4.4 光纤分布数据接口 FDDI网络光纤分布数据接口 FDDI---- Fiber Distributed Data
Interface,传输速率高达 100Mbps,标准是 ANSI X3T9.5。
沿用 IEEE 802系列局域网的设计规范,IEEE 802.5
Token Ring令牌环网络技术加以改进。
4.4.1 FDDI网络的结构
光纤构成的 FDDI,其基本结构为两个封闭的逆向双环,一个环为主环( Primary Ring),另一个环为备用环( Secondary Ring)。
( a) FDDI结构图 ( b) FDDI环自愈
4.4.1 FDDI网络的结构
逻辑链路控制层
媒体访问控制层
物理层协议层
物理媒体相关层
FDDI的站管理( SMT)标准定义如何对物理媒体相关层、物理层协议层和媒体访问控制部分进行控制和管理,包括连接管理、节点配置、故障恢复等。
光纤,FDDI网卡、网卡与光纤相连的连接器、
FDDI-Ethernet网桥,FDDI集中器、光旁路器在 FDDI标准中,规定了四种端口类型。
⑴ 端口类型 A,用于连接 FDDI双环的主环入和备环出。
⑵ 端口类型 B,用于连接 FDDI双环中主环出和备环入。
⑶ 端口类型 M,用于连接单连接站( SAS)、双连接站( DAS)或另外的集中器。
⑷ 端口类型 S,用于连接到集中器上。
( a) ST接头 ( b) MIC接头
4.4.2 FDDI网络的基本概念
1,环路( Ring),在 FDDI网络中,环也称 FDDI环,
它是信息流经的站点的集合,每个站点依次检查或复制这些信息,直到信息返回到起始站点。
2.令牌( Token),令牌是 FDDI环路上各个站点间传送信息的“通行证”。令牌是一种非常短的特殊的结构帧,
包括令牌的开始、结束和类型等参数。
3,异步( Asynchronous)和同步( Synchronous),异步和同步传输是数据服务的一种形式。在异步传输方式下,
所有的请求者竞争一个可变的带宽和响应时间。同步传输方式是使每个请求者都有一个预先分配好的最大带宽和认可的响应时间。
4.4.3 FDDI的操作原理
FDDI网络的工作建立在短令牌帧的基础上。当所有站都空闲时,短令牌帧沿环运行。
4.4.4 FDDI 网络的优点
1,较长的传输距离
2,具有较大的带宽
3,可靠性高
4,安全性好
5,互操作性强
4.4.5 FDDI,100BASE-T与交换式局域网技术的比较
4.5 ATM高速网络技术
B-ISDN——宽带综合业务数字网
1990年,CCITT建议将 ATM作为实现
B- ISDN的一项技术基础
ATM( Asynchronous Transfer Mode)
异步传输模式
ATM是一种基于信元的交换和复用技术,它采用固定长度的信元( cell),每个信元长度为 53个字节,其中 48个为信息字节,5个字节为信头,
载有信元的地址信息和控制信息。
为具有统一结构的网络提供了一种通用且适用于不同业务的面向连接的转移模式。它适用信息传输容量差异很大的网络系统,有很强的适应能力。
可以不同的固定速率传输数据、图像、语音等信号。
因为信元很短,所以实时性极强。
面向连接型业务、无连接型的业务
4.5.1 ATM的基本概念
ATM可以运行于均匀位率的业务,也可运营于可变位率的业务。
ATM提供永久性虚连接( PVC)或交换虚连接
( SVC)。
每个 ATM信元根据信头的地址和控制信息,建立从起点到目的点的虚拟连接,所有信元可在指定的虚拟连接上有序地传输。
这种传送不象同步传输方式( STM)那种按特定的时隙或批次周期性的传递,而是非周期地在网络上按照统计时分复用技术传递,其信元所占用的时隙并不固定,在一帧占用的时隙数也不固定,可以有一个至多个时隙,完全根据当时用于通信的情况而定,而且个时隙间并不要求连续,这就是“异步”的意义。
在网络中进行传递 ATM信元的设备叫做 ATM交换机。
ATM交换机和网络站点间的链路可以使用多种速率。
DS1( 1.544M) /E1( 2.048M),DS3( 44.736M) /E3
( 34.3686M)用在广域网的连接上,使用的通信介质有:
UTP,STP,MM(多模光纤),SM(单模光纤)。
64Mbps SMOC-1/STS-1,传输介质 UTP,MM。
100Mbps 这个连接速度使用了 FDDI和 PMD连接,ATM
信元通过电缆连接传输,传输介质 UTP5类,MM,SM。
139.264Mbps 传输介质为 UTP5,MM,SM,E4建议。
155Mbps 这是真正 ATM SONET/SD11速率,传输介质为 UTP5,MM,SM,接口称为 OC-3C/STM- 1。
622.08Mbps 主要 ATM之间连接,接口称为 OC-
12C/STM-4,传输介质为 SM。
ATM网络是一种异步传输方式
是在时分复用( TDM)和同步传输( STM)的基础上发展起来的。
TDM是在一条通信线路上按一定的周期(如 125μs)
将时间按帧分成时间块,每一帧中又分成若干时隙,
每个时隙携带相应的用户信息。
STM 其交换是在固定时隙之间进行的,这种对应关系在通信中是固定不变的,直至相应的通信结束。
由于在 ATM中具有动态分配带宽的特点,可以充分地利用带宽资源,并且能很好地满足传输突发性数据的要求,而不致出现在 ATM中的延时或信元丢失的情况。
ATM网络交换过程
4.5.2 ATM的信元格式
ATM的基本单位是信元( cell),其格式如图所示,
每个信元长度为 53个字节,前 5个字节为信头
( header),载有地址信息和控制信息,后 48个字节为信息字节,也称为净荷( payload)。采用定长的字节数有助于提高 ATM信元的处理速度,因为,传输这样一个信元,在 155Mbps的系统中仅需
2.8μs。从交换的实现来看,采用固定长的信元便于采用硬件来实现。从帧转换成信元称为分片
( segmentation),从信元变回帧称为重组
( Reassemble)。
信头中包括的内容有:
一般流量控制( GFC),允许复用器控制 ATM终端的速率;
虚拟通路标识( VPI),可将转速通道分成若干个 VP,
以 VPI作为网络管理单位;
虚拟信道标识( VCI),确定目的地址,
净荷类型标识( PTI),表示信元载有用户数据、信令数据,还是维护信息;
信元丢失优先等级( CLP),表示信元相对优先权,
在拥塞状态下优先级低的信元先于优先级高的信元被抛弃;
信头差错控制( HEC),检验和纠正信头中的差错。
剩余的 48字节的信息段则是净荷的数据。
8 7 6 5 4 3 2 1
GF C VP I

