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Curso: Redes de ComputadoresTurma: Redes 3A – NoiteDisciplina: Redes de Computadores IIIData: 04/04/2001Professor: Marcelo Berrêdo

Componentes: Alexandre Mart ins de Souza Ana Paula Mesqui ta Ribei ro Antônio Car los Braga Júnior Bruno Ferraz de CarvalhoJoão Paulo BrittoMárcio do Nascimento Santos

Redes FDDI


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Redes FDDI

Fiber Distributed Data Interface - FDDI

Introdução:

Abreviação de Fiber Distributed Data Interface, um conjunto de protocolos ANSI(AmericanNational Standards Institute), para envio de dados digitais através de cabos de fibra ótica. RedesFDDI utilizam um método de acesso do tipo Token-Passing, e suportam taxas de transferência de até100Mbps (100 milhões de bits por segundo).

O grupo de trabalho ANSI X3T9.5 é responsável pelas normatizações. Embora este tipo derede utilize especificações LLC - IEEE 802.2. As novidades ficam por conta das subcamadas à nívelMAC e Físico. Consequentemente, um Sistema Operacional utiliza FDDI exatamente da mesmamaneira como seria no 802.3 Ethernet ou 802.5 Token Ring. Em 1987 as primeiras interfaces FDDIcomeçaram a aparecer no mercado, e sua aplicação vem aumentando na medida em que os preçosde interfaces e fibras-óticas vem caindo de preço.

Uma rede FDDI pode ter um máximo de 500 estações. Existem dois tipos de fibra ótica que

podem ser usados para interconectar estações: Monomodo e Multimodo. Quando é utilizada fibramonomodo as estações podem chagar a 60 kilometros de distância. Com fibras multimodo asestações não podem ultrapassar 2 km de distância.

Uma extensão do FDDI, chamada FDDI-2, suporta a transmissão de voz e vídeo assim comodados. Uma outra variação do FDDI, chamada FDDI Full Duplex Technology (FFDT) usa a mesmainfra-estrutura de rede, mas pode suportar transferência de dados de até 200Mbps.

O FDDI conquistou seu nicho de mercado como um backbone seguro e de alta velocidadepara missões críticas e redes de alto tráfego. Este pode transportar dados a 100 Mbps, e podesuportar até 500 estações em uma única rede. O FDDI foi criado para funcionar em cabos de fibraótica, transmitindo bits em forma de pulsos de luz entre estações, embora este também possafuncionar com fios de cobre, usando sinais elétricos.

O FDDI é veloz e confiável pois usa uma topologia de duplo anel chamados counter-rotatingrings, com estações duplamente conectadas à rede através desses anéis com tráfego de dados emsentidos opostos (cada anel transmite em um sentido). O anel primário é usado para transmissão dedados e o anel secundário provê um caminho de dados alternativo no caso de uma falha no anelprimário.


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Qualquer nó FDDI (estação ou concentrador) pode estar ligado a um ou ambos os anéis. Temos por isso os seguintes tipos de nó:! SAS - Single Attachment Station! DAS - Dual Attachment Station! SAC - Single Attachment Concentrator ! DAC - Dual Attachment Concentrator

DAS – Dual Attachment station (Estação Duplamente Conectada).

Uma estação duplamente conectada ao anel tem pelo menos duas portas – uma porta A,onde o anel primário entra e o anel secundário sai, e uma porta B onde o anel secundário entra e oprimário sai.

SAS - Single Attachment Station (Estação Unicamente Conectada).

Uma estação Single Attached (SAS), possui porta tipo S (Slave), que são conexões paraconcentradores e switches do tipo SAC.

Uma estação pode ter também um número de portas M, que são conectores para estações

Single-Attached. Estações com pelo menos uma porta M são chamadas Concentradores.

MAC

MAC

Anel p rimár io

Anel Secundário

A B

FDDI DAS

MAC

S

FDDI SAS


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DAC – Dual Attachment Concentrator (Concentrador Duplamente Conectado).

Possui duas portas para cada estação:Porta A: por onde o anel primário sai do concentrador e o secundário entra.Porta B: por onde o anel primário entra no concentrador e o secundário sai.Este tipo de concentrador também pode conectar estações do tipo SAS, utilizando suas portas A e Bcomo portas M.

