Upload
others
View
6
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Luglio 1996
FDDI - 1 Copyright: si veda nota a pag. 2
FDDIFiber Distributed Data Interface
Pietro [email protected]
Silvano [email protected]
http://www.polito.it/~silvano
Luglio 1996
FDDI - 2 Copyright: si veda nota a pag. 2
Nota di CopyrightQuesto insieme di trasparenze (detto nel seguito slides) è protetto dalle leggisul copyright e dalle disposizioni dei trattati internazionali. Il titolo ed icopyright relativi alle slides (ivi inclusi, ma non limitatamente, ogni immagine,fotografia, animazione, video, audio, musica e testo) sono di proprietà degliautori indicati a pag. 1.Le slides possono essere riprodotte ed utilizzate liberamente dagli istituti diricerca, scolastici ed universitari afferenti al Ministero della Pubblica Istruzionee al Ministero dell’Università e Ricerca Scientifica e Tecnologica, per scopiistituzionali, non a fine di lucro. In tal caso non è richiesta alcunaautorizzazione.Ogni altra utilizzazione o riproduzione (ivi incluse, ma non limitatamente, leriproduzioni su supporti magnetici, su reti di calcolatori e stampate) in toto o inparte è vietata, se non esplicitamente autorizzata per iscritto, a priori, da partedegli autori.L’informazione contenuta in queste slides è ritenuta essere accurata alla datadella pubblicazione. Essa è fornita per scopi meramente didattici e non peressere utilizzata in progetti di impianti, prodotti, reti, ecc. In ogni caso essa èsoggetta a cambiamenti senza preavviso. Gli autori non assumono alcunaresponsabilità per il contenuto di queste slides (ivi incluse, ma nonlimitatamente, la correttezza, completezza, applicabilità, aggiornamentodell’informazione).In ogni caso non può essere dichiarata conformità all’informazione contenuta inqueste slides.In ogni caso questa nota di copyright non deve mai essere rimossa e deveessere riportata anche in utilizzi parziali.
Luglio 1996
FDDI - 3 Copyright: si veda nota a pag. 2
GeneralitàStandard ANSI per LAN in fibra ottica a 100Mb/s
soluzione ideale per la realizzazione di dorsalielevato livello di fault-tolerancenasce come standard ANSI (American NationalStandard Institute) e viene successivamenteratificato come ISO
alcuni sottostandard del livello fisico sono soloANSI
Si inserisce ai livelli 1 e 2 del modello OSI edel modello IEEE 802
Luglio 1996
FDDI - 4 Copyright: si veda nota a pag. 2
Relazione tra i livelli
LLCIEE 802.2
ISO 8802.2
MACIEEE 802.3ISO 8802.3
ISO 9314-3 ANSIX3.184
LIVELLO 3
LIVELLO 2 - LLC
LIVELLO 2 - MACLIVELLO 1
MACIEEE 802.5ISO 8802.5
DECNET TCP/IP OSI
ANSIX3.237
ANSITP-PMD
MACFDDI
ISO 9314
Luglio 1996
FDDI - 5 Copyright: si veda nota a pag. 2
Specifiche FDDIVelocità di trasmissione
125 Mb/s a livello fisico100 Mb/s a livello Data Link
Numero massimo di stazioni: 500Lunghezza massima della rete: 100 km realiDistanza massima tra due stazioni
100 m su rame2.0 km su fibra ottica multimodale50 km su fibra ottica monomodale
MAC: Timed-Token PassingPossibilità di fault-tolerance sull’anello esulle connessioni dual-homing
Luglio 1996
FDDI - 6 Copyright: si veda nota a pag. 2
TopologiaTopologia logica: anello monodirezionaleTopologie fisiche: varie
NODOA
NODOB
NODOC
NODOF
NODOE
NODOD
Anello primario(attivo)
Anello secondario(IDLE)
Esempio topologia fisica:
Doppio Anello Controrotante
Luglio 1996
FDDI - 7 Copyright: si veda nota a pag. 2
Elementi ComponentiSono 4:
PMD - Physical Medium Dependent LayerPHY - Physical Protocol LayerMAC - Media Access ControlSMT - Station Management
MAC
PHY
PMD
SMT
(X3.139)
(X3.148)
(ISO 9314-3; X3.184X3.237; TP-PMD)