1
字节
VP I VCI

2
字节
VCI

3
字节
VCI P TI CLP

4
字节信元头
5
HEC

5
字节数据 (
48
字节) 第
6

53
字节
ATM定义了两种接口信元
用户网络接口 UNI( User Network Interface)
网络对网络的接口 NNI( Network Network
Interface)
差别在于 UNI有一个附加字段 GFC,而 NNI
没有,NNI用空闲的 GFC位定义更长的 VPI。
4.5.3 ATM规程
ATM是面向连接的。
ATM适配层:为高层提供接口分割和组装信元
ATM层,信元头的生成和去除信元复用和交换流量控制物理层,传输汇聚子层 信元速率匹配信元头验证传输帧适配物理介质子层 比特定时物理网络接入
ATM规程的最高层是 ATM适配层 AAL( ATM
Adaptation Layer)。它将高层来的用户业务转换成 ATM中净荷的格式和长度,到目的站后将它再转换成原来的用户业务。目前定义四种业务类型:
A类,具有端对端同步,面向连接的均匀位率
( CBR)业务,如电路仿真;
B类,具有端对端同步,面向连接的可变位率
( VBR)业务;
C类,面向连接的无实时性要求 VBR业务;
D类,无连接型、无实时性要求 VBR业务。
在 AAL层中包括五个子层
( AAL1-AAL5)
AAL1支持 A类业务,如数字化的声音和图象信号,用于对信元延迟和丢失都敏感的应用;
AAL2支持 B类业务,对时间敏感的可变位率
( VBR)业务;
AAL3/4支持 C类和 D类业务,如数据业务 ;
AAL5支持 C类和 D类业务突发的 LAN,如计算机数据,B-ISDN中用户/网络之间的信令信息 ATM上的帧中继,数据业务。
业务类别
A

