: 1 okt.
– Kontrola 1 okt.
•
Pole danych: do 4475 okt.
Preambuła Ogr. startu Pole kontr. ramki Adr. odbiorcy Adr. nadawcy DANE Sekw. kontr. Ogr. końca Status
DSAP SSAP Kontrola
FDDI - ramki FDDI - ramki
– Ramka LLC SNAP
•
Do ramki LLC dodano 2 pola
– Identyfikator protokołu: 2 okt.
– Unikatowy identyfikator organizacyjny: 3 okt.
•
Pole danych: do 4470 okt.
Preambuła Ogr. startu Pole kontr. ramki Adr. odbiorcy Adr. nadawcy DANE Sekw. kontr. Ogr. końca Status
DSAP SSAP Kontrola ID Prot ID unikatowy
FDDI - ramki FDDI - ramki
– Ramka Token
•
Podstawowa ramka FDD
– Preambuła: 8 oktetów
– Ogranicznik początku ramki: 1 oktet – Pole kontrola ramki: 1 oktet
– Ogranicznik końca: 0,5 lub 1 oktet
•
Przekazywany wzdłuż pierścienia w jednym kierunku
•
Stacja posiadająca Token wykorzystuje do uzyskania dostępu do medium transmisyjnego
Preambuła Ogr. startu Pole kontr. ramki Ogr. końca
FDDI - ramki FDDI - ramki
– Ramka Token
•
Token przekształcany jest na ramkę danych przez zmianę sekwencji bitów w polu Kontrola ramki
•
Mechanizm szybkiego wyzwalania (quick release)
– Przekształcenie Tokena w ramkę danych
– Natychmiastowe generowanie nowego tokenu – Wysłanie Tokena do następnego urządzenia
Preambuła Ogr. startu Pole kontr. ramki Ogr. końca
FDDI FDDI
– Inne ramki (SMT)
•
Ramka zgłoszenia CF (Claim Frame)
– Zgłoszenie żądania
•
Ramki echa ECF (Echo Frames)
– Potwierdzenie odbioru
•
Ramki informacji o sąsiadach NIF (Neighbor Information Frames)
•
Ramki informacji o statusie SIF (Status Information Frames)
•
Ramki raportujące SRF (Status Reporting Frames)
•
Ramki odmowy dostępu RDF (Request Denied Fr)
•
Ramki zarządzania parametrami PMF (Par. Man. Fr.)
FDDI FDDI
– Inicjalizacja stacji
•
Przed włączeniem do pierścienia
•
Test weryfikujące:
– integralność połączenia z siecią – Gotowość pierścienia i stacji
•
Wykorzystuje protokół PCM (Physical Connection
Management) z SMT
FDDI FDDI
– Inicjalizacja stacji
•
Implementacja:
– Wysłanie znaków ciszy do następnej najbliższej stacji w pierścieniu
– Stacja odbierająca zatrzymuje transmisję i przechodzi w stan wstrzymania (Break State)
– Wysyłanie pomiędzy dwoma stacjami znaków ciszy (Quite Symbols) – stan uciszenia linii (Quite Line State) w celu sprawdzenia synchronizacji
– Wysyłanie między stacjami symboli stopu (Halt Symbols) – synchronizacja zegarów transmisyjnych obu stacji
– Przejście w stan przygotowania (Next State) – wymiana informacji o portach – określenie sposobu połączenia
FDDI FDDI
– Inicjalizacja stacji
•
Implementacja:
– Stan bezczynności (Idle Line State) – obie stacje wysyłają szereg symboli pustych (idle Symbols) potwierdzających gotowość do odbioru
– Test poprawności połączenia (Link Confidence Test) stacje sprawdzają istnienie warstwy MAC u „rozmówcy”
– Jeśli tak stacje wchodzą w fazę testowania transmisji ramek i przekazywania tokenu
– Przejście do stanu połączenia
– Przejście w stan aktywny i zakończenie procesu inicjalizacji
FDDI FDDI
– Inicjalizacja pierścienia
• Następuje po inicjalizacji stacji
• Określenie która stacja ma wygenerować pierwszy token
• Ustalenie czasu rotacji tokenu (T_OPR)
• Stacje proszą o prawo wypuszczenia pierwszego tokenu
• Porównanie domyślnych wymagań czasowych każdej stacji – zegar rotacji tokenu (TRT) – jak często token musi docierać do stacji
• Zgłaszanie ofert rozpoczyna się gdy pierwsza aktywna stacja generuje ramkę zgłoszenia
– Adres stacji – TRT
FDDI FDDI
– Inicjalizacja pierścienia
• Kolejna stacja odbiera ramkę i porównuję swoje TRT z otrzymanym
– Jeżeli TRT stacji jest mniejsze od otrzymanego ramka jest odrzucana i stacja generuje własną
– W przeciwnym wypadku przekazuje ją dalej
• Proces kończy się kiedy stacja otrzyma swoją własną ramkę zgłoszenia
– Jej TRT staje się operacyjnych czasem rotacji tokenu OTRT dla całego pierścienia
FDDI FDDI
– Fizyczne podłączenie stacji
•
Porty
– Port A – podstawowe wejście, dodatkowe wyjście – Port B – podstawowe wyjście, dodatkowe wejście – Port M – główny (master) port koncentratora
– Port S – port podporządkowany (slave) dla
pojedynczo podłączonych stacji
FDDI FDDI
– Fizyczne podłączenie stacji
•
Metody przyłączania
– Pojedyncze przyłączenie
» Połączenie z koncentratorem – Podwójne przyłączenie
» Podłączenie do obu pierścieni
» 2 zestawy portów A i B (4 włókna)
– Maksymalnie 500 urządzeń (zazwyczaj
urządzenia liczą się podwójnie)
FDDI FDDI
– Topologie
•
Podwójny pierścień
•
Podwójny pierścień z drzewem
•
Pojedyncze drzewo
•
Podwójne kierowanie docelowe
•
Cykliczne zawijanie
PODSUMOWANIE PODSUMOWANIE
– Zalety
•
Deterministyczna zasada dostępu
– Pewność dostępu do łącza w określonym czasie
•
Dynamiczne wykrywanie stacji
•
Odporność na awarie (szczególnie FDDI)
– Wady
•
Skomplikowana zasada działania
•
Wysoka cena
– Urządzeń sieciowych
– Okablowania (szczególnie FDDI)
– Stosunkowo niskie szybkości transmisji (Token Ring)