(ISO 9314-6)
Luglio 1996
FDDI - 8 Copyright: si veda nota a pag. 2
Media Access ControlStrato più basso del livello Data LinkDefinisce i formati di:
tokentrama
Fornisce i servizi di:accesso all'anello attraverso un meccanismo ditipo timed-token
la modalità è molto simile a quella di 802.5 conEarly Token Release
coopera con lo SMT per:inizializzazione dell'anelloisolamento dei guasti
Luglio 1996
FDDI - 9 Copyright: si veda nota a pag. 2
Token e Trama
16 o più 2 2 2
Token
16 o più 2 2 12 12 da 0 a 8956 8 1 3 o più
PR SD
da 34 a 8990 simboli
FC DSAPSSAP
SFS
INFO FCS ED FS
EFS
PR = PreambleSFS = Start of Frame SequenceEFS = End of Frame Sequence FCS = Frame Check Sequence SD, ED = Starting/Ending DelimiterFC = Frame ControlFS = Frame Status
Trama
SD FC EDPR
Luglio 1996
FDDI - 10 Copyright: si veda nota a pag. 2
Accesso all'Anello
3 - Dopo i dati A ritrasmetteil token
4 - B cattura il token e iniziaa trasmettere
B
D
CA
B
D
CA
B
D
CA
2 - A inizia a trasmettere
F2
B
D
CA
1 - A deve trasmettere e quindicattura il token
T
T
F1
F1
F1
Luglio 1996
FDDI - 11 Copyright: si veda nota a pag. 2
Accesso all'Anello
B
D
CA
B
D
CA
B
D
CA
B
D
CA
5 - B emette il token 6 - A toglie F1
7 - sull'anello restano la trama F2 e il token
8 - B toglie F2
F2
T
TF2
F2
F1
T
T
Luglio 1996
FDDI - 12 Copyright: si veda nota a pag. 2
TimerEsistono 4 timer principali che definisconoil comportamento del MAC:
Target Token Rotation Time (TTRT): tempo dirotazione del token che la stazione proponedurante il ClaimingToken Rotation Timer (TRT): tempo trascorsodall'ultimo passaggio del tokenTime Holding Timer (THT): tempo limite dipossesso del tokenValid Transmission Timer (TVX) serve adindividuare i guasti nell'anello
Luglio 1996
FDDI - 13 Copyright: si veda nota a pag. 2
Physical Protocol LayerStrato più alto del livello fisicoSi occupa della sincronizzazioneEsegue il processo di codifica e decodifica4B/5B e NRZ/NRZI oppure 4B/5B NRZ/MLT-3nel caso TP- PMD
Combina/separa il clock e i datiCompensa le differenze di clock tra stazioniadiacenti
4/5Encoder
NRZ/NRZIEncoder
1111 11101SYMBOLSFROM MAC
Luglio 1996
FDDI - 14 Copyright: si veda nota a pag. 2
4B/5B11110 000001001 0001.......... .......11100 111011101 111100000 Quiet11111 Idle00100 Halt01101 End Delimiter11000 Starting Delimiter
Luglio 1996
FDDI - 15 Copyright: si veda nota a pag. 2
Metodi di codificaNRZI (frequenza digitale 62.5 MHz) utilizzatonegli standard su fibra otticaMLT-3 (frequenza digitale 31.25 MHz)utilizzato dal TP-PMD per i cavi rame
riduce sui cavi UTP i problemi dovuti alla diafoniae, in generale, all'EMI
0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0
+
_
+
_
NRZI
MLT-3
Luglio 1996
FDDI - 16 Copyright: si veda nota a pag. 2
SincronizzazioneIn assenza di dati il ring è occupato daltoken e da simboli di Idle
i simboli di Idle servono per la sincronizzazionedel clock tra le stazioni
Il token ed i pacchetti sono semprepreceduti da un preambolo che contienealmeno 16 simboli di IDLE
la funzione Smoothing compensa le differenze dilunghezze dei preamboli ricevuti ed aggiunge deisimboli in quelli che ne contengono meno di 12prima di ripeterli
Luglio 1996
FDDI - 17 Copyright: si veda nota a pag. 2
PMD LayerStrato più basso del livello fisico:
descrive le specifiche hardware per laconnessione di nodi FDDIoffre i servizi necessari a trasmettere un flusso dibit con codifica NRZI o MLT-3
PMD specifica:specifica dei cavispecifica dei connettori (Media InterfaceConnector)conversione di segnali ottici in elettrici eviceversaforma d'onda di trasmissione e ricezione
