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Teleproceso. 9243 Universidad Centro Occidental Lisandro Alvar Tecnologías Básicas de LAN UNIDAD 3 : TECNOLOGÍAS BASICAS DE REDES DE AREA LOCAL (LAN ): 802.3, 802.5, FDDI Prof. Arsenio Pérez ( [email protected]) Presentación Diplomado 2002

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UNIDAD 3: TECNOLOGÍAS BASICAS

DE REDES DE AREA LOCAL (LAN ):802.3, 802.5, FDDI

Prof. Arsenio Pérez ( [email protected])

PresentaciónDiplomado 2002

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Agenda

• Ethernet

• Token Ring

• FDDI

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Tecnologías LAN básicas

• Ethernet

• Token Ring

• FDDIFDDI

Dual Ring

TokenRing

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Ethernet(802.3)

© 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com

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Ethernet y IEEE 802.3

• Beneficios y background– Ethernet es la tecnología LAN más usada puesto que

presenta el mejor balance entre velocidad, costo y facilidad de instalación.

– Suporta virtually todos protocolos de Redes

– Iniciado por Xerox, luego se junta DEC & Intel en 1980

• Revisiones de las especificaciones Ethernet– Fast Ethernet (IEEE 802.3u) incrementa la Vt de 10 Mbps a

100 Mbps

– Gigabit Ethernet es una extension de IEEE 802.3 el cual incrementa Vt a 1000 Mbps, ó 1 Gbps

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Ethernet y IEEE 802.3

• Variaciones del formato del frame existen para esta tecnología de LAN tan común

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Formatos de Frames Ethernet y IEEE 802.3Formatos de Frames Ethernet y IEEE 802.3

Estándares para Redes de Área Local

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LANspeed (bps)

100BaseFX

“Base” = baseband“Broad” = broadband

Indica tipo de cableY longitud max. Si es un numero, max. long. = # x 100 m

Ethernet Protocol Names

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Ethernet y Fast EthernetProtocol

Max. SegmentLength (m)

TransmissionMedium Application

10Base2 185 50-ohm coaxial A: Link user stations

10Base5 500 50-ohm coaxial A: Link user stations

10BaseF Refers to 10BaseFB, 10BaseFL, and 10Base FP

10BaseFB 2000 Fiber-optic A: Add segments

10BaseFL 1000–2000 Fiber-optic A: Operate w/ FOIRL

10BaseFP 500 Fiber-optic Star topo w/out repeaters

10BaseT 100 2-pairs TP Sends link signals

10Broad36 3600 Broadband coax A: Broadband

100BaseFX 400 2 strands of multimode fiber-optic cable

100BaseT 100 UTP 10BaseT function + more

100BaseT4 100 4 prs Cat 3-5 UTP -

100BaseTX 100 2 prs UTP or STP -

100BaseX Refers to 2 strand/pair 100BaseFX and 100BaseTX

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Operación en Ethernet

AA BB CC DD

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Operación en Ethernet

AA BB CC DD

D

Data LinkNetworkTransportSessionPresentationApplication

Physical

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Operación en Ethernet

AA BB CC DD

D

Data LinkNetworkTransportSessionPresentationApplication

Physical

B and C

Data LinkNetworkTransportSessionPresentationApplication

Physical

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Ethernet Broadcast

D

Data LinkNetworkTransportSessionPresentationApplication

Physical

C

Data LinkNetworkTransportSessionPresentationApplication

Physical

B

Data LinkNetworkTransportSessionPresentationApplication

Physical

A

Data LinkNetworkTransportSessionPresentationApplication

Physical

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Confiabilidad en Ethernet

B C DDAA

B C DAFigure 1

Figure 2

Collision

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Confiabilidad en Ethernet

Collision

CC

B C DDAA

BA D

JAMJAMJAMJAMJAM JAM

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Confiabilidad en Ethernet

B C DA

Collision

B C DA

JAMJAMJAMJAMJAM JAM

• Carrier sense multiple access with collision detection (CSMA/CD)

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Opciones Ethernet High-Speed

• Fast Ethernet

• Fast EtherChannel®

• Gigabit Ethernet

• Gigabit EtherChannel

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¿Qué es Fast EtherChannel?

