11. protocolos lan para redes de comunicaciones opticas

MIRC

2007

Comunicaciones Comunicaciones ÓÓpticaspticas

MaestrMaestr íía en Ingeniera en Ingenier íía en Redes de Comunicacia en Redes de Comunicaci óónn

Edgar del CarpioEdgar del Carpio

20122012

MIRC

2007

Protocolos LAN para redes de Protocolos LAN para redes de comunicaciones comunicaciones óópticaspticas

Maestría en Ingeniería en Redes de ComunicaciónUMSA – FACULTA DE INGENIERIA EdC - 2012

Sistemas optoSistemas opto--electrelectróónicos nicos -- LANLAN

� FDDI / FDDI II

� Fiber Channel

� Gigabit/10 Gigabit Ethernet -> Se desarrollará en “Carrier Ethernet”

MIRC

2007

FDDI backbone de banda anchaFDDI backbone de banda ancha


ContenidoContenido

1.1. Historia del FDDIHistoria del FDDI

2.2. Arquitectura Arquitectura

3.3. Tipos de nodos Tipos de nodos

4.4. Estructura de la tramaEstructura de la trama

5.5. TopologTopolog íías as

6.6. Funcionamiento Funcionamiento

7.7. Aplicaciones Aplicaciones

8.8. FDDIFDDI--IIII


Historia del FDDIHistoria del FDDI

�� FDDI: FDDI: FiberFiber DistributedDistributed Data Data InterfaceInterface ..

� Se inicia en 1982, por el Comité ASC de X3T9.5, el cual es el responsable de las interfaces de E/S de computadoras para el ISO.– Antes del proyecto se pensaba en una especificación para el manejo de tasas

de transferencia de 50Mbps.

� Como parte del proyecto las capas MAC y física fueron terminadas en 1983.

� En 1984 se aprueba la capa SMT. – La capa SMT es la que permite la interoperabilidad de gran variedad de

productos.

� En 1988 el estándar estaba completo y fue aprobado en su totalidad.– La evolución y expansión de FDDI ha dado pie a otros desarrollos tales como

CDDI (Cooper Distributed Data Interface).


CaracterCaracteríísticas de FDDIsticas de FDDI

� Red Token Ring como IEEE 802.5.

� Una estación remueve el Token desde el anillo antes de la transmisión; después de la transmisión, la estación retorna el Token al anillo; las colisiones se previenen ya que solo hay un Token en el ring.

� Es una red de medios compartido como Ethernet ( (IEEE 802.3) e IBM Token Ring (IEEE 802.5)

� Velocidad de 100 Mbps.

� Corre en fibra óptica.

� Es un estándar de la ANSI.


Arquitectura: anillo dualArquitectura: anillo dual

� FDDI hace uso de una topología de anillo doble: cada estación principal sobre la red esta conectada a los dos anillos.

� De acuerdo al modelo OSI-RM, FDDI especifica capa 1 y parte de capa 2.– La capa física maneja la transmisión de flujo de bits sobre un enlace de

comunicaciones.– La capa de control de enlace de datos es responsable del mantenimiento de

la integración de la información intercambiada entre dos puntos.

Anillo primario

Anillo secundario


OperaciOperacióón de fallo del anillo primarion de fallo del anillo primario

Anillo primario

Anillo secundario


RelaciRelacióón entre FDDI y OSIn entre FDDI y OSI--RMRM

� El estándar esta formado por diferentes capas, las cuales son representadas en el esquema siguiente en relación al modelo OSI.

MAC

PHY

PMD

LLC

SMT

Nivel deEnlace

Nivel físico

PMD= Physical Medium Dependent -Manejo de la fibra óptica, conversión foto-electrica y viceversa.PHY= Physical Layer - Codificación 4B/5B, reloj y sincronización del anillo.MAC= Medium Access Control - Admon del anillo (token passing), Framing, addressing, etc.LLC= Logical Link ControlSTM= Station Management - Admon de la configuración del anillo, monitoreo del rendimiento; Admon de fallas.


PHY (PHsycal)PHY (PHsycal)

� Se encarga de la codificación y decodificación de las señales así como de la sincronización, mediante el esquema 4-bytes/5-bytes, que proporciona una eficacia del 80%, a una velocidad de señalización de 125 MHz, con paquetes de un máximo de 4.500 bytes.

� Proporciona la sincronización distribuida.

� Fue aprobada por ANSI en 1988 y se corresponde con la mitad superior de la capa 1 en el esquema OSI.


MAC (Medium Access Control)MAC (Medium Access Control)

� Su función es la programación y transferencia de datos hacia y desde el anillo FDDI, así como la estructuración de los paquetes, reconocimiento de direcciones de estaciones, transmisión del testigo, y generación y verificación de secuencias de control de tramas (FCS).

� Se corresponde con la mitad inferior de la capa OSI 2 (capa de enlace de datos).


PMD (PMD (Physical Medium DependentPhysical Medium Dependent))

� Especifica los requerimientos de potencia y de los cables.

� Requerimientos de potencia para dispositivos ópticos (bypass, transceptores, etc.).

� Conectores, requerimientos de empalme y codificaciones.

� Características de la transmisión, como longitudes de onda.


SMT (Station ManagemenT)SMT (Station ManagemenT)

� Se encarga de la configuración inicial del anillo FDDI, y monitorización y recuperación de errores.

� Incluye los servicios y funciones basados en tramas, así como la gestión de conexión (CMT o Connection Management), y la gestión del anillo (RMT o Ring Management).

� Se solapa con las otras 3 subcapas FDDI.


SMT y manejo de estaciSMT y manejo de estacióónn

� Proporciona el control necesario en el nivel de la estación (nodo) para manejar los procesos en curso en las varias capas del FDDI, tales que una estación puede trabajar en forma cooperativa como parte de una red del FDDI.