Luglio 1996
FDDI - 18 Copyright: si veda nota a pag. 2
PMDSono attualmente standard:
fibra ottica multimodale ANSI X3.166 e ISO/IEC9314-3, distanza massima 2 Kmfibra ottica multimodale LCF-PMD (Low CostFiber) ANSI X3.237, distanza massima 500 mfibra ottica monomodale SMF-PMD (Single ModeFiber) ANSI X3.184, distanza massima 50 Km conricevitore ed emettitore laser di Cat. 2UTP/STP: Unshielded Twisted Pair (100 ΩΩ - Cavidi categoria 5) e STP (150 ΩΩ), distanza massima100 m, standard TP-PMD ANSI X3.263
Luglio 1996
FDDI - 19 Copyright: si veda nota a pag. 2
TP-PMD Cavi e Connettori
CAVO STP 150 Ω Ω
TIA/EIA 568A / ISO/IEC 11801
Presa DB9
Lato Concentr. M - PORT
Lato Stazione S - PORT
5 TX+ 9 TX-
1 RX+ 6 RX-
S-port 1 2 3 4 5 6 7 8
TX+ TX- RX+ RX-
S-port
Presa RJ45 Cat. 5
Lato Concentr. M - PORT
Lato Stazione S - PORT
CAVO UTP 100 Ω Ω Cat. 5
TIA/EIA 568A / ISO/IEC 11801
Luglio 1996
FDDI - 20 Copyright: si veda nota a pag. 2
Tipi di stazioniDAS
Dual Attachment Station
SASSingle Attachment Station
DACDual Attachment Concentrator
Luglio 1996
FDDI - 21 Copyright: si veda nota a pag. 2
DAS: Dual Attachment StationSi connette direttamente al doppio anelloFDDIHa costi maggiori di un SASRelè opzionale per bypassare la stazione
MAC PHY PMDTO BACKBONE
MAC PHY PMD
SMT
BYPASSRELAY
(optional)
To Primary Ring
To Secondary Ring
Luglio 1996
FDDI - 22 Copyright: si veda nota a pag. 2
SAS: Single Attachment StationAccede all'anello tramite un DAC (DualAttachment Concentrator)
fornisce una sola connessione al DACdelega il controllo dei guasti al DACha bassi costiè la soluzione preferita nel caso di cavi in rame
SMT
MAC PHY PMDRECEIVE
TRANSMIT
TO DUALATTACHMENTCONCENTRATOR
Luglio 1996
FDDI - 23 Copyright: si veda nota a pag. 2
PMD PMD PMD PMD PMD
PHY PHY PHY PHY PHY
Configuration Switches
MAC (optional)
SMT
PRIMARYRING
SECONDARYRING
ATTACHED DEVICES
DAC: Dual Attachment Concentrator
Luglio 1996
FDDI - 24 Copyright: si veda nota a pag. 2
DACPermette di connettere più stazioni SASall'anello FDDIPuò essere usato come radice di un alberodi stazioniElemento attivo che controlla la topologiadella rete inserendo o rimuovendo nodiconnessi ad esso, attraverso l'uso diswitches elettroniciOgni livello fisico presente è gestitoseparatamente dallo SMT
Luglio 1996
FDDI - 25 Copyright: si veda nota a pag. 2
Possibili TopologieConcentratore singolo
stand- alone concentrator
Doppio anello contro-rotanteCRR: Counter Rotating Ring
Doppio anello di alberiDual-ring of tree
Luglio 1996
FDDI - 26 Copyright: si veda nota a pag. 2
Concentratore singoloConsiste di un singolo DAC a cui sonoconnesse a stella le stazioniSi utilizzano stazioni SASStruttura a stella conveniente per sitiprecablatiUtilizzato per gruppi indipendenti
DACSAS
SAS SAS
SAS
Luglio 1996
FDDI - 27 Copyright: si veda nota a pag. 2
Doppio anello controrotante (CRR)
NODOA
NODOB
NODOC
NODOF
NODOD
Anello primario(attivo)
Anello secondario(attivo)
guastoNODO
E
Luglio 1996
FDDI - 28 Copyright: si veda nota a pag. 2
Problemi topologia CRRGuasti multipli causano la segmentazionedell'anelloAnello principale direttamente accessibileagli utenti: il comportamento di un utente ècritico per l'integrità dell'anelloL'introduzione di una nuova stazionesull'anello principale comporta unamanipolazione dello stessoDAS implicano il doppio dei connettori e deicavi
Luglio 1996
FDDI - 29 Copyright: si veda nota a pag. 2
Problemi topologia CRR
NODOA
NODOF
NODOF
Anello primario(attivo)
Anello secondario(attivo)
guastoNODO
E
NODOB
NODOD
NODOSpento
Guasti contemporanei possono comportarela creazione di anelli separati
