Interface de dados distribuídos de fibra (FDDI)é uma tecnologia de rede local de 100 Mbps desenvolvida com base na transmissão-de fibra óptica, acesso-de mídia de token cronometrado e dois anéis-contra-rotativos. Tornou-se importante para redes de campus e backbone porque combinava uma largura de banda muito maior do que a Ethernet antiga com uma forma-incorporada de recuperação de algumas falhas de link ou estação.
Hoje, o FDDI é principalmente uma tecnologia legada. Mesmo assim, continua útil para compreender o design de anel resiliente, o acesso à rede-baseado em token e a transição de sistemas iniciais de alta-velocidaderedes de fibra ópticaà moderna Ethernet comutada.
Visão geral do FDDI
| Recurso | FDDI |
|---|---|
| Nome completo | Interface de dados distribuídos de fibra |
| Taxa de dados padrão | 100Mbps |
| Meio primário | Fibra óptica |
| Acesso à mídia | Passagem-de token cronometrada |
| Topologia lógica | Anel |
| Resiliência | Anéis giratórios-contra-contadores duplos com envolvimento de anel |
| Escopo OSI | Camada física e parte MAC da camada de enlace de dados, com funções de gerenciamento-de estação relacionadas |
| Papel histórico típico | Interconexão de campus, backbone, servidor e LAN de alta-velocidade |
| Estado atual | Principalmente legado |
OVisão geral do IEEE sobre FDDIdescreve a tecnologia como um padrão de LAN de 100 Mbps usando fibra, acesso-de token cronometrado e uma arquitetura de anel-rotativo de contador duplo. Essa combinação explica sua vantagem de desempenho no final da década de 1980 e início da década de 1990 e sua reputação de design de backbone-tolerante a falhas.
Como funciona o FDDI?
O FDDI controla o acesso ao anel compartilhado com um token circulante. Uma estação não transmite simplesmente quando quer. Em vez disso, ele aguarda a oportunidade apropriada para usar o token, envia o tráfego permitido e então permite que o acesso à rede continue ao redor do anel.
1. O token circula
Um token se move de estação em estação ao redor do anel lógico. Uma estação sem nada para transmitir permite que ela continue. Isso cria um acesso ordenado sem o comportamento de colisão associado à Ethernet compartilhada antiga.
2. Uma estação obtém uma oportunidade de transmissão
Quando uma estação tem dados para enviar e as regras de temporização permitem a transmissão, ela captura o token disponível e coloca um ou mais quadros no anel. Outras estações encaminham o quadro à medida que ele viaja pela rede.
3. O destino copia o quadro
O destino reconhece seu endereço e copia o quadro. A FDDI também define indicadores-de status do quadro que podem mostrar se um endereço de destino foi reconhecido e se o quadro foi copiado.
4. O acesso continua ao redor do ringue
Após o término da oportunidade de transmissão, o acesso ao token fica disponível para outras estações. O resultado é um ciclo controlado, em vez de uma disputa irrestrita pelo meio.
Token cronometrado e TTRT
A FDDI não é apenas uma simples rede-de passagem de tokens. Seu MAC usa umtoken-cronometradomecanismo governado por um conceito chamadoTempo de rotação do token desejado (TTRT). O TTRT ajuda a definir expectativas sobre a frequência com que o token deve retornar e quanto tempo de transmissão pode ser usado. Isso torna o comportamento de acesso mais previsível sob carga.
É também por isso que FDDI não deve ser tratado como outro nome para IEEE 802.5 Token Ring. O material FDDI atual do IEEE rastreia sua abordagem de{2}acesso à mídia até o método de-token cronometrado associado à tecnologia de barramento de token IEEE 802.4.
Tráfego Síncrono e Assíncrono
FDDI define transmissão síncrona e assíncrona. O tráfego síncrono pode receber capacidade alocada, enquanto o tráfego assíncrono utiliza a capacidade disponível sob regras de token e prioridade. Para redes IP,RFC 1188especifica quadros LLC assíncronos usando tokens irrestritos para interoperabilidade.
Por que o FDDI usa dois anéis?
A parte mais reconhecível do FDDI é a suatopologia-de anel duplo. Os anéis primário e secundário giram em direções opostas. Durante a operação normal, o anel primário transporta tráfego normal enquanto o segundo anel fornece um caminho físico alternativo.
A questão não é dobrar a taxa de transferência normal para 200 Mbps. O segundo anel é principalmente um mecanismo de resiliência no design de anel duplo-padrão.
O que acontece quando um link falha?
Imagine que um caminho de fibra entre dois-dispositivos conectados duplos seja cortado. Se a rede dependesse de um anel contínuo, essa ruptura poderia dividir a rede. Em vez disso, o FDDI pode unir os caminhos primário e secundário em torno da seção com falha.
Embrulho de anel
Este processo de recuperação é conhecido comoembrulho de anel. Os dispositivos adjacentes à falha reconfiguram os dois caminhos-de rotação contrária para que as seções operacionais restantes formem um anel lógico contínuo. O IEEE identifica o empacotamento como uma parte central da tolerância a falhas da FDDI.