� Proporcionará servicios tales como:– Manejo de la conexión.

– Inserción y retiro de la estación.

– Inicialización de la estación.

– Manejo de la configuración.

– Aislamiento y recuperación de fallas.

– Protocolo de comunicaciones para la autoridad externa.

– Políticas de horarios.

– Colección de estadística.


SMT y manejo de la conexiSMT y manejo de la conexióón fn fíísicasica

� Dentro de cada estación del FDDI hay entidades de SMT llamadas gestión de la conexión física (PCM o Physical Connection Management).

� El número de las entidades del PCM dentro de una estación es exactamente igual al número de los puertos que la estación tiene.

� Esto es porque cada PCM es responsable de un puerto.

Medio físico

Medio físico

PUERTO PUERTO


Estado de lEstado de lííneanea

� Es una secuencia continua de cierto símbolo (o de símbolos) enviados por el transmisor de una recepción de PHY.

� En base de esta secuencia de símbolos, un receptor reconocerá el estado de la línea.

� Los estados de la línea son utilizados por PHY para comunicar la información.


Estados de lEstados de lííneanea

� Estado de Línea ReservadoReservado (QLS):– Secuencia de símbolos de ' Q '. Este estado de línea se utiliza para romper

una conexión y para recomenzar una conexión.

� Estado de Línea AltoAlto (HLS):– Secuencia de los símbolos de ' H '. Este estado de línea se utiliza para

representar un poco de información durante la señalización del PCM.

� Estado de Línea PrincipalPrincipal (MLS):– Una serie que se alterna de símbolos de ' H ' y de ' Q '. Este estado de línea

también representa un poco de información durante la señalización del PCM. El estado principal de la línea también se utiliza para indicar un rastro.

� Estado de Línea DisponibleDisponible (ILS):– Secuencia continua de símbolos de ' I '. Este estado de línea se utiliza para

separar dígitos binarios de la información y para proporcionar la sincronización del reloj.


� No utilizadas por la PCM, sin embargo éstas son líneas adicionales que PHY puede encontrar:

� Estado de Línea ActivoActivo (AlS):– Este estado de línea es afirmado por un 'JK' par, y continuará en este estado

mientras reciba cualquier símbolo de los datos, 'R‘, 'S', o 'T'. Es utilizado por la capa del MAC para transmitir tramas de los datos.

� Estado de Línea DesconocidoDesconocido (LSU):– PHY indicará un LSU cuando no reconoce el estado de la línea en la línea

(esto sucede a menudo cuando hay un cambio del estado de la misma).

� Estado de Línea de RuidoRuido (NLS):– Se establece el estado de la línea siempre que PHY haya recibido bastantes

símbolos, tales que debe poder reconocer un estado de la línea, pero negativo (es decir si el otro PHY está transmitiendo basura).

Otros estados de la lOtros estados de la lííneanea


Tipos de nodos: DASTipos de nodos: DAS

� Las estaciones que se conectan a los dos anillos se les conoce como DAS (Dual Attached Station)

� Estas estaciones tienen al menos dos puertos:– Puerto A : Sirve como entrada al anillo primario y como salida al anillo

secundario.– Puerto B : Sirve como salida del anillo primario y como entrada del anillo

secundario.Anillo primario

Anillo secundario


Tipos de nodos: SASTipos de nodos: SAS

� Una estación puede tener un número de puertos N, los cuales sirven para conectar estaciones a un solo anillo.

� Estas estaciones son conocidas como SAS (Single-Attached Stations).

Anillo primario

Puerto x

S


ConcentradoresConcentradores

� Las estaciones que tienen N puertos son llamadas concentradores.

Anillo primario

Anillo secundario

A otras estaciones


Concentrador DASConcentrador DAS

� Ejemplo de concentrador DASAnillo primario

Anillo secundario


Formato de la tramaFormato de la trama

� En esta red se hace uso de diferentes formatos de frames para el manejo o control de la red y la transmisión de la información.

� Los frames que se manejan en este tipo de red los clasificamos en:– Frame token– Formato del frame.


Frame tokenFrame token

� El token es una señal de control formada por una única secuencia de símbolos que circulan sobre el medio permitiendo a cada estación el derecho a transmisión.

� Cualquier estación, después de la detección de un token, puede capturarlo removiéndolo del anillo.

� La estación puede entonces transmitir uno o más frames de información.

� Al completar el proceso de transmisión de su información, la estación genera un nuevo token, el cual proporciona a las otras estaciones la oportunidad de ganar el acceso al anillo.


Campos del frame tokenCampos del frame token

� El frame TOKEN esta formado por 4 campos los cuales son:– PA: PreAmble

– SD: Start Delimiter

– FC: Frame Control– ED: End Demimiter

PA SD FC ED

2+ bytes 1 byte 1 byte 1 byte


PrePreáámbulombulo

� Transmitido por el originador del token.

� Esta formado por un mínimo de 16 códigos.

� Las capas físicas pueden variar la longitud del mismo de acuerdo a los requerimientos de sincronización.

PA SD FC ED



Delimitador de inicio (SD)Delimitador de inicio (SD)

� El delimitador de inicio de un token es un indicador de inicio del token.

� Este consiste de los símbolos ‘J’ y ‘K’ y estos no son utilizados en otro lado, son solamente para indicar el inicio de un frame o token.

PA SD FC ED



Control de frame (FC)Control de frame (FC)

� El frame de control indica el tipo de token que es.

� Un frame de control de 80 (hexadecimal) indica que es un token no restringido.

� Un frame de control C0 indica que es un token restringido.

PA SD FC ED



Delimitador de fin (ED)Delimitador de fin (ED)

� El delimitador de fin consiste de 2 símbolos ‘T’ que indican que el token es completo.

� Cualquier secuencia de datos que no termine con estos símbolos ‘T’ no son considerados un token.