SAC – Single Attachment Concentrator (Concentrador Unicamente Conectado).

Possui portas M (Master), para conexões de estações do tipo Single Attached (SAS).

A existência de dois anéis permite a solução automática de problemas, se há uma falha numcabo de ligação entre dois nós, cada um deles curto circuita os dois anéis (para isto ser possíveldevem ser nós do tipo DAS ou DAC). No limite, em caso de falhas de ligações em pontos distintospassam e existir dois ou mais anéis distintos que não conseguem se comunicar, causando asegmentação da rede.

Tal como no caso do Token-Ring, todos os nós são repetidores, no caso da fibra óptica adistância máxima entre repetidores é de 2 Km, com um máximo de 500 nós permite alcançar

distâncias de 100 Km, e tudo isto a uma taxa de 100 Mbit/s.

FDDI SAC

M M M M

A B

Estações SAS

Anel Secundár io

Anel Primário

FDDI DAC

A

A B

Anel Secundár io

Anel Primário

BB A


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ESPECIFICAÇÕES FDDI

O FDDI especifica os acessos aos meios físicos e de acesso ao meio através de porções doModelo de referência OSI. Este não apresenta atualmente apenas uma única especificação, masuma coleção de quatro especificações separadas, cada uma sobre uma função específica.Combinadas, estas especificações tem a capacidade de prover conectividade de alta velocidadeentre protocolos de camadas superiores como TCP/IP e IPX, em meios como cabos de fibra ótica.

As quatro especificações do FDDI citadas anteriormente são: MAC (Media Access Control),PHY (Physical Layer Protocol), PMD (Physical Medium Dependent) e SMT (Station Management ).

O FDDI é similar ao IEEE 802.3 e 802.5 no que diz respeito à relação com o modelo OSI.Seu primeiro propósito é prover conectividade entre camadas superiores OSI comuns à protocolos emídias usadas para conectar dispositivos de redes. A Figura à seguir ilustra as quatro especificaçõese suas relações com cada uma e a subcamada LLC (Logical Link Control) definida pelo IEEE 802.2.A subcamada LLC é um componente da camada 2, a subcamada MAC, do modelo de referênciaOSI.

Sistema de Acesso ao Meio

A seqüência em que as estações ganham o meio é predeterminada. Uma estação gera umaseqüência especial de sinalização chamada de Token, que controla o direito de transmissão. EsteToken é continuamente transportado através do anel de um nó para o próximo. Quando uma estaçãotem algo à transmitir, esta captura o Token, envia a informação em um frame FDDI mantendo o tokenretido durante o envio, após a transmissão o Token é liberado. O cabeçalho desses frames inclui oendereço da(s) estação(ões) que vão receber o frame. Todos os nós lêem o frame assim que elepassa através do anel para determinar se eles são os destinatários deste frame. Caso seja a estaçãode destino, ela extrai os dados, retransmite o frame para a próxima estação no anel. Quando o frameretorna para a estação que o originou, esta retira o frame. O esquema de controle de acesso (Token)assim, permite que todas as estações compartilhem a largura de banda da rede de forma ordenada eeficiente.

O protocolo das redes FDDI é conhecido por TTP (Timed Token Protocol). Trata-se de umavariante da técnica usada no 802.5 (Token Ring) em que é dado maior relevo ao controle de tempos.

A grande diferença, é que no 802.5 é usado método de acesso por prioridade, além de algumasdiferenças no formato dos frames, como o tráfego é manipulado e no gerenciamento dos anéis.Assim o tempo que o token demora a descrever o anel é controlado, se ultrapassa um certo limitenenhum nó o pode capturar. Por outro lado e tal como no 802.5 o tempo que o token pode estar retido por um nó é limitado.

MACMedium Access Control

LLCLogical Link Control

PMDPhysical Medium Dependent

PHYPhysical Layer Protocol

SMTStation

Management

FDDI

Standards

Nível de Enlace

Nível Físico


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Tolerância à falhas

A figura à seguir mostra como ocorre em uma estação DAS a manipulação de uma falha noAnel. Esta falha pode ser por exemplo, uma quebra do cabo. As duas PHY detectam o problema elançam um Wrap State. Elas modificam suas configurações internas das portas A e B para aconfiguração à seguir.