B

C

D
类源和终点之间是否要求定时关系要求 不要求位率 固定 可变连接方式 面向连接 无连接业务举例电路仿真、恒位率图象业务、如:专线、音视频可 变 位 率 视像、音频业务
X

25
帧中继
SMD S
IP
AAL
类型
AAL

1
AAL

2
AAL

1/5
AAL

3/4
AAL

5
AA L-3 /4
在 ATM的传输中有三个概念
传输通道 TP
虚通道 VP
虚信道 VC
4.5.4 ATM网络的局域网仿真
ATM是一种面向连接的技术,传统的 LAN以非连接方式来传输数据传统的 LAN与 ATM提供的服务有如下区别:
传统的 LAN是共享媒体,比较容易实现组播或广播,而 ATM则要采用较复杂的技术实现
传统的 LAN以不定长的帧为单位来传递数据,
是共享媒体,比较容易实现组播或广播,而
ATM则采用固定长度的信元已有应用 已有应用
3
层协议
T CP / IP,IPX,A PP N
3
层协议
T CP / IP,IPX,A PP N
LLC

LLC

LA N
仿真桥
LA N
仿真接
A A L5 A A L5
A TM A TM A TM
MA C

MA C
层物理层 物理层 物理层 物理层 物理层 物理层
A TM
主机
A TM
交换
A TM

LA N
转换以太网、令牌环主机
LAN仿真的基本原理是 LAN提供一个在较高层无连接协议和较低层面向连接的 ATM协议之间的转换层。
ATM层的上一层是 ATM适配层( AAL)。 AAL把数据格式化,使之成为 48字节的 ATM信元数据,这个格式化过程称为分段。
ATM信元被传输到目的地之后,被重新组织成更高层的数据,再由当地的相应设备接收下来,AAL的处理过程叫做重组。
由于 ATM可以传输多种类型的信息,因此 AAL层中有多种适配协议,可同时工作。 AAL用于进行 LAN仿真,
LAN仿真位于 AAL的上面。在网络边界处 ATM至 LAN
转换器中,LAN仿真为所有协议解决数据联网问题,
其办法是把媒体存取控制( MAC)层的 LAN地址
( MAC地址)和 ATM地址对应起来。 LAN仿真完全独立于其上层的协议、服务和应用软件。
4.6 虚拟网络技术
虚拟网络 VLAN( Virtual Local Area Network)是把处于同一桥接网络上的不同主机及网络设备逻辑地分割成不同的组,组与组间不能直接进行数据交互,
这样就避免了不同组间相互干扰,也保证同一组内数据的安全。
第一代的虚拟网络是基于 OSI模型的第二层桥和复用机制,如 IEEE 802.10、局域网仿真( LANE)和内部交换连接( ISL),在单一物理网段上允许多组复用、建立不同的广播组、减小信息的无效传递。
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PC
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虚拟网络的主要协议为 IEEE 802.10,此协议结合了鉴别和加密技术从而保证整个网络内部数据的保密性与完整性。
为了避免 VLAN中循环的可能,VLAN采用了 IEEE 802.1d(生成树 〕 的算法。
在 VLAN的实现策略中,当任意结合的局域网络构成 VLAN时,本机信息包含了 IEEE
802.10 VLAN 的标识 ID,如果此 ID不能被设备所接收则被过滤掉,只有本机的信息才能从本交换机发出。这种策略的用途为可以实现与 IEEE 802.10不兼容的设备/网络的透明通讯。
1,VLAN的实现方法
在 VLAN的实现方式中有很多方法来创建逻辑组和广播域:
⑴ 通过端口
⑵ 通过网络地址
⑶ 通过用户定义虚拟网络间的通信一般也分为三种方法:
– 通过交换机间的交换实现第二层间的互通;
– 通过交换机到路由器,用路由器实现第三层的交换;
– 还可以通过支持虚拟网络功能的服务器进行第三层的交换,所有虚网间的用户都通过服务器进行交互。
(a )
虚网间通过交换机和路由器通信示意图
( b )
虚网间通过服务器通信示意图图
3

40
2,虚拟网络的优点
⑴ 广播控制
⑵ 安全性
⑶ 性能
⑷ 网络管理