PA SD FC ED



Formato del frameFormato del frame

� El formato de frame consta de 9 campos, los cuales se visualizan en el esquema que a continuación se presenta:– PA: PreAmble– SD: Start Delimiter– FC: Frame Control– DA: Destiny Address– SA: Source Address– INFO: INFOrmation– FCS: Frame Control Sequence– ED: End Delimiter– FS: Frame Status

1 byte 6 bytes

PA SD FC DA

2+ bytes 1 byte

SA INFO FCS ED FS

6 bytes N bytes 4 bytes 1 símbolo 3 símbolos

Cabecera de MAC

Cobertura de FCS


PrePreáámbulombulo

� Este será transmitido por el originador del frame como un mínimo de 16 símbolos de idle.

1 byte 6 bytes

PA SD FC DA

2+ bytes 1 byte

SA INFO FCS ED FS


Cabecera de MAC

Cobertura de FCS


Delimitador de inicio (SD)Delimitador de inicio (SD)

� El delimitador de inicio de un token es un indicador de inicio del token.

� Consiste de los símbolos ‘J’ y ‘K’ y estos no son utilizados en otro lado, son solamente para indicar el inicio de un frame o token.

1 byte 6 bytes

PA SD FC DA

2+ bytes 1 byte

SA INFO FCS ED FS


Cabecera de MAC

Cobertura de FCS


Control de frame (FC)Control de frame (FC)

� El frame de control indica el tipo de frame que es incluido en el campo info.

� Los valores más comunes son (en hexadecimal):

40 Frame vacío / nulo

41,4F Frame SMT

C2,C3 Frame MAC

50,51 Frame LLC

60 Frame implementador

70 Frame reservado.

1 byte 6 bytes

PA SD FC DA

2+ bytes 1 byte

SA INFO FCS ED FS


Cabecera de MAC

Cobertura de FCS


Frame SMTFrame SMT

� Para los frames SMT, el campo info es ocupado por un encabezado SMT y una porción de información SMT.

� El encabezado SMT es el encabezado del protocolo para todos los frame SMT.

� La información SMT es la información que es indicada por el encabezado.

� Estos dos campos juntos forman una unidad de datos de protocolo (PDU, Protocol Data Unit).

1 byte 6 bytes

PA SD FC DA

2+ bytes 1 byte

SA INFO FCS ED FS


Cabecera de MAC

SMT Hdr SMT Info


Frames de SMTFrames de SMT

� Son identificados por su clase y tipo de frame.

� La clase identifica la función del frame y es uno de los valores siguientes: – X'01 ': Frame de Información Vecino (NIF)– X'02 ': Frame de Información de Estatus - Configuración (SIF-Cfg)

– X'03 ': Frame de Información de Estatus - Operación (SIF-Opr),

– X'04 ': Frame de la Generación de eco (EGF) – X'05 ': Frame de la Asignación de Recurso (RAF)

– X'06 ': Frame Negado Petición (RDF)

– X'07 ': Frame del Informe (IF) – X'08 ': Frame de la Gerencia del Parámetro - Obtener (PMF-Get)

– X'09 ': Frame de la Gerencia del Parámetro - Juego (PMF-Set)

– X'FF ': Frame Extendido del Servicio (ESF)


SMT InfoSMT Info

� Consiste en una lista de parámetros.

� Los parámetros están de la forma:– Tipo del parámetro (2 octetos).– Longitud del parámetro (2 octetos).

– Índice del recurso (4 octetos).

– Valor de parámetro (octetos de n).

� Si más de un parámetro está presente en el frame, serán enumerados uno después de otro.

� El tipo del parámetro es el valor que identifica el parámetro.


Clases de parClases de paráámetros (1)metros (1)

� Hay 5 clases de parámetros: Los de la forma X'00zz ', X'10zz ', X'20zz ',

X'32zz ', y X'40zz '.

– Parámetros del X'00zz los ' son parámetros generales.

– Parámetros de X'10zz tratan específicamente de la entidad de SMT dentro

de la estación.

– Parámetros de X'20zz se ocupan del reparto del MAC.

– X'32zz ' los parámetros tratan de las trayectorias en la estación,

– y de X'40zz ' tratan sobre puertos de la estación.


Clases de parClases de paráámetros (2)metros (2)

� La longitud del parámetro es la longitud total del índice y del valor de parámetro.

� El índice del recurso es el índice que especifica qué objeto estádescribiendo el parámetro (un MAC o un acceso o un camino determinado). Este campo se omite de los parámetros que pertenecen a SMT y para todos los parámetros que tipo esté de la forma X'00zz .

� El valor de parámetro es la información real. Se analiza según el tipo.


DirecciDireccióón destinon destino

� La dirección destino es un código de 12 símbolos que indica a quéestación es destinado el frame.

� Cada estación tiene un direccionamiento único de 12 símbolos que la identifique.

� Cuando una estación recibe un frame, compara el DA a su propio direccionamiento. Sin son iguales, la estación copia el contenido del frame en sus campos intermediarios.

� Un frame se puede también pensar para más de una estación usando la dirección de grupo.

� El primer dígito binario transmitido indica:– direccionamiento individual (1).

– direccionamiento del grupo (0).

� Los direccionamientos del grupo se pueden utilizar para enviar un frame a las estaciones de destinación múltiples.


InfoInfo

� El campo del Info es la parte principal del frame.

� El frame esencialmente se construye alrededor de este campo.

� Las variantes que puede haber son:– Frame SMT– Frame MAC– Frame LLC

1 byte 6 bytes

PA SD FC DA

2+ bytes 1 byte

SA INFO FCS ED FS


Cabecera de MAC

Cobertura de FCS


Frame LCCFrame LCC

� Los primeros dos octetos de cada cabecera del LLC son direccionamientos dentro de cada estación llamada los puntos de acceso de servicio (SAP, Service Access Point):– Punto de acceso al servicio destino (DSAP, Destiny Service Access Point).