Agrupación de múltiples interfaces Fast Agrupación de múltiples interfaces Fast Ethernet dentro de un camino lógico de Ethernet dentro de un camino lógico de

transmissiontransmission

Agrupación de múltiples interfaces Fast Agrupación de múltiples interfaces Fast Ethernet dentro de un camino lógico de Ethernet dentro de un camino lógico de

transmissiontransmission

• Escalabilidad de BW (bandwidth) hasta 800+ Mbps

• Usando industry-standard Fast Ethernet

• Balanceo de Carga a través de enlaces paralelos

• Extensible a Gigabit Ethernet

400 Mb400 Mb400 Mb400 Mb

600 Mb600 Mb600 Mb600 Mb

800 Mb800 Mb800 Mb800 Mb

800 Mb800 Mb800 Mb800 Mb

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• 1000-Mbps data rate

• 802.3/Ethernet frames

• Full duplex ó half duplex

• Fibra ó Cobre

• 100% compatible con la existencia:– Network protocols

– Network operating systems

– Network applications

– Network management

20%

80%Workgroup

20%

80%Backbone

¿Qué es Gigabit Ethernet?

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10BASE510BASE5

• Coaxial tipo RG-58, impedancia de 50 ohm (grueso o "thick Ethernet”).

• Conectores Vampire Tap + Terminadores.• Distancia entre dispositivos 2.5 mts.

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10BASE510BASE5

Se requiere de un transceiver para conectarse al coaxial.

• Este se conecta al NIC del computador por medio de un cable transceiver cuya longitud puede alcanzar hasta 50 mts.

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10BASE510BASE5

• Longitud del segmento: 500mts sin repetidoras.

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10BASE510BASE5

• Número de equipos conectados directamente al cable 100

• Número de estaciones 1024

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Regla 5-4-3 :Entre cualesquiera 2 nodos en la red, solo puede haber un máximo de 5 saltos o segmentos, conectados a través de 4 repetidores o concentradores y solo tres de los 3 segmentos pueden contener conexiones de usuarios

10BASE2 y 10BASE510BASE2 y 10BASE5

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• Fibra Optica Multimodo.• Usados para enlaces punto a punto entre

dispositivos.• Longitud máx. del segmento: 2000 mts.

10BASEFL10BASEFL

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IEEE 802.3IEEE 802.3

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IEEE 802.3IEEE 802.3

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• Extensión del IEEE 802.3• Topologías: Estrella• Método de acceso: CSMA/CD• Velocidad de Transmisión: 100 Mbps• Especificaciones para el cableado:

– 100BaseTX: UTP categoría 5 ó STP tipo 1 de IBM

– 100BaseT4: UTP categoría 3, 4 ó 5– 100BaseFX: Fibra óptica monomodo ó

multimodo

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IEEE 802.3u ó Fast EthernetIEEE 802.3u ó Fast Ethernet

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• 100BaseT soporta tres tipos de medio al nivel físico del Modelo OSI

• (Layer 1) : 100BaseTX ,100BaseFX , 100BaseT4

100BaseT Media Types100BaseT Media Types

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• 100BaseT y 10BaseT usan el mismo acceso IEEE 802.3 MAC y el mismo método de detección de colisiones , y tienen los mismos requerimientos de formato y longitud de frame.

• La principal diferencia entre 100BaseT y 10BaseT (otro que la diferencia de velocidad ) es el diametro de la red . El diametro máximo de la red es de 205 metros (aproximadamente 10 veces menos que Ethernet a 10-Mbps).

Comparación 100BaseT y 10BaseTComparación 100BaseT y 10BaseT

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•Reducir el diametro de red 100BaseT es necesario puesto que 100BaseT usa el mismo mecanismo de detección de colisiones que el 10BaseT.

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Característica 100BaseTX 100BaseFX 100BaseT4

Cable Categoría 5 UTP o Tipo 1

y 2 STP

62.5/125 micron

multimodo

Cat. 3,4,5 UTP

# de Pares 2 2 4

Conector ISO 8877

(RJ-45)

Duplex SC Media Interfaz Connector ST

ISO 8877

(RJ-45)

Máxima Long. Segm

100 400 100

Max Diámetro Red

200 400 200

Comparación de los tipos de medio 100BaseTComparación de los tipos de medio 100BaseT

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Token Ring(802.5)

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Token Ring (IEEE 802.5)

• Historia– Desarrollado por IBM en los 1970s; especificación IEEE 802.5 es

totalemente compatible con Token Ring

– Segundo en popularidad después de Ethernet

• Características– Token determina transmisión sin colisiones

– Ideal para aplicationess (tal como autom. de Prod.) donde los retardos deben ser predecibles y donde la operación de una red robusta es importante.