Pode-se observar que a falha foi isolada e as estações continuam a operar normalmente. Oanel secundário foi colocado em funcionamento para prover um caminho alternativo de comunicação.Esta ação recebe o nome de Ring Wrap.

É importante ressaltar, que a rede FDDI, provê tolerância à falhas de uma estação apenas.Quando duas ou mais falhas ocorrem, o anel FDDI se segmenta em dois ou mais anéisindependentes que não conseguem se comunicar entre si.

Desta forma, para que o Ring Wrap funcione, colocando o anel secundário emfuncionamento, é extremamente aconselhável que estações SAS sejam conectadas somente atravésde concentradores:


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Optical Bypass Switch

Um comutador ótico de bypass provê uma operação continua do duplo anel se um dispositivoconectado ao duplo anel falha. Este é usado para prevenir a segmentação do anel e eliminar estações em mal funcionamento da rede. A figura à seguir, um comutador ótico permite a passagemnormal do sinal luminoso para a estação 1, no caso de falha da estação, o comutador repassa o sinalpara o anel antes que este atinja a estação defeituosa, desta forma, a rede continua a funcionar normalmente, sem que seja necessário uma inversão do anel (Ring Wrap).

Sua principal desvantagem é a possibilidade de, no caso da eliminação de múltiplasestações, o valor máximo de distância entre as mesmas seja excedido, comprometendo a segurançados dados.

Dual HomingDispositivos críticos, como roteadores ou servidores de arquivos, podem usar uma técnica de

tolerância à falhas chamada Dual Homing para prover uma redundância adicional e ajudar a garantir sua operação. Em situações Dual Homing, o dispositivo crítico é conectado a dois concentradoresdistintos como é descrito na figura abaixo, formando links resilientes:


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CAMADA FÍSICA:

A camada 1(baseada no modelo OSI) é dividida em duas subcamadas: PMD e PHY.

PMD - Physical Medium Dependent Layer

A especificação PMD define as características de transmissão no meio, incluindo links defibra ótica, taxas de erros, componentes óticos e conectores.

A implementação do FDDI, tem certas características que são dependentes do meio físicousado. Por exemplo, existem vários tipos de fibra ótica que podem transmitir sinais de luz geradospor simples LEDs (Light Emitting Diode) ou por fontes mais poderosas como laser. Frames FDDItambém podem ser codificados usando sinais elétricos no lugar de sinais óticos. Neste caso, a redepode receber o nome de CDDI (Copper Distributed Data Interface) e em alguns casos como SDDI(Shielded Distributed Data Interface) e algumas vezes referenciado como TPDDI (Twisted Pair Distributed Data Interface). O que possibilita todas essas diferentes implementações físicas é ummesmo formato de frame.

PHY – Physical Layer

A especificação do PHY define procedimentos para codificação e decodificação de dados,requerimentos de Clock, dentre outras funções.

Tipo de codificação:

NRZI – Non-Return to Zero Invert On Ones

Os dados são codificados por NRZ-I (NRZ-Invertido, idêntico ao NRZ-M) para evitar perdasde sincronismo é adicionado um bit por cada quatro bits de dados (4B/5B). Depois de inseridos osbits de sincronismo a transmissão é realizada a uma taxa de 125 Mbps o que corresponde a 100Mbps de dados.

CAMADA DE ENLACE

MAC – Media Access Control

A especificação MAC define como o meio é acessado, incluindo o formato do frame,manuseio do Token, endereçamento, algoritmos para calcular valores CRC (Cyclic RedundancyCheck), e mecanismos de recuperação de erros.

LLC – Logical Link Control

Especifica as regras de troca de informação, padronizada pelo IEEE 802.2.SMT – Station Management

1 0 0 0 1 0 1 1 1

Codificação

Binária Direta

Codificação

NRZ

Codificação

NRZI

0 V.

0 V.

0 V.


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A especificação SMT define a configuração das estações, configurações do anel ecaracterísticas de controle do mesmo, incluindo inserção e remoção, inicialização, isolamento erecuperação de falhas dentre outros...