– Punto de acceso al servicio fuente (SSAP, Source Service Access Point)

� Información de control para la capa LLC o datos de usuario.

1 byte 6 bytes

PA SD FC DA

2+ bytes 1 byte

SA INFO FCS ED FS


Cabecera de MAC

DSAP LLC InfoSSAF Control

LLC PDU


Secuencia de control de frame (FCS)Secuencia de control de frame (FCS)

� El FCS es utilizado por una estación de recepción para verificar que el frame atravesó la red sin incurrir en ningún error de bit.

� El FCS es generado por la estación fuente usando los dígitos binarios de los campos de FC, de DA, del SA, del Info, y del FCS.

� El FCS se genera de tal forma que si cualesquiera de los dígitos binarios en esos campos se alteran, después la estación de recepción notaráque hay un problema y desechará el frame.

1 byte 6 bytes

PA SD FC DA

2+ bytes 1 byte

SA INFO FCS ED FS


Cabecera de MAC

Cobertura de FCS


Delimitador de fin (ED)Delimitador de fin (ED)

� El delimitador de fin consiste de 2 símbolos ‘T’ que indican que el token está completo. Cualquier secuencia de datos que no termine con estossímbolos ‘T’ no son considerados un token.

1 byte 6 bytes

PA SD FC DA

2+ bytes 1 byte

SA INFO FCS ED FS


Cabecera de MAC

Cobertura de FCS


Estado del frame (FS)Estado del frame (FS)

� El FS consiste en 3 indicadores que puedan tener uno de dos valores. – Los indicadores pueden ser fijados (' S) o restaurados (' R ') .

– Cada frame se transmite originalmente con todos los indicadores fijados a ' R ' (restauración).

– Los indicadores se pueden fijar por las estaciones intermedias cuando retransmiten el frame.

1 byte 6 bytes

PA SD FC DA

2+ bytes 1 byte

SA INFO FCS ED FS


Cabecera de MAC

Cobertura de FCS


Estado del frame (FS)Estado del frame (FS)

� Los tres indicadores son: error (' E '), direccionamiento reconocido ('A'), y la copia ('C').

– Error: Se fija este indicador cuando una estación determina que el frame está

en error.

– Reconocido: Este indicador es fijado por una estación cuando recibe el framey se determina que el direccionamiento se aplica a sí mismo.

– Copia: Este indicador se fija cuando la estación recibe el frame y puede copiar el contenido en sus buffers intermediarios.


� FDDI se encuentra entre las tecnologías orientadas a LAN.

� Dentro ese contexto, se tienen las siguientes opciones:– Ethernet: topología de bus lógica y en estrella física o en estrella extendida.

– Token Ring: topología de anillo lógica y una topología física en estrella.

– FDDI: topología de anillo lógica y topología física de anillo doble.

TopologTopologííasas


Funcionamiento de FDDIFuncionamiento de FDDI

-Se determina la secuencia de acceso al Medio.

- Generación de una secuencia de señalización a través de una estación que controla

el derecho a transmitir.

-Secuencia denominada token.

- El token es enviado continuamente por la red de estación en estación.

- Cuando una estación tiene algo que enviar, captura el token, envía la información en frames FDDI bien

formados, y después libera el token.

- Todos los nodos leen el frame cuando es pasado alrededor del anillo,

esto con el fin de determinar si la estación es destinataria del frame.

En caso afirmativo, ella extrae los datos, retransmitiendo el frame a la

siguiente estación del anillo.

Cuando el frame regresa a la estación original, la estación

quita el frame del medio.

1 2 3

El esquema de control de acceso El esquema de control de acceso –– tokentoken permite a todas las estaciones compartir el permite a todas las estaciones compartir el ancho de banda de la red de una forma eficiente y o rdenada.ancho de banda de la red de una forma eficiente y o rdenada.


TransmisiTransmisióón de bitsn de bits

� FDDI utiliza pulsos de luz para transmitir información desde una estación a otra.

� Antes de que se pueda hacer las actividades de niveles más altos, se tiene que tener la capacidad de enviar un bit a través de una fibra o un cable y que el otro extremo reconozca el bit para poder realizar las actividades.

� Un bit puede tener uno de dos valores posibles; en FDDI, esto es expresado por un cambio de estado del pulso de luz.

� Aproximadamente cada 8 nanosegundos la estación toma muestras de la luz que viene de la otra máquina.

� La luz puede tener dos estados on y off.– Si la estación detecta que no hubo cambio desde la última muestra indica que

es un cero,

– En caso contrario, hay un bit de uno.


Ejemplo de transmisiEjemplo de transmisióón de bitsn de bits

� Ejemplo de transmisión de bits

0

Tiempo 8 nanosegundos

Off

On

Bits


� FDDI comunica toda su información a través del uso de símbolos.

� Los símbolos son secuencias de 5 bits, que cuando son tomados junto con otro símbolo forman bytes.

� La codificación de estos símbolos es hecha de tal forma que en situaciones normales, no se tendrá 4 ceros consecutivos en una fila.

� Esto es necesario para asegurar que cada reloj de estación esté en sincronización con el otro.

� En FDDI cada estación tiene su propio reloj.

� Los símbolos de violación son los símbolos los cuales pueden permitir la recepción de cuatro o más bits cero en una fila; éstos no son utilizados en FDDI.

CodificaciCodificacióón de sn de síímbolos (1)mbolos (1)


CodificaciCodificacióón de sn de síímbolos (2)mbolos (2)

� Estos 5 bits provee la codificación 16 símbolos de datos (0-F), – 8 símbolos de control (Q, H, I, J, K, T, R, S) y

– 8 símbolos de violación (V).