– Más dificil y costosa que Ethernet, pero tiene menos impacto cuando más usuarios se agregan al sistema.

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•Token Ring es un estándar para LAN que usa como método de acceso el token-passing

•Token Ring corre a 4 /16 Mbps sobre una topología de estrella. Token Ring es usado para referirse a las redes Token Ring de IBM y redes IEEE 802.5

•Token Ring fué desarrollado y soportado por IBM en los 1980s. Sigue siendo hoy día principalmente una tecnología de LAN, y es el segundo después de Ethernet en popularidad como tecnología LAN.

Token Ring and IEEE 802.5 Overview

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Diseño determinístico -- Token Ring es inherentemente determinístico, a diferencia del método de acceso Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect (CSMA/CD) de las redes como Ethernet. Este permite calcular el tiempo máximo entre transmisiones y promociona la planificación de tráfico. El diseño determinístico permite que sea usado en ambientes donde las aplicaciones requieren una alta confiabilidad.

Token Ring/IEEE 802.5 Diseño y Topología

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Token Ring/IEEE 802.5 Diseño y Topología

Variación de la topología en Token Ring – Las especificaciones de la topología original fué definida como Estrella . Bajo este esquema , todas las estaciones finales se conectan a un dispositivo llamado un Multistation Access Unit (MSAU).IEEE 802.5 difiere del IBM Token Ring en el sentido que no especifica una topología en particular, sin embargo la mayoría de implementaciones del IEEE 802.5 son basadas en estrella.

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Cableado Token Ring and IEEE 802.5

El MAU posee dos puertos “Ring in” y “Ring out” que permiten conectar varios MAUS aumentando el tamaño de la red.

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Token Ring and IEEE 802.5 Cabling

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• Velocidad de Transmisión: 4 Mbps a 16 Mbps.• Cable:

– Par Trenzado sin blindaje (UTP)– Par Trenzado con blindaje (STP) de IBM– Fibra Óptica

• Usa encodificación Manchester Diferencial:

– 0 (cero) Un cambio en el nivel de voltaje de la señal con respecto al voltaje final de

la señal anterior.– 1 (uno) Ausencia de cambio del voltaje con

respeto a la señal anterior.

Token Ring and IEEE 802.5

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Token Ring Bandwidth

IBM Token Token RingRing Network IEEE 802.5

Data Rates 4 or 16 Mbps 4 or 16 Mbps

Stations/Seg 260 STP, 72 UTP 250

Topology Star Not specified

Media Twisted-pair Not specified

Signaling Baseband Baseband

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Topología Token Ring

• Anillo Lógico, pero físicamente unaconfiguración de estrella al MAU

Shielded or Unshielded Twisted-Pair

MAU

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Operación Token Ring

AA T = 0

T

• Las LANsToken Ring pasan conituamente un Token o un Frame Token Ring

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Operación Token Ring

AA T = 0

T Data

AA T = 1

T

• Las LANsToken Ring pasan conituamente un Token o un Frame Token Ring

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Operación Token Ring

AA T = 0

T Data

AA T = 1

A T = 0

T

T

• Las LANsToken Ring pasan conituamente un Token o un Frame Token Ring

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Operaciones en Token Ring y IEEE 802.5

Las operaciones en Token Ring y IEEE 802.5 envuelven varios estados:

1. Ring insertion

2. Passing tokens

3. Attaching data

4. Extracting data

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Ring Insertion

• 6 pasos deben ser cumplidos a cabalidad antes que el controlador de la interfaz de red (NIC) alcance el anillo y participe en el paso del token y la tranmisión de la data:

• NIC ejecuta un self-test de diagnóstico interno

• NIC chequea el lobulo de cableado y abre los relays mecánicos en el MSAU.

• NIC escuchan el Monitor Activo. • NIC chequean por direcciones

duplicadas • NIC aprenden acerca de su vecino

anterior y se identifican al mismo tiempo con su vecino posterior en el anillo.

• NIC solicitan los parametros de inicialización del anillo.

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Passing Tokens

• El pase del Token es el primer paso para la transmisión de la data. La posesión del Token es usado como la garantía del derecho de transmisión. Las estaciones reenvian el Tokena su próximo vecino si no tienenada que transmitir.

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La agregación de la data al Token por una estación envuelve cuatro pasos básicos: •Una estación primero determina el tamaño del Token. •La estación que toma el token altera un bit del token ( lo cual torna al token en una secuencia de transmsión “start-of-frame sequence”). •La estación agrega la información que quiere transmitir. •Finalmente, la estación envía esta información a la próxima estación en el anillo.

