Fibre Channel

- Technologia opracowana przez ANSI - X3T11 (1988).- Służy do połączeń typu channel (np. kanał dyskowy) i network.- Zapewnia wysoką prędkość transmisji.- Realizuje rozbudowane topologie.- Posiada znaczny zasięg.- Wykorzystuje różne rodzaje mediów fizycznych.- Oferuje zróżnicowane klasy usług.- Umożliwia przenoszenie innych protokołów o zróżnicowanej architekturze i wymaganiach.- Obecnie znajduje najszersze zastosowanie w sieciach SAN (Storage Area Networks) udostępniających rozbudowane systemy składowania danych (macierze dyskowe, biblioteki taśmowe) o wielkiej pojemności.

Fibre Channel - topologie

Fibre Channel - przepływności, typy mediów, zasięg

Speed (Mbytes/s)Media

12.5 25 50 100Single-mode fiber (long-wave laser) 10 km50/125 µ m multimode fiber (short-wave laser) [a] 2 km 1 km [a]62.5/125-µ m fiber (long-wave LED) 500 m 1 km [a] [a]Video coax 100 m 75 m 50 m 25 mMiniature coax 40 m 30 m 20 m 10 mShielded twisted pair 100 m 50 m [a] [a]

Footnotes: [a] Not defined in the standard.

Payload Data RateCable Bit Rate (Mbits/s)

Mbytes/s Mbits/s132.8125 12.5 100265.625 25 200531.25 50 4001,062.5 100 8002,125 200 1,6004,250 400 3,200

Fibre Channel - typy złącz, format ramkiMedia Connector Requires

Fiber Duplex, polarized SC One strand for transmitting, one for receiving

CoaxTNC (receiver) and BNC(transmitter)

One coax for transmitting, one for receiving

STP 9-pin D-subminiature One pair for transmitting, one for receiving

Frame size is up to 2,148 bytes, as shown in the following table.Bytes Function

4 Start of frame delimiter

24Frame header, including 24-bit source and destination addresses and sequence numbersto support windowing and flow control

0 to2,112

Higher-layer data (payload), may include a 64-byte optional header, reducing payload to2,048 bytes

4 CRC4 End of frame delimiter

FC-0 Signaling Media specifications Receiver/Transmitter specifications FC-1 8B/10B character encoding Link maintenance FC-2 Frame format Sequence management Exchange management Flow Control Classes of Service Login/Logout Topologies Segmentation and Reassembly FC-3 Services for multiple ports on one node FC-4 Upper Layer Protocol (ULP) mapping Small Computer System Interface (SCSI) Internet Protocol (IP) High Performance Parallel Interface (HIPPI) Asynchronous Transfer Mode - Adaption Layer 5 (ATM-AAL5) Intelligent Peripheral Interface - 3 (IPI-3) (disk and tape) Single Byte Command Code Sets (SBCCS) future ULPs...

Fibre Channel -warstwy (layers)

Class 1 In Class 1, a dedicated connection is established between two N_Ports. Once established, the two N_Ports may communicate using the full bandwidth of the connection; no other network traffic affects this communication. Due to this, frames are guaranteed to arrive in the order in which they were transmitted.

IntermixIntermix is an option of Class 1 whereby Class 2 and Class 3 frames may be transmitted at times when Class 1 frames are not being transmitted.

Class 2Class 2 is referred to as multiplex due to the fact that it is a connectionless Class of service with notification of delivery andnon-delivery of frames.

Class 3 Class 3 is very similar to Class 2. The only exception is that it only uses buffer-to-buffer flow control. It is referred to a datagram service. Class 3 would be used when order and timeliness is not so important, and when the ULP itself handles lost frames efficiently. Class 3 is the choice for SCSI.

Class 4 Class 4 provides fractional bandwidth allocation of the resources of a path through a Fabric that connectstwo N_Ports. Class 4 can be used only with the pure Fabric topology. One N_Port will set up a Virtual Circuit (VC) by sending a request to the Fabric indicating the remote N_Port as well as quality of service parameters. The resulting Class 4 circuit will consistof two unidirectional VCs between the two N_Ports. The VCs need not be the same speed.

Sieci rozległe - Wide Area Networks (WAN)

- obejmują duży obszar geograficzny,- często wykorzystują infrastrukturę operatorów telekomunikacyjnych,- funkcjonują w trzech najniższych warstwach modelu OSI.