Símbolo Secuencia de bits Símbolo Secuencia de bits

0 (binario 0000)1 (binario 0001)2 (binario 0010)3 (binario 0011)4 (binario 0100)5 (binario 0101)6 (binario 0110)7 (binario 0111)8 (binario 1000)9 (binario 1001)A (binario 1010)B (binario 1011)C (binario 1100)D (binario 1101)E (binario 1110)F (binario 1111)

11110010011010010101010100101101110011111001010011101101011111010110111110011101

QHIJKTRS V o HV o HVVVV o HVV o H

0000000100 111111100010001011010011111001 0000100010000110010100110010000110010000

Secuencia de bitsSecuencia de bitsSímbolo Símbolo


Aplicaciones de FDDIAplicaciones de FDDI

� Actualmente la norma FDDI permite manejar aceptablemente tráfico sincrónico y asincrónico.

� Aplicaciones FDDI:– Principalmente se utiliza como backbone de alta velocidad para

interconexión entre LANs.

– Estaciones de alto rendimiento.

– Sistemas de procesamiento distribuido y cooperativo.

– Nuevas aplicaciones: medical imaging, ingeniería, procesamiento de imágenes, etc.


Claves de las aplicaciones de FDDIClaves de las aplicaciones de FDDI

� Aspectos que deben considerarse:– Costos.

– Fibra hasta el escritorio.

– IEEE 802.6.– ATM.

– Fast/Gigabit Ethernet.


FDDIFDDI--II: introducciII: introduccióónn

� Define mecanismos de protocolos opcionales adicionales que permiten a un enlace de datos FDDI ser utilizado para proveer servicios de circuitos conmutados además de los servicios de paquetes conmutados.

� El modo de transmisión que es utilizado para proporcionar los servicios de circuitos conmutados es llamado “transmisión isócrona”.

� Por lo tanto, FDDI II proporciona a FDDI la capacidad mantener voz y video también como datos agregando un tipo de transmisión de datos isócrono.

� Puede soportar modo básico, en el cual el anillo soporta conmutación de paquetes FDDI estándar, y modo híbrido, en el cual el anillo soporta ambos métodos de transmisión de datos paquetes conmutados e isócrono.


Servicios (1)Servicios (1)

� Este tipo de red soporta servicios isócronos además de los servicios síncronos y asíncronos que proporciona FDDI.

PAQUETES CONMUTADOS CIRCUITOS CONMUTADOS

FDDI II

TIEMPOINSENSITIVO

(asíncrono)

TIEMPOSENSITIVO(síncrono)

PERIODICO(isócrono)

� De la misma forma que FDDI, FDDI II corre a 100Mbps.

� Los nodos pueden correr en modo básico.

� Si todos los nodos sobre el anillo son nodos FDDI II, entonces el anillo puede cambiar al modo híbrido en el cual el servicio isócrono es proporcionado además de los servicios del modo básico.

� En el modo básico sobre FDDI II, el tráfico síncrono y asíncrono es transmitido en una forma idéntica que en FDDI.



� En esencia, FDDI II provee conmutación de circuitos junto con conmutación de paquetes.

� Esto es, cualquier aplicación que se ejecute sobre un circuito dedicado puede ser intercambiado a FDDI II en un modo compartido proporcionando los requerimientos de ancho de banda para que pueda ser satisfactorio.

� Para proporcionar el servicio isócrono, FDDI II maneja un frame especial llamado cycle.

� Estos cycles son generados cada 125µs.

� En 100Mbps, 1262.5 bytes pueden ser transmitidos en 125µs.



� Los bytes del cycle son precargados a varios canales en el anillo.

� Los bytes del cycle son divididos en 16 canales de banda ancha (WBC: Wideband Channels) los cuales transportan tráfico de circuitos conmutados o paquetes conmutados.

� Todos los WBCs de paquetes conmutados son concatenados juntos para formar un canal simple, el cual es operado con el “timed tokenprotocol” de FDDI.


Componentes del protocolo (1)Componentes del protocolo (1)

� La siguiente figura muestra los componentes del protocolo de FDDI II.

� La capa física y la presencia de manejo de estaciones (SMT) son las mismas como el FDDI original.

� En el nivel MAC, dos nuevos componentes son agregados, IMAC y HMUX.

LLC (LOGICAL LINK CONTROL)

CSMUX (CIRCUIT SWITCHINGMULTIPLEXER)

COMPONENTES FDDI

MAC (MEDIA ACCESS CONTROL)

IMAC (ISHROCRONOUS MAC )

SMT(STATION

MANAGEMENT)

HMUX (HYBRID MULTIPLEXER)



DATA LINK LAYER

PHYSICAL LAYER



� Modo hibrido: los servicios de paquetes y circuitos están disponibles.

� Una red del tipo FDDI II típicamente inicia en modo básico para configurar los parámetros y temporizadores necesarios para el protocolo “timed token”, después de que realiza esta labor se cambia al modo híbrido.

� La conmutación de circuitos es llevada a cabo mediante un formato de cycle creado por una estación conocida como el “cycle master”.

� El cycle master es responsable de crear los cycles a una velocidad de 8kHz e inserta la latencia requerida para mantener un número integral de cycles sincronizados sobre el anillo.



� Los cycles son repetidos por todas las otras estaciones sobre el anillo; cuando cada cycle completa su circuito en el anillo, es eliminado del anillo por el cycle master.

PA SD TM CS TDG DG0 DG1 DG95

� La subcapa IMAC dentro del HRC (Hybrid Ring Control) controla los canales WBC que son utilizados para el tráfico de circuitos conmutados.

� Cada WBC puede soportar un canal isócrono simple.

� Alternativamente, los WBC pueden ser divididos por el IMAC en unnúmero de subcanales.

� Esos canales separados permiten diálogos isócronos independientes, simultáneos entre las diferentes partes de las estaciones FDDI II.


OperaciOperacióónn

� Durante la operación normal, la actividad sobre una red FDDI II consiste de una secuencia de ciclos (cycles) generados por el ciclo master.