Esse comportamento foi especialmente valioso em backbones de campus, onde uma única falha de cabo poderia isolar edifícios ou grandes grupos de usuários. Também ajuda a explicar por que o FDDI apareceu nos primeiros ambientes-de alta disponibilidade edata center-de fibra ópticainterconexões.
Componentes de rede FDDI: SAS, DAS e concentradores
Nem todo dispositivo FDDI se conecta aos anéis da mesma maneira. Os principais conceitos de conexão são estações de conexão-única, estações de conexão-dupla e concentradores.
Estação de conexão-única (SAS)
A Estação de conexão-únicanormalmente se conecta através de um concentrador em vez de se conectar diretamente a ambos os anéis de backbone. Isso evita que um endpoint comum se torne uma parte física essencial do caminho do-anel duplo.
Estação de-anexo duplo (DAS)
A Estação de conexão-duplaconecta-se aos anéis primário e secundário. Os dispositivos que fazem parte do backbone resiliente podem, portanto, participar diretamente na reconfiguração do anel.
Concentrador FDDI
A concentradorfornece pontos de fixação para outras estações, preservando a estrutura do backbone. No projeto de rede prático, ele permitiu que as conexões de endpoint fossem organizadas sem exigir que cada dispositivo conectado ficasse diretamente no anel duplo.
Onde o FDDI foi usado?
A FDDI foi construída para uma época em que redes ópticas de 100 Mbps representavam um aumento substancial de desempenho em relação aos sistemas Ethernet de 10 Mbps comumente encontrados em LANs. Implantações típicas incluem:
- backbones de campus conectando vários edifícios;
- backbones conectando LANs departamentais de-velocidade mais baixa;
- interconexões de servidores e sistemas-computadores;
- ambientes de alta-disponibilidade que se beneficiaram de caminhos de anel redundantes;
- grandes redes institucionais onde a distância óptica e a resiliência eram importantes.
A descrição histórica do IEEE identifica especificamente backbones de campus e interconexões de{0}centros de dados entre os usos do FDDI. A infraestrutura física nessas redes ainda dependia de preocupações ópticas familiares, como condição do conector, perda, continuidade e integridade do cabo, que permanecem centrais paratestes de cabos-de fibra ópticahoje.
Arquitetura FDDI e camadas OSI
É comum dizer que o FDDI opera nas camadas 1 e 2 do OSI. Essa é uma abreviação útil, mas a família de padrões é mais fácil de entender quando dividida em suas funções principais:PMD, PHY, MAC e SMT.
PMD: Dependente de Meio Físico
Dependente de Meio Físico (PMD)abrange a parte-voltada para o meio da camada física, incluindo a interface óptica usada para transmitir e receber sinais.
PHY: Protocolo de Camada Física
Protocolo de Camada Física (PHY)lida com funções de sinalização física acima da interface-específica do meio. PMD e PHY juntos formam a operação central da-camada física.
MAC: Controle de acesso à mídia
Controle de acesso à mídia (MAC)lida com acesso-baseado em token, transmissão de quadros, endereçamento e outras responsabilidades de link-de dados associadas ao compartilhamento do anel.
SMT: Gerenciamento de estação
Gerenciamento de Estação (SMT)coordena estação, porta, anexo, caminho e comportamento de gerenciamento-de anel. SMT é uma função de gerenciamento dentro da arquitetura FDDI, em vez de transporte de dados-de usuário comum.
A documentação mais antiga da IETF descreve a família de padrões FDDI em termos de PMD, PHY, MAC e SMT, com o IEEE 802.2 LLC fornecendo o serviço de link-de dados restante acima do FDDI MAC.
Tamanho do quadro FDDI e IP MTU
O FDDI transporta dados em quadros contendo informações de controle, endereços de destino e origem, dados de-camadas superiores, informações-de verificação de erros e campos finais ou de status. O tráfego IP sobre FDDI usa encapsulamento LLC/SNAP e endereços-de formato longo de 48 bits.
Uma distinção técnica útil é a diferença entre ocomprimento máximo do quadro FDDIe oMTU IP. A RFC 1188 afirma que a especificação FDDI MAC permite um tamanho máximo de quadro de 9.000 símbolos, ou4.500 octetos. Depois de permitir a sobrecarga da camada-de link e espaço para variações de MAC, a RFC especifica um MTU de IP de4.352 octetos.
Portanto, um quadro máximo de 4.500 octetos não significa que um pacote IP possa usar todos os 4.500 octetos como carga útil.