Topologie sieci WAN

- łącza punkt --- punkt

Topologie sieci WAN

- z przełączaniem obwodów

- z przełączaniem pakietów

Urządzenia WAN

channel service unit/digital service unit (CSU/DSU)

data terminal equipment (DTE)device (such as a terminal) data circuit-terminating (DCE) device (such as a switch)

Protokół SDLC (Synchronous Data Link Control) i pochodne

- SDLC został opracowany przez IBM w latach 70-tych jako pierwszy zorientowany bitowo synchroniczny protokół łącza danych,- wywodzi się z niego wiele pochodnych protokołów: HDLC - High-Level Data Link Control (ISO) PPP - Point-to-Point Protocol LAP, LAP-B - Link Access Procedure, Balanced (ITU-T, Frame Relay) IEEE 802.2

Frame Relay

- technologia WAN pracująca w cyfrowych systemach telekomunikacyjnych, opracowana przez ITU-T w latach 80-tych,- oparta o technikę przełączania pakietów,- zorientowana połączeniowo,- stanowi rozwinięcie technologii X.25 (zwiększona wydajność kosztem uproszczonej kontroli błędów),- działa w dwu dolnych warstwach modelu OSI,- obecnie rozwijana przez konsorcjum Frame Relay Forum (FRF).

Urządzenia Frame Relay

DTE (data terminal equipment) - urządzenie końcowe użytkownikaDCE (data circuit-terminating equipment) - urządzenia przełączającew strukturze sieci operatora telekomunikacyjnego

Obwody wirtualne Frame Relay

Logiczne połączenia pomiędzy DTE oznaczone identyfikatoramizwanymi DLCI (data-link connection identifier), które mogą byćmultipleksowane w pojedynczym łączu fizycznym.

Występują dwa rodzaje obwodów wirtualnych:- Switched Virtual Circuits (SVC) - tymczasowe połączeniaustanawiane na czas sporadycznej transmisji.- Permanent Virtual Circuits (PVC) - stałe połączenia ustanowionena potrzeby częstych transmisji pomiędzy DTE.

Identyfikatory DLCI są przydzielane przez operatora i mają lokalneznaczenie (tylko między DTE i najbliższym DCE).

Mechanizmy kontroli przeciążeń

Frame Relay zakłada użycie mediów o wysokiej niezawodności,a kontrolę przepływu przerzuca na protokoły wyższych warstw.- Forward-explicit congestion notification (FECN) FECN bit jest przenoszony w polu adresu nagłówka ramki FR i jest ustawiany przez DCE w razie wystąpienia przeciążenia; węzeł docelowy może zainicjować sterowanie przepływem.- Backward-explicit congestion notification (BECN) BECN bit jest przenoszony j/w lecz w kierunku do nadawcy (transmisja Frame Relay jest dwukierunkowa).- Discard Eligibility (DE) - bit DE, który jest częścią nagłówka ramki może wskazywać ramki o niższym priorytecie; jest ustawiany na 1 przez źródłowy DTE; w razie wykrycia przeciążenia przełączniki DCE będą odrzucać ramki z bitem DE w pierwszej kolejności.

Mechanizmy kontroli przeciążeń - c.d.

Frame Relay stosuje mechanizm Admission Control:węzeł DTE negocjuje z przełącznikiem DCE możliwość nawiązaniapołączenia w oparciu o następujące parametry:- Committed Information Rate (CIR) - średnia przepustowość w b/s gwarantowana przez sieć w czasie wzorcowego interwału T, gdzie T= BC/CIR;- Committed Burst Size (BC) - maksymalna ilość (w bitach) jednostek informacji, która może być przetransportowana w czasie T,- Excess Burst Size (EC) - maksymalna nie gwarantowana ilość jednostek informacji (w bitach), jąką sieć będzie próbować przesłać w czasie T.

Operator może oferować usługi transmisji z parametrem CIR wielokrotnie mniejszymod fizycznej przepustowości łącza.

Frame Relay Local Management Interface (LMI)

Zestaw rozszerzeń do podstawowej specyfikacji FR:

- globalne adresowanie - wartości DLCI mogą mieć globalny zakres w sieci FR, co ułatwia zarządzenie siecią i czyni ją bardziej podobną do sieci LAN (z punktu widzenia routerów),

- komunikaty zarządzające obwodami wirtualnymi - okresowe weryfikowanie aktualności zestawionych połączeń,

- multicasting - umożliwia transmisje do wydzielonej grupy węzłów.

Frame Relay - media

Frame Relay może być transmitowane poprzez różnego typucyfrowe łącza szeregowe, dostarczane przez operatorów tele-komunikacyjnych np. ISDN (64 kbps), T-1 (1.544 Mbps), E-1(2.048 Mbps), E-3 (34 Mbps), T-3 (45 Mbps).