SMT e PHY podem ser pensados como gerentes de departamentos numa companhia. Elestrabalham juntos, trocando informações. Algumas vezes, o SMT necessita falar com outra estação. OSMT possui um número de sistemas de gerenciamento trabalhando para ele:RMT (Ring Management ) é responsável pelo circuito MAC.CMT (Connection Management) supervisiona três outras entidades de gerenciamento:

! ECM (Entity Coordination Management) – Controla o circuito de Bypass Ótico que permite aestação parar de repetir bits e simplesmente fazer uma conexão ótica direta entre os lados deentrada e saída de uma porta. Quando a estação é desligada, caso esta estação suporte Bypass,o anel permanece em funcionamento. O ECM inicia e para os processos PCM.

! PCM (Physical Connection Management) – É inicializado e parado pelo ECM, e controla ainicialização das conexões porta-à-porta. O PCM é uma entidade que vai indicar que umaconexão está com problemas e a porta necessita ser invertida (Wrap State). O motivo do ECMpoder parar o PCM é a necessidade de colocar uma porta em modo Bypass.

! CEM (Configuration Element Management) – Controla os caminhos internos de dados dosdispositivos FDDI. Um agente SMT que recebe, interpreta e responde requisições que sãorecebidas de outras funções de gerenciamento na rede.

O NNT (Neighbor Notification Transmiter) mantém os endereços das estações upstream edownstream vizinhas.

Um processo SRF (Status Report Frame) notifica os dispositivos de gerenciamento de rede quandouma modificação ocorre no anel.

Formato do Frame FDDIO formato do frame FDDI é similar ao formato de frame Token Ring. Frames FDDI podem ter umtamanho de 4,500 bytes. A figura abaixo mostra o formato de um Frame e um Token FDDI:

Campos de um Frame FDDI:

Preamble - Usado para sincronizar transmissor e receptor. Possui um tamanho mínimo de 16 bits.

Start Delimiter – Indica o início de um frame. Consiste um símbolos J ou K e identificam um Frameou Token.

Frame Contro l – Identifica o tipo de frame que estará disponível no campo Data.

Destination Address – Contém um endereço de unicast, multicast ou broadcast. Assim como nosendereços Ethernet ou Token Ring, endereços de destino FDDI tem tamanho de 12 bytes.

Cada estação possui um endereço único de 12 símbolos que a identifica. Quando a estação recebe o

frame, ela o compara com seu próprio endereço. Se este for o seu, a estação copia o conteúdo doframe em seus buffers.


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O primeiro bit é posto como 1, quando se destina à um grupo(Multicast) e 0, quando se destina auma única estação(Unicast), e todos os bits 1 para todas as estações(Broadcast).

Source Address – Identifica uma estação única que enviou o frame. Também possui tamanho de 12bytes.

Data – Campo de dados. Também pode ser chamado de INFO.

Frame Check Sequence (FCS) – Campo da estação de destino que traz o valor do cálculo de CRC(Cyclic Redundancy Check) que depende do conteúdo do frame. O endereço de destino recalcula ovalor para determinar se o frame foi danificado durante a transmissão. Caso positivo, o frame édescartado.

End Delimiter – Contém símbolos únicos que não podem ser símbolos de dados, estes indicam ofim do frame.

Frame Status – Pode possuir três estados:! ERROR – é acionado quando o frame possui erros.! ADDRESS ACKNOWLEDGE – é acionado quando uma estação o recebe o frame e confere que

o frame se aplica à ele.! COPY – é acionado quando a estação recebe o frame e é capaz de copiar seu conteúdo para

seus buffers.


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Bibliografia:

! Laboratório da Universidade de New Hampshirehttp://www.iol.unh.edu/training/fddi.html

! Optimized Engineering Corporationhttp://www.optimized.com/

! Cisco Systems® (Cisco Press)http://www.cisco.com/cpress/cc/td/cpress/fund/ith2nd/it2408.htm#xtocid208943

Obs PGRedes: O presente trabalho foi reproduzido na íntegra preservando o nome dosseus verdadeiros autores

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