Luglio 1996
FDDI - 30 Copyright: si veda nota a pag. 2
Doppio anello di alberiElimina alcuni problemi del CRRAnello principale di concentratori
alberi di concentratori collegati all'anelloprincipale per connettere le stazionisi può rimuovere qualunque stazione senza avereinterruzioni di servizioDAC bypassano le stazioni inattive o guaste
L'anello principale di soli DAC impedisceche gli utenti vi accedano direttamenteRete facilmente espandibile e manutenibile
Luglio 1996
FDDI - 31 Copyright: si veda nota a pag. 2
Doppio anello di alberi
DAS DAS
DAS DAS
DAS SAS
SAS
DAC
DAS
DAC
SASSAS
SAS
SAS
DAC
SAS
SAS
SAS
DAC
SAS
DAC
SAS
SAS SAS
SAS
DAC
Doppio anellodi dorsale
Alberi
DAS
Luglio 1996
FDDI - 32 Copyright: si veda nota a pag. 2
Fault-tolerance con Dual-HomingAnello primario
(attivo)
Anello secondario(IDLE)
DACn. 1
DACn. 2
DAS1
DAS2
DASn
Settembre 1996
FDDI - 33 Copyright: si veda nota a pag. 2
Progettazione rete FDDICirconferenza dell'anello 100 Km max.Numero di stazioni 500 max.Fibra ottica multimodale 62.5/125:
attenuazione a 1300 nm 1.5 dB/Km max.banda passante a 1300 nm 500 MHz . Km min.massima distanza tra 2 stazioni 2 Kmattenuazione del Link tra due stazioni 11 dB max.
vanno considerate le attenuazioni della fibraottica, i connettori, le bretelle ottiche edeventuali Bypass-Switch ottici (attenuazione 2.5dB max. in pass-through e Bypass)
Luglio 1996
FDDI - 34 Copyright: si veda nota a pag. 2
Progettazione rete FDDIFibra ottica monomodale 8-10/125 distanzamassima:
15 Km con laser di Cat. 150 Km con laser di Cat. 2
UTP/STP distanza max tra stazione e DAC100 m, atten. Link 14 dB max. (a 31.25 MHz),ACR 23 dB min (a 31.25 MHz)
Luglio 1996
FDDI - 35 Copyright: si veda nota a pag. 2
Station Management (SMT)Fornisce i servizi di connectionmanagement cioè di monitoraggio econtrollo di una stazione FDDISi suddivide in tre parti:
SMT Frame ServiceRMT (Ring Management)CMT (Connection Management)
SMT Frame Service riceve e trasmette ipacchetti SMT
permette al RMT di ricevere e trasmettere delleinformazioni necessarie per la gestionedell’anello
Luglio 1996
FDDI - 36 Copyright: si veda nota a pag. 2
Principali funzioni di RMT e CMTRMT (Ring management) si occupa dellagestione dell’anelloCMT (Connection Management) effettua:
inizializzazione delle connessioni fisichecontrollo dell’optical bypass switch opzionalecontrollo della qualità della connessione fisicasupporto delle funzioni di Traceisolamento e ripristino dei guastiinvocazione del Path Testindicazione della disponibilità di connessione
Luglio 1996
FDDI - 37 Copyright: si veda nota a pag. 2
Accensione delle stazioniOgni stazione entra in self-test e verifica lapropria funzionalitàInizia un processo di riconoscimento dellestazioni vicine:
le stazioni si scambiano le informazioni circa leconnessioni sulle porte
Le stazioni iniziano il processo Claiming
Luglio 1996
FDDI - 38 Copyright: si veda nota a pag. 2
ClaimingProcesso di claiming:
le stazioni generano continuamente pacchetti diclaim
essi contengono il valore TTRT proposto dallastazionevalori di TTRT bassi migliorano le caratteristichedi real time dell’anello
le stazioni confrontano il valore di TTRT ricevutocon il proprio:
se una stazione riceve un valore TTRT inferioreal proprio, interrompe la generazione deipacchetti di claim e ripete quelli ricevutise il valore di TTRT ricevuto è uguale al proprio,la stazione confronta gli indirizzi MAC:
se quello ricevuto è inferiore al proprio, interrompe lagenerazione dei pacchetti di claim e ripete quelli ricevuti
Luglio 1996
FDDI - 39 Copyright: si veda nota a pag. 2