Format ramki Frame Relay- standardowa

Flags - początek/koniec ramki (hex 7E, bin 01111110);Address - DLCI (10 bitów): reprezentuje lokalne połączenie wirtualne; - Extended Addess (EA): wartość 1 wskazuje, że jest to ostatni bajt adresu (standard dopuszcza dłuższe niż 2 bajty), ósmy bit każdego bajtu; - C/R : bit następujący po najbardziej znaczącym bajcie w polu adresu, nie używany; - Congestion control: ostatnie 3 bity w polu adresu - FECN, BECN, DE;Data - zawiera dane wyższych protokołów, aż do 16 000 bajtów;Frame Check Sequence - zawiera sekwencję kontrolną.

Format ramki Frame Relay- format LMI

Flags - początek/koniec ramki (hex 7E, bin 01111110);LMI DLCI - identyfikuje ramkę jako LMI, DLCI = 1023;Unnumbered Information Indicator - bit poll/final = 0 (z SDLC);Protocol Discriminator - zawsze zawiera wartość wskazującą, że jest to ramka LMI;Call Reference - nieużywane, zawiera zera;Message Type - definiuje typ ramki: status-inquiry message lub status message (np. keep alive, PVC status);Information Elements - zawiera zmienną ilość elementów informacyjnych (IE), każdy z nich składa się z następujących pól: IE Identifier (jednoznaczny identyfikator IE), IE Length (długość IE), Data - jeden lub więcej bajtów danych wyższych protokołów;Frame Check Sequence - zawiera sekwencję kontrolną.

Switched Multimegabit Data Service (SMDS)- szybka, pakietowa sieć WAN oparta o przesyłanie datagramów (bezpołączeniowo), opracowana przez Bellcore,- wykorzystuje infrastrukturę operatorów publicznych T-1 (DS-1) 1.544 Mbps, T-3 (DS-3) 44.736 Mbps,- umożliwia przenoszenie (enkapsulację) ruchu sieci LAN (maksymalna wielkość PDU 9188 bajtów),- jako protokół komunikacyjny wykorzystuje magistralę (typu cell relay) Distributed Queue Dual Bus (DQDB)/IEEE 802.6- może współpracować z ATM (komórki 53 bajty).

DQDB

Asynchronous Transfer Mode (ATM)

- bardzo szybka, skalowalna sieć typu cell relay opracowana przez International Telecommunication Union - Telecommunication Standardization Sector (ITU-T) jako część B-ISDN;- zdolna do przenoszenia różnego typu transmisji w tym głosu, wideo i danych jednocześnie;- transmituje dane podzielone na małe (53 bajty) komórki o stałej długości (sprzętowa realizacja przełączania zapewniająca wysoką prędkość transmisji);- wykorzystuje zróżnicowane rodzaje łączy fizycznych;- pretendowała do miana technologii, która opanuje środowisko LAN, MAN i WAN;- obecnie rozwijana przez konsorcjum ATM Forum.

ATM - standardowe interfejsy

• User-to-Network Interface (UNI) 2.0 - sygnalizcja• UNI 3.0• UNI 3.1• Public-Network Node Interface (P-NNI) - routing• Broadband Interexchange Carrier Interconnect (B-ICI)• LAN Emulation (LANE) - emulacja sieci IEEE 802.3-5

ATM

Charakter tej technologii bierze się z połączenia zalet technologii:- przełączania komórek - elastyczność i wydajność, zwłaszcza dla ruchu impulsowego (burst traffic),- przełączania obwodów - gwarantowana przepustowość i stałe opóźnienie transmisji.

Statistical TDM - przydział szczelin czasowych jest nie jestokreślony sztywno; jeśli występuje nadwyżka, to jest ona przydzielana asynchronicznie do poszczególnych strumieni danych.

Format ramki ATM:

Format nagłówka ramki ATM

• Generic Flow Control (GFC) - realizuje funkcje lokalne umożliwiające podłączenie kilku stacji do pojedynczego łącza ATM, typowo nie stosowane (wartość domyślna) • Virtual Path Identifier (VPI) - identyfikator ścieżki wirtualnej, wskazuje następny węzeł ATM• Virtual Channel Identifier (VCI) - identyfikator kanału wirtualnego, j/w• Payload Type (PT) - 1-szy bit określa czy komórka niesie dane czy informacje sterujące; dla danych 2-gi bit wskazuje wystąpienie przeciążenia, a 3-ci czy komórka jest ostatnią w sekwencji reprezentującej ramkę AAL5

GFC

• Congestion Loss Priority (CLP) - bit wskazujący, czy komórka powinnna być odrzucona jeśli napotka wyjątkowe przeciążenie (CLP=1)• Header Error Control (HEC) - suma kontrolna tylko dla nagłówka

Format nagłówka ramki ATM - c.d.