� Las estaciones se comunican utilizando conmutación de circuitos compartiendo el uso de un canal isócrono dedicado.

� Las estaciones se comunican utilizando conmutación de paquetes sobre los canales de datos de paquetes.

– Inicialización: El anillo será configurado para inicializar en modo básico. Una vez que el modo básico es establecido, una o mas estaciones pueden

intentar trasladar la red a un modo híbrido utilizando un cycle.

– Programación de mantenimiento: El cycle master mantiene la lista de

programación. La asignación de capacidad entre transmisiones de circuitos y

paquetes puede ser modificada dinámicamente por medio de peticiones SMT al cycle master.


DiferenciasDiferencias

� Como se puede notar, ambas tecnologías corren a velocidades de 100Mbps sobre fibra óptica.

� FDDI puede transportar frames síncronos y asíncronos.

� FDDI II tiene un nuevo modo de operación conocido como Modo Híbrido.

� Este modo utiliza una estructura denominada cycle de 125µs para transportar tráfico isócrono, además de los frames síncronos y asíncronos.

� FDDI II tiene capacidad de manejo de datos, voz y video y así expande el rango de aplicaciones de FDDI.


ContenidoContenido

1.1. TecnologTecnolog íías de almacenamiento y backupas de almacenamiento y backup

2.2. DAS, NAS, SANDAS, NAS, SAN

3.3. Fibre ChannelFibre Channel

4.4. EstEst áándares para Fibre Channelndares para Fibre Channel

5.5. Arquitectura de Fibre ChannelArquitectura de Fibre Channel

6.6. Capas de Fibre ChannelCapas de Fibre Channel

7.7. TopologTopolog íías de Fibre Channelas de Fibre Channel

8.8. ComparaciComparaci óón de tecnologn de tecnolog ííasas

9.9. Variantes del medio Variantes del medio óóptico portadorptico portador

10.10. Aplicaciones de Fibre Channel: ESCON & FICONAplicaciones de Fibre Channel: ESCON & FICON

MIRC

2007

Fibre ChannelFibre Channel


TecnologTecnologíías de almacenamiento y backupas de almacenamiento y backup

� Almacenamiento:– DAS: Direct Attached Storage.

– NAS: Network Attached Storage.

– SAN: Storage Area Network (Fibre Channel, iSCSI).

� Backup:– BACKUP A DISCO.– NDMP: Network Data Management Protocol.


DAS DAS ((Direct Attached StorageDirect Attached Storage))

� Método tradicional de almacenamiento y el más sencillo.

� El almacenamiento se conecta directamente al servidor.

� Las necesidades actuales (más capacidad, más rendimiento, más flexibilidad, consolidación, facilitar la administración), lo vuelven obsoleto => soluciones de almacenamiento en red.


NAS (NAS (NetworkNetwork--Attached StorageAttached Storage))

� Tecnología de almacenamiento dedicada a compartir la capacidad de almacenamiento de un servidor con otros equipos a través de una red (TCP/IP) haciendo uso de un sistema operativo optimizado para dar acceso con los protocolos CIFS (entornos Windows), NFS (entornosUnix).

� NAS: los protocolos de comunicaciones que usa están basados en acceso a ficheros (NFS, CIFS).

� NAS: generalmente dispositivos de almacenamiento específicos


Diferencias de NAS sobre DASDiferencias de NAS sobre DAS

� Posibilidad de compartir las unidades entre servidores.

� Menor coste.

� Utilización de la misma infraestructura de red.

� Gestión más sencilla.

� Como desventajas le achacan o achacaban:– Menor rendimiento.

– Menor fiabilidad.


SAN (SAN (Storage Area NetworkStorage Area Network) (1)) (1)

� Red para conectar servidores, cabinas de discos y librerías de respaldo

principalmente => Red de almacenamiento.Red de almacenamiento.

– Tecnologías: Fibre Channel o iSCSI.

– Modo de acceso a nivel de bloque , los servidores acceden directamente al

almacenamiento como si se tratasen de discos locales siéndoles transparente

el acceso a través de la red.

– Latencia: SAN diseñada para minimizar el tiempo de respuesta del medio de

transmisión.

– Implementado sobre fibra o cobre.


SAN (SAN (Storage Area NetworkStorage Area Network) (2)) (2)

� Conectividad: múltiples servidores accediendo a las mismas cabinas de discos o librerías de cintas.

� Distancia: hasta 10KM sin enrutadores dependiendo del medio físico (fibra óptica monomodo).

� Velocidad: 1, 2 ó 4Gbps.

� Seguridad: cada puerto FC tiene un identificador único llamado WWN(World Wide Name) que es una dirección de 64 bits.


Diferencias SAN/NASDiferencias SAN/NAS

� SAN orientado a acceso por bloque frente a fichero de NAS (nfs,cifs)– Latencia baja en SAN frente a una mayor latencia de NAS debida al protocolo

(IP).

– La información sólo es accedida por un servidor en SAN, mientras que en NAS puede ser compartida.

– Se necesita hardware específico para SAN.


Fibre Channel (FC)Fibre Channel (FC)� El canal de fibra comenzó su desarrollo en 1988, con la aprobación del

estándar por ANSI en 1994, como una forma de simplificar el sistema HIPPI, entonces en uso para funciones similares

� Una tecnología de transmisión de alta velocidad usada como un canal periférico o backbone de red, que opera a 1000 Mbps, full-duplex serial.

� Soporta varios protocolos de transporte comunes, como IP y SCSI; el FCP es el protocolo de interfaz de SCSI sobre FC.

� Opera sobre cables de cobre y fibra óptica en distancia de hasta 10 Km.

� Un enlace en el canal de fibra consiste en dos fibras unidireccionales que transmiten en direcciones opuestas, cada fibra está unida a un puerto transmisor (TX) y a un puerto receptor (RX).