ClaimingLa stazione che ha proposto il TTRT piùbreve o che ha l’indirizzo MAC di valoreinferiore, vince il claiming e immette il tokennell'anelloDal terzo giro del token la rete diventacompletamente operativa
Stazione 2TTRT 15 ms
Stazione 4TTRT 10 ms
Stazione 3TTRT 8 ms
Stazione 1TTRT 8 ms
Stazione vincente
08-00-2B-00-50-40 08-00-2B-00-10-05
Luglio 1996
FDDI - 40 Copyright: si veda nota a pag. 2
Guasti possibili su una rete FDDIInterruzione della connessione tra duestazioni che può essere provocata da:
rottura del mezzo trasmissivoguasto del transceiver di una stazionespegnimento di una stazione che provocal’interruzione della connessione tra le stazioniadiacenti ad essa
Stazione difettosa
Luglio 1996
FDDI - 41 Copyright: si veda nota a pag. 2
Interruzione della connessioneL’interruzione della connessione tra duestazioni viene localizzata e risolta dal CMT(Connection Management)
se il segnale sul mezzo trasmissivo scende sottola soglia limite per un tempo superiore al timerANS_Max (default 350 µµs), la stazione:
opera lo shut-down della portaesegue la funzione di richiusura sull’anellosecondario
L’operazione di isolamento e ripristino delguasto ha una durata di circa 100 ms
Luglio 1996
FDDI - 42 Copyright: si veda nota a pag. 2
Isolamento dei guasti (Beaconing)La stazione che entro il tempo TVX (default2.5 ms) non riceve il token o i dati inizia unprocesso di claiming (inizializzazione)Se il processo di claiming non termina consuccesso, la stazione che ha rilevato ilproblema inizia un processo di beaconing,trasmettendo in continuazione dei pacchettidi beacon contenenti il NAUN (NearestActive Upstream Neighbour)Se una stazione riceve un pacchetto dibeacon interrompe il processo di beaconinge ripete il pacchetto ricevuto a quellasuccessiva
Luglio 1996
FDDI - 43 Copyright: si veda nota a pag. 2
Isolamento dei guasti (Beaconing)Se una stazione riceve il proprio pacchettodi beacon assume che l’anello è statoripristinato ed inizia il processo di claimingSe l’anomalia è persistente e si supera iltimer T_Stuck (default 8 s):
la stazione che l’ha rilevata invia dei DirectedBeacon frame, per un periodo pari al timerT_Direct (default 370 ms), che servono perinformare tutti i nodi della condizione di stuckbeacon
Se allo scadere di T_Direct l’anomaliapersiste, la stazione inizia una funzione ditrace:
trasmette dei simboli di MLS (Master Line State)
Luglio 1996
FDDI - 44 Copyright: si veda nota a pag. 2
Isolamento dei guasti (Beaconing)La funzione di trace induce i nodi sospettiad abbandonare il ring ed eseguire il pathtestSe una stazione fallisce il path test significache è difettosa e si auto-esclude dall’anelloAlla fine del processo di isolamento di unastazione difettosa inizia un processo diclaiming, al termine del quale l’anello ritornaoperativoIl processo di isolamento di una stazionedifettosa ed il ripristino dell’anellorichiedono circa 10 s
Luglio 1996
FDDI - 45 Copyright: si veda nota a pag. 2
Isolamento dei guasti (Beaconing)
Stazione A(difettosa)
Stazione D
Stazione B
Stazione C
00100 00000 00100 00000 00
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Master line state (MLS)
1L00 0010
pacchetto di beacon
Anello primario
Anello secondario
Luglio 1996
FDDI - 46 Copyright: si veda nota a pag. 2
Isolamento guasti
Stazionedifettosao spenta
WRAPPEDCONFIGURATION
STAZIONE1
STAZIONE2
STAZIONE4
Caso di stazione difettosa o spenta
Luglio 1996
FDDI - 47 Copyright: si veda nota a pag. 2
Isolamento guasti
WRAPPEDCONFIGURATION
guasto
STAZIONE1
STAZIONE2
STAZIONE3
STAZIONE4
Caso di rottura del mezzo trasmissivo