Usługi ATM - Permanent virtual circuits (PVC),- Switched virtual circuits (SVC),- Connectionless service (podobne do SMDS).

Połączenia wirtualne

- virtual channel - połączenie między węzłami ATM, które musi zostać zestawione przed rozpoczęciem transmisji, identyfikowane poprzez virtual channel identifier (VCI),- virtual path - wiązka kanałów wirtualnych łączących te same węzły, identyfikowana przez virtual path identifier (VPI).Mają znaczenie lokalne; są remapowane na każdym kolejnym węźle.

Model referencyjny ATM

• Control Plane - zajmuje się sygnalizacją między węzłami• User Plane - odpowiedzialna za transmisję danych• Management Plane - składa się z dwu komponentów:— Layer management - zarządza funkcjami łącza np. detekcją błędów— Plane management - zarządza funkcjami dotyczącymi całego systemu• Physical layer - obsługuje parametry transmisji zależne od medium• ATM layer - współpracuje z AAL, jest odpowiedzialny za nawiązywanie połączenia i przekazywanie komórek przez sieć ATM (używa informacji z nagłówków komórek ATM)• ATM adaptation layer (AAL) - odpowiedzialny za izolowanie wyższych protokołów od szczegółów transmisji ATM, realizuje klasy usług

Warstwa fizyczna ATM

pełni cztery funkcje (konwersja komórki/bity, transmisja bitów, śledzenie granic komórek, pakowanie komórek w ramki) realizowane przez dwie podwarstwy: - physical medium dependent (PMD): 1. synchronizuje transmisję wysyłając ciągły strumień bitów z dołączoną informacją zegara, 2. określa media fizyczne, w tym typ kabli i złączy; - transmision-convergence (TC): 1. wyznacza granice komórek (na podstawie pól HEC), 2. generuje i sprawdza pola HEC, 3. Reguluje tempo transmisji komórek, wstawiając lub usuwając puste komórki w celu dopasowania do przepustowości medium, 4. Pakuje komórki w ramki obsługiwanej warstwy fizycznej.

ATM - media fizyczne- kanały cyfrowe PDH DS-3 (T-3) / E-3 (44.736 / 34.368 Mbps),- TAXI 4B/5B (warstwa fizyczna FDDI) MMF (100 Mbps),- 8B/10B MMF (149.76 Mbps),- SONET/SDH (OC/STM) SMF i MMF.

+=========+============+==========+=======================+| OC-N | STS-Nc | STM-N | Przepływność [Mb/s] |+=========+============+==========+=======================+| OC-1 | STS-1c | STM-0 | 51.84 |+---------+------------+----------+-----------------------+| OC-3 | STS-3c | STM-1 | 155.52 |+---------+------------+----------+-----------------------+| OC-12 | STS-12c | STM-4 | 622.08 |+---------+------------+----------+-----------------------+| OC-48 | STS-48c | STM-16 | 2488.32 |+---------+------------+----------+-----------------------+| OC-192 | STS-192c | STM-64 | 9953.28 |

+=========+============+==========+=======================++======================+============================+=======================+| Rodzaj skrętki | Ramkowanie-Kodowanie | Przepływność [Mb/s] |+======================+============================+=======================+| STP | 8B/10B | 155.52 |+----------------------+----------------------------+-----------------------+| UTP-Kategoria 5 | SONET/SDH: STS-3c/STM-1 | 155.52 |+----------------------+----------------------------+-----------------------+| UTP-Kategoria 3 | SONET/SDH: STS-1/STM-0 | 51.84 |+----------------------+----------------------------+-----------------------+| UTP-Kategoria 3 | 4B/5B | 25.6 |+===========================================================================+

Klasy usług ATM

Constant Bit Rate (CBR) - critical time related (real-time), connection-oriented services. Variable Bit Rate (VBR) - time related/non-related, connection-oriented/connectionless services. Available Bit Rate (ABR) - supports "best effort" delivery of bursty, delay-tolerant data traffic.Unspecified Bit Rate (UBR) - “send and pray!”; no flow control.