Attaching Data

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• La extracción de la Data en Token Ring envuelve un frame de información que circula en el anillo hasta que ella alcanza una estación destino.

• La estación destino copia la información para procesarla posteriormente, luego retorna el frame al anillo.

• El frame de informacióncontinua circulando en el anillo hasta que sea removida por la estación emisora.

Extracting Data

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Monitor Activo en Token Ring y IEEE 802.5

• El Monitor Activo puede ser cualquier estación en la red. Este actúa como una fuente central de información de tiempo para el anillo. Este ejecuta una variedad de operaciones de mantenimiento del anillo, incluyendo la remoción de frames sin destino en esa red.

• El proceso de restauración típico de un Monitor activo envuelve una estación enviante que falla y su frame continua circulando en el anillo. El frame que se mantendrá sin destino es detectada por el Monitor Activo quien la remueve y genera un nuevo token.

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Mecanimos de Beaconing en Token Ring

• Si una estación detecta un problema grave en la red , envía un beacon frame. En el proceso, el beacon frame define un dominio de falla, lo cual incluye a la estación que reporta la falla, el vecino anterior y cualquiera que esté entre ellos.

• El proceso de Beaconing inicia un proceso denominado de autoreconfiguration. Los nodos dentro del dominio de falla ejecutan un diagnostico para reconfigurar el área alrededor de la falla. Un MSAU puede cumplir un proceso de recuperación de falla aislando la estación que falló.

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Formatos de Frame en Token Ring y IEEE

802.5Dos tipos básicos de frame: Tokens – Tienen una longitud de 3 bytes y consiste en un delimitador de inicio, un byte de control de acceso y uno de delimitador de fin.

Data/command frames -- Data/command frames varian en el tamaño, dependiendo de la longitud del campo de Información. Los frames de data transportan información para los protocolos de nivel superior. Los frames de Comandos contienen información de control y no transportan data de los protocolos de nivel superior.

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Formatos de Frame en Token Ring y IEEE 802.5

Campos del Frame Token :Start Delimiter – Sirve para alertar cada estación de la llegada de un token o un frame de data/comando. Este campo incluye señales que permiten distinguir el byte del resto del frame por violación del esquema de codificación usado en cualquier parte del frame. Access Control Byte – Contiene Un campo de Prioridad (los 3 bits + significativos) y un campo de Reservación ( 3 bits – significativos ), como tambien Un bit de Token (usado para diferenciar un token de un frame de Data/Comando ) Y un bit de Monitor (usado por el Monitor Activo para determinar si el frame que circula es indeseada) End Delimiter – Señala el fin del the token o data/command frame. Este campo tambien contiene bits que indican si un frame está dañado o es la ultima en una secuencia lógica.

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Token Ring and IEEE 802.5 Frame Formats

Campos del Frame de Data/Comando :

Start Delimiter – Sirve para alertar cada estación de la llegada de un token o un frame de data/comando. Este campo incluye señales que permiten distinguir el byte del resto del frame por violación del esquema de codificación usado en cualquier parte del frame

Access Control Byte – Contiene Un campo de Prioridad (los 3 bits + significativos) y un campo de Reservación ( 3 bits – significativos ), como también Un bit de Token (usado para diferenciar un token de un frame de Data/Comando ) Y un bit de Monitor (usado por el Monitor Activo para determinar si el frame que circula es indeseada)).

Frame Control Bytes – Indica si el frame contiene data o Información de control . En un frame de control, este byte especifica el tipo de información de control.

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Token Ring and IEEE 802.5 Frame Formats

Destination and Source Addresses – Dirfección de dos 6-byte que indican Fuente/Destino. Data – Longitud del campo limitado por el tiempo de mantenimiento del anillo, el cual define el tiempo máximo que una estación puede mantener el token. Frame Check Sequence (FCS) –Llenado por la estación emisora que calcula un valor en función del contenido del frame. La estación destino recalcual este valor para determinar si el frame ´se daño en su transito por el anillo. Si el frame es erronea se descarta. End Delimiter – Señala el fin del the token o data/command frame. Este campo tambien contiene bits que indican si un frame está dañado o es la ultima en una secuencia lógica. Frame Status –campo de 1-byte que frame command/data. Incluye un indicador de dirección reconocida y un indicador de que el frame fué copiado.