� Es soportado por muchos proveedores como: Compaq, Hewlett-Packard, IBM, Seagate, y Sun Microsystems.


EstEstáándares para Fibre Channelndares para Fibre Channel

� El Comité T11 de la NCIT, una organización de normas de desarrollo de EEUU, bajo la tuición de la ANSI se reúne 6 veces al año para desarrollar estándares FC.

� Algunos ejemplos de estándares vigentes:

– Rendimiento desde 266 Mbps hasta más de 4 Gbps.

– Utilización de gran ancho de banda con insensibilidad a la distancia.

– Soporta múltiples niveles de costo/rendimiento, desde pequeños sistemas hasta super computadoras.

– Capacidad para llevar múltiples conjuntos de comandos de interfaz

existentes, incluyendo IP, SCSI, IPI, y audio y video.


Arquitectura de Fibre ChannelArquitectura de Fibre Channel

� FC transfiere datos digitales entre fuentes y usuarios de información.

– Estos datos digitales representan diferentes tipos de información como

programas, archivos, gráficos, videos y sonidos.

– Cada uno tiene su propia estructura, protocolo, conectividad y medidas de

rendimiento y requerimientos de fiabilidad.


Ejemplo de conexiEjemplo de conexióón de redn de red

� Las conexiones de red son establecidas entre los puertos de Nodo(Puertos_N), que están en las computadoras, servidores, dispositivos de almacenamiento, e impresoras, y los puertos del switch Fabric (Puerto_F), que están en la periferia del switch Fabric de FC.

� La arquitectura de FC especifica en detalle las características de enlace y protocolos usados ente los puertos de nodo y los puertos del switch Fabric.

Impresora Servidor Dispositivo de Almacenamiento

Computadora/Estación de trabajo

Computadora/Estación de trabajo

Puertos FABRIC

Puertos de nodo

Puertos de nodo

Puertos de Nodo

Puertos de Nodo


Capas de Fibre ChannelCapas de Fibre Channel

� Cinco capas: FC-0, FC-1, FC-2, FC-3, y FC-4.

– Definen el medio físico, tasas de transmisión, esquema de codificación,

protocolo de entramado, control de flujo, servicios comunes, y las interfaces

de nivel superior.

– FC-0, FC-1, y FC-2 – definen cómo los puertos de FC interactúan con otros

puertos..

� Son referidos como las capas físicas de FC (capas FC-PH).

– FC-3, y FC-4 – definen cómo los puertos de FC interactúan con las aplicaciones en los sistemas de hospedaje.


FCFC--00

� Cubre las características físicas de las interfaces y medios, incluyendo cables, conectores, drivers, transmisores y receptores.

� Ejemplos de medios:– Par trenzado.

– Coaxial

– Fibra multimodo/monomodo.

– Fuentes de luz de fibra.

– Láseres de onda larga.


FCFC--1 y FC1 y FC--22

� FC-1: Protocolo de transmisión

– Definen cómo las señales de FC-0 son modeladas para transportar datos y

cómo los enlaces de puerto-a-puerto son inicializados.

� FC-2: Protocolo de entramado y señalización.

– Define las reglas para la señalización y la transferencia de datos.

– Define varias clases de servicios, como por ejemplo:

� Clase 1: Es un enlace dedicado full-duplex entre dos puertos (la calidad de servicio

mas altas, porque es la mas efectiva en la transferencia grandes cantidades de

datos a muy altas velocidades.

� Clase 2: conexión multiplexada, donde 1 puerto puede transportar diferentes

intercambios con muchos otros puertos.

� Clase 3: multicast y broadcast donde no hay ninguna confirmación de recepción.


FCFC--3 y FC3 y FC--44

� FC-3: Servicios comunes

– Define servicios comunes provistos por dos o mar puertos nodos en un

sistema de hospedaje (ejemplo: dos o mas puertos de nodos, compartiendo

una dirección de puerto común, los cuales incrementan la disponibilidad del ancho de banda desde puerto de nodo hasta el puerto del switch Fabric.

� FC-4: Mapeos de protocolo

– Formado por series de perfiles que definen cómo mapear los protocolos

tradicionales al FC.

– Perfiles para protocolos como IP, SCSI, para disk drives, y varios otros

definidos anteriormente.


Resumen de capas de Resumen de capas de FibreFibre Channel (1)Channel (1)

FC - PH

Codificación / Decodificación

133 Mbps 266 Mbps 531 Mbps 1,06 Gbps 2,12 Gbps 4,25 Gbps

Interfaz independiente del medio de 10/20 bits serializador / deserializador

serializador / deserializador Interfaz dependiente del medio serial

Fibra Multimodo – Fibra Monomodo – Cobre

Codificación / Decodificación

Protocolo de entramado / Control de flujo

Servicios comunes

Audio Video IPI SCSI HIPPI SBCCS IP 802.2

Multimedia Canales Redes

FC-0

FC-1

FC-2

FC-3

FC-4


Resumen de capas de Resumen de capas de FibreFibre Channel (2)Channel (2)

� La figura previa ilustra las relaciones entre los tipos de medios y el rango de operaciones para cada FC, el cual es definido por la capa FC-0.

– Por ejemplo, se puede ver que un medio de fibra multimodo tiene una tasa de

transferencia de 133 Mbps - 266 Mbps.

– Un medio de fibra monomodo tiene un rango de 531 Mbps – 1,06 Gbps.

– Mientras que el medio de cobre tiene una tasa de transferencia de 2,12 Gbps

– 4,25 Gbps.

� También se puede observar la relación entre FC-0 y FC-1, donde FC-1 define cómo las señales son transportadas por la capa FC-0.

– También ser observa que la capa FC-2 define el protocolo de entramado, y el

control de flujo.

– También se observa que la capa FC-3 define los servicios comunes.