Zdefiniowano cztery protokoły warstwy adaptacji ATM:AAL1 - wspomaga usługi połączeniowe. wymagające stałej prędkości transmisji (CBR), charakteryzujące się uzależnieniem czasowym pomiędzy nadawcą a odbiorcą (taktowanie i opóźnienie) i wymagające od sieci przeniesienia zawartej w nich explicite informacji o taktowaniu, czyli klasę usług "A". Przykładami mogą być transmisja video lub emulacja łączy cyfrowych DS1, DS3.AAL2 - wspomaga usługi połączeniowe, wymagające zmiennej (przydzielanej dynamicznie) prędkości transmisji (VBR) i zachowania zawartej w nich informacji o taktowaniu. Innymi słowy aplikacje o zmiennym strumieniu danych jak np. niektóre standardy video (klasa usług "B").AAL3/4 - wspomaga usługi o zmiennym zapotrzebowaniu na przepustowość, zarówno połączeniowe, jak tez bezpołączeniowe (klasy usług "C" i "D"). Początkowo istniały dwaoddzielne protokoły AAL3 oraz AAL4 odpowiednio dla usług połączeniowych i bezpołączeniowych. Zostały jednak połączone w jeden, nazywany AAL3/4 ze względów historycznych. Służą do współpracy z sieciami SMDS.AAL5 - wspomaga usługi połączeniowe o zmiennym zapotrzebowaniu na przepustowość. W stosunku do AAL3/4 jest on wersja znacznie odchudzona m.in. poprzez uproszczenie korekcji błędów. Dzięki temu większe pole w komórce ATM przeznaczone jest na informacje użytkownika(warstwy wyższej). Upraszcza się także obróbka komórki oraz implementacja protokołu. Zakwalifikowano go jako wspomagającego klasę usług "C", chociaż istnieją zastosowania go do transportu usług bezpołączeniowych (projekt ATM Forum - "LAN-emulation” oraz specyfikacja IETF dotycząca transportu protokołu IP przez siec ATM). Wspiera usługi ABR, VBR i UBR.

Protokoły AAL

Enkapsulacja AAL

Adresowanie ATM

• AFI—wskazuje typ i format adresu (DCC, ICD, lub E.164).• DCC—wskazuje kraj.• High-Order Domain Specific Part (HO-DSP)—łączy identyfikator domeny (RD) i obszaru routingu (AREA) adresu NSAP ATM Forum łączy te pola tworząc strukturę hierarchiczną z prefiksami. • End System Identifier (ESI)—wyznacza 48-bitowy adres MAC (IEEE).• Selector (SEL)— stosowany do lokalnego multipleksowania w stacji, bez znaczenia w sieci.• ICD— wskazuje organizację międzynarodową.• E.164—wskazuje adres B-ISDN E.164.

Trzy standardy 20-bajtowego adresu:

- NSAP (network service access point) encoded E.164 (ATMF/ITU)- DCC (data country code) (ISO 3166)- ICD (international code designator) (ISO 6523)

AFI - Authority and Format IdentifierIDI - initial domain identyfierDSP -domain specific part

Połączenia ATM

- point-to-point (jedno- i dwukierunkowe)

- point-to-multipoint (jednokierunkowe)

AAL5 nie wspiera multicastingu (brak możliwości multipleksowaniapakietów).

Multicast server - wydzielony węzeł ATM odbierający połączeniepunkt-punkt i rozsyłający pakiety do wszystkich węzłów grupymulticastowej (szeregowo, bez multipleksowania pakietów).

Nawiązywanie połączenia ATM

Metoda one pass

LAN Emulation (LANE)

Specyfikacja LANE pozwala symulować sieć LAN typuIEEE 802.3-5 w sieci ATM.Powoduje to utratę części funkcji charakterystycznych dla ATM, ale oferuje nadal jej dużą prędkość.

Architektura LANE

• LAN emulation client (LEC)— realizuje transmisje LAN jako klient, za pośrednictwem serwera LES• LES— rejestruje systemy LEC, tworzące sieć ELAN (tylko 1-n na 1-ą ELAN)• Broadcast and unknown server (BUS)— serwer multicastowy obsługujący ELAN (tylko 1-n na 1-ą ELAN)• LAN emulation configuration server (LECS)— przechowuje rejestr sieci ELAN w danej sieci ATM, wskazuje stacjom ATM odpowiednie serwery LES (tylko 1-n w danej domenie administracyjnej ATM)

Składniki LANE

Budowa LANE

LECS (VPI = 0, VCI = 17).

Budowa LANE