Campos del Frame de Data/Commando :

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IEEE 802.5

Reglas para el cableado Cable Tipo 1 ó 2 Cable UTP

Máximo Nro. de dispositivos por anillo

260 72

Distancia estación-única MAU (mts)

100 100

Distancia estación-múltiples MAUs (mts)

Ver tabla Ver tabla

Nro. máximo de MAUs por LAN (1 closet)

12 ó 33

Distancia máxima ente MAUs 200 Cable tipo 9 > 133mts

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Resúmen Token Ring Resúmen

• Transporte confiable, Colisiones minimizadas

• Token passing/token seizing

• 4- or 16-Mbps

• El impacto en el rendimiento es pequeño al adicionar nuevos nodos.

• Popular en Sites Orientados a IBM- tales como bancos y manufacturas automatizadas

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FDDI

© 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com

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Fiber Distributed

Data Interface (FDDI)• Fiber Distributed Data Interface (FDDI)

– Definido por ANSI X3T9.5 spec a mediados de 1980s

– 100-Mbps token-passing network

– Fiber-optic cable with max. distance of 2 km

– Arquitectura Dual-ring

para la reduncdancia– Usado en backbones corporativos

• CDDI– Implementa FDDI sobre cable STP y UTP

– Transmits a 100 Mbps sobre 100 m

FDDIDual Ring

100 Mbps

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FDDI Network Architecture

• Arquitectura Dual-ring– Anillo Primario para la Transmisión de Data

– Anillo Secondario para la confiabilidad y robustez

• Componentes– Single attachment station (SAS)—PCs

– Dual attachment station (DAS)—Servers

– Concentrator

• Concentradores FDDI– Tambien llamdos dual-attached concentrator (DAC)

– Bloques de Construcción en una red FDDI– Conecta directamente a ambos Anillos y asegura que cualquier falla o desconexion

en una SAS no tumbe el anillo.

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• Concentrator – Un concentrador FDDI (tambien llamado dual-attachment concentrator [DAC]) es el bloque constructor de la red FDDI . Este se conecta directamente al anillo primario y secundario, y asegura que la falla o muerte de una estación SAS no haga fallar el anillo. Esto es fundamental cuando los PCS, o dispositivos similares conectados al anillo son frecuentemente encendidos y apagados

Tipos de estaciones en FDDI

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• Dual Ring : El diseño de anillo dual introduce tolerancia a fallas en la red FDDI.

• Optical Bypass Switch : Un conmutador de bypass provee una operación continua del anillo dual si un dispositivo conectado al anillo dual falla.

• Dual Homing : Un mecanismo conocido como Dual homing provee una redundancia adicional y tolerancia a falla para dispositivos críticos.

Características de tolerancias a fallas

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• Dual Ring : El diseño de doble anillo introduce la tolerancia a fallas. Si una estación del doble anillo o es apagada, o si el cable es dañado, el doble anillo es automáticamente reconstruido en si mismo (doubled back onto itself) en un solo anillo. Cuando el anillo es reconstruido la topología de dual-ring se transforma en una topología de anillo simple.

• Múltiples fallas producen múltiples anillos independientes. • Las operaciones de la red continúan para todas las estaciones

Características de tolerancias a fallas

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Tolerancia a Fallos: Si la estación 3 falla, el doble anillo automáticamente engancha a la estación 2 y 4 para conformar un solo anillo.

Características de tolerancias a fallas

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• "Recovery" después de fallas múltiples • Cuando dos o más fallas ocurren, el anillo FDDI se

segmenta en dos o más anillos independientes.

Características de tolerancias a fallas

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Ejemplo Red FDDI

WANFDDIConcentrator

SAS SAS

DAS

DAS

Primary Ring

Secondary Ring

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Resúmen FDDI

• Características– 100-Mbps token-passing network

– Single-mode (100 km), double-mode (2 km)

– CDDI transmite a 100 Mbps cerca de 100 m

– Arquitectura de doble anilla para Tolerancia a Fallos.

• Usado en Backbones Corporativos

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DEMOS Métodos de Acceso

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Sumario

• Tecnologías LAN incluyen Ethernet, Token Ring, and FDDI

• Ethernet– Más usada

– Buen balance entre Velocidad, costo, y facilidad de installación

– 10 Mbps a 1000 Mbps

• Token Ring– Uso Primario con redes IBM

– 4 Mbps a 16 Mbps

• FDDI– Uso Primario enh Backbones Corporativos

– Suporta largas distancias

– 100 Mbps