– Finalmente se observa que FC-4 es la capa que define los protocolos como

IP.

Maestría en Ingeniería en Redes de ComunicaciónUMSA – FACULTA DE INGENIERIA EdC - 2012Maria G. Luna

TopologTopologíías de as de FibreFibre Channel (1)Channel (1)

� Dependiendo de las conexiones entre los diferentes elementos, podemos distinguir tres topologías principales de canal de fibra:

– Punto-a-punto:

� Donde dos puertos de nodo tienen la misma tasa de señalización y clase de

servicio.

– Conmutado (Switched)

� Donde 16 millones de puertos de nodo pueden ser interconectados.

– Anillo (Loop):

� Organiza hasta 127 puertos de FC en un anillo, y distribuye la función de

enrutamiento entre ellos.

� Es usado mas que la topología conmutada.

� También cuesta menos que la topología conmutada.


TopologTopologíías de Fibre Channel (2)as de Fibre Channel (2)

Puerto_N Puerto_N

Puerto_N Puerto_N

Puerto_N Puerto_N

Puerto_N Puerto_N

Puerto_N Puerto_N

Puerto_N Puerto_N

Puerto_N Puerto_N

Puerto_N Puerto_N

FABRICFABRIC

Puerto_L Puerto_L

Puerto_L Puerto_L

Puerto_L Puerto_L

Puerto_L Puerto_L Puerto_L

Puerto_L

Puerto_L Puerto_L

Puerto_L Puerto_L

Puerto_L Puerto_L

Puerto_N Puerto_N

Puerto_N Puerto_N

Loop (Anillo)

Punto-a-Punto

Conmutado


ComparaciComparacióón de tecnologn de tecnologíías (1)as (1)

Redvideo

RedRed, SCSI,

VideoProtocolos soportados

Cobre y fibraCobre y fibraCobre y FibraMedio físico

Basado en tasaBasado en tasaBasado en créditoControl de flujo

Fijo, 53BVariable, 0-1.5KBVariable, 0-2KBTamaño de la trama

SiSiNingunoPerdida de datos de congestión

NoNoSiEntrega garantizada

1.24GbpsNo definido2.12 Gbps,4.24Gbps

Escalabilidad a tasas de datos mas altas

ConmutadoHub punto-a-punto,

conmutadoHubs de bucle punto-

a-puntoTopologías

Redvideo

RedStorage, Red, video, clusters

Aplicaciones de la tecnología

ATMGigabit EthernetFibre Channel


ComparaciComparacióón de tecnologn de tecnologíías as (2)(2)

Maria G. Luna

� En la tabla anterior se puede observar claramente que Fibre Channel es la mejor tecnología:

– Porque provee una tasa de datos mayor que ATM.

– Porque puede ser empleado en mas topologías, en comparación a Ethernet o

ATM.

– Es mas seguro debido a que la entrega de datos es garantizado y no existe

pérdida de datos.

– Tiene un tamaño de trama mas grande de hasta 2 KB comparado con los 1,5 KB de Ethernet o los 53 B de ATM.

– Y también porque soporta protocolos de Red, SCSI y video, mientras que Ethernet soporta solamente protocolo de Red, y ATM soporta solamente

protocolos de Red y video.


Variantes del medio Variantes del medio óóptico portadorptico portador

2 m - 175 m

0,5 m - 300 m100-M6-SN-I100

0,5 m - 150 m200-M6-SN-I200

0,5 m - 70 m400-M6-SN-I

100-M6-SL-I

400

Fibra multimodo (62,5 µm).

2 m - 500 m

0,5 m - 500 m100-M5-SN-I100

0,5 m - 300 m200-M5-SN-I200

0,5 m - 150 m400-M5-SN-I

100-M5-SL-I

400

Fibra multimodo (50 µm).

2 m - 2 km100-SM-LL-ILáser de 1300 nm de longitud de onda

2 m - 10 km100-SM-LL-LLáser de 1300 nm de longitud de onda

2 m - >50 km100-SM-LL-VLáser de 1550 nm de longitud de onda

100

2 m - 2 km200-SM-LL-ILáser de 1300 nm de longitud de onda

2 m - >50 km200-SM-LL-VLáser de 1550 nm de longitud de onda

200

2 m - 2 km400-SM-LL-ILáser de 1300 nm de longitud de onda400

Fibra monomodo

DistanciaVarianteTransmisorVelocidad (Mbps)Tipo de medio


Aplicaciones: ESCONAplicaciones: ESCON

� ESCON (Enterprise Systems Connection), es la marca comercial de IBM para una interfaz óptica serial entre los mainframe de IBM y los dispositivos periféricos tales como unidades de almacenamiento y de respaldo.

� Utiliza tecnología FC y swichtes modificables dinámicamente llamados "ESCON Directors".

� Es capaz de lograr comunicaciones half-duplex a una velocidad de 200 Mbps en distancias mayores a los 60 kilómetros.

� ESCON fue introducido por IBM en 1990 para substituir la vieja y lenta tecnología, basada en Bus de canales de cobre utilizados por los mainframe entre 1960-1990.

� Actualmente está siendo sustituido por el más rápido FICON, que también funciona sobre FC.


Aplicaciones: FICONAplicaciones: FICON

� FICON (Fibre Connection) es una interfaz desarrollada por IBM siendo la evolución de la interfaz ESCON.

� La evolución se produce debido a las limitantes en cuanto a la cantidad de canales que se podían establecer.

� Actualmente existe una nueva generación llamada FICON Express4:

– Logra velocidades de 4 Gbps con autonegociación y 1 a 2 Gbps naturalmente

con switches, directores y dispositivos de almacenamiento

– Conexiones de 4 a 10 Km. usando Fibra óptica en monomodo.

– Incrementa la performance comparada con el FICON Express2.

11. protocolos lan para redes de comunicaciones opticas

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