FDDI x Ethernet x Token Ring
| Recurso | FDDI | Ethernet Clássica | Token Ring |
|---|---|---|---|
| Método de acesso | Token cronometrado | Historicamente CSMA/CD em mídia compartilhada | Passagem de token |
| Velocidade histórica notável | 100Mbps | 10 Mbps nas primeiras implantações de LAN padronizadas; depois muito mais rápido | Implementações comuns operavam abaixo dos 100 Mbps da FDDI |
| Conceito de topologia | Contador duplo-anel lógico giratório | Ônibus ou estrela dependendo da geração | Anel lógico |
| Redundância de anel-duplo{1}}integrada | Sim | Nenhum mecanismo de anel-duplo inerente equivalente | Não é a arquitetura definidora |
| Papel moderno | Legado | Família dominante de tecnologia LAN com fio | Legado |
A FDDI e a Token Ring usam acesso-baseado em token, mas são tecnologias diferentes, com regras de tempo e designs físicos diferentes. O mecanismo de token-cronometrado da FDDI, a taxa de 100 Mbps e a tolerância a falhas de-anel duplo foram fundamentais para seu papel como tecnologia de backbone.
A Ethernet seguiu outro caminho. A Ethernet compartilhada inicial dependia de contenção, mas a família evoluiu por meio de comutação, links full-duplex, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet e taxas muito mais altas. Para os leitores que comparam as opções modernas de LAN óptica, esta evolução mais ampla também se reflete nas atuaisEthernet-de fibra ópticaimplantações.
Vantagens do FDDI
Alto desempenho para sua época
A 100 Mbps, a FDDI forneceu substancialmente mais capacidade de backbone do que as redes Ethernet de 10 Mbps comuns durante a sua ascensão. Isso tornou atraente a agregação de tráfego de diversas LANs-de velocidade mais baixa.
Tolerância a falhas-integrada
O anel giratório-de contador secundário proporcionou aos projetistas de rede um caminho alternativo para solucionar determinadas falhas sem exigir uma tecnologia de redundância totalmente separada.
Acesso previsível à mídia
O acesso-de token cronometrado proporcionou às estações uma maneira controlada de compartilhar largura de banda. Isso era valioso em ambientes onde o acesso previsível sob carga era mais importante do que o modelo de contenção mais simples da Ethernet antiga.
Alcance de backbone óptico
A fibra tornou o FDDI adequado para campus e backbones de construção-a{1}}. Para redes modernas, a seleção de fibras é agora muito mais ampla; umGuia de fibra-monomodo vs multimodoé mais relevante para as decisões atuais de alcance, largura de banda e instalação do que o planejamento de mídia-específico da FDDI.
Limitações do FDDI
Arquitetura mais complexa
Anéis duplos, comportamento-de token cronometrado, gerenciamento de estação, vários tipos de anexos e concentradores especializados tornaram o projeto e a operação do FDDI mais complexo do que muitas redes Ethernet.
Hardware Especializado
As organizações precisavam de interfaces e infraestrutura-compatíveis com FDDI. À medida que a adoção da Ethernet se expandia, a FDDI tinha um equipamento e um ecossistema de suporte menores.
Sua vantagem de velocidade desapareceu
O desempenho de 100 Mbps da FDDI era atraente quando a Ethernet normalmente funcionava a 10 Mbps. Essa vantagem enfraqueceu quando a Fast Ethernet atingiu a mesma classe de 100 Mbps e desapareceu ainda mais com a chegada da Gigabit Ethernet.
Por que a Ethernet substituiu o FDDI?
A FDDI não foi substituída porque a sua engenharia central deixou de funcionar. O ambiente competitivo mudou.
Primeiro,Fast Ethernet atingiu 100 Mbps, eliminando grande parte da vantagem de velocidade das manchetes da FDDI. A história da Ethernet do IEEE identifica o IEEE 802.3u como a alteração que introduziu a Fast Ethernet de 100 Mbps.
Segundo,Gigabit Ethernet aumentou o desempenho para 1 Gbps. OPadrão IEEE 802.3z-1998define operação Ethernet de 1.000 Mb/s e registra aprovação da placa em junho de 1998.
Terceiro, a Ethernet beneficiou de um ecossistema em rápida expansão através de cobre e fibra, switches, interfaces de rede, ferramentas de gestão e velocidades cada vez mais elevadas. IEEEhistória dos padrões Ethernetmostra como a tecnologia progrediu desde os primeiros sistemas-de mídia compartilhada até Fast Ethernet, Gigabit Ethernet e gerações posteriores de vários-gigabits.
Uma vez que a Ethernet conseguiu igualar ou exceder o desempenho da FDDI e, ao mesmo tempo, se enquadrar na mesma família Ethernet mais ampla já usada nas redes empresariais, a implantação de um ecossistema FDDI separado tornou-se mais difícil de justificar.
O FDDI ainda é usado hoje?
Para novas implantações de LAN e backbone, o FDDI é geralmente uma tecnologia legada, e não uma opção prática de design. A Ethernet moderna oferece taxas de dados muito mais altas, ampla interoperabilidade, equipamentos amplamente disponíveis e ferramentas de gerenciamento maduras.
O actualGrupo de Trabalho Ethernet IEEE 802.3continua a desenvolver padrões e projetos a centenas de gigabits por segundo e além, ilustrando o quanto a Ethernet ultrapassou o nível de desempenho de 100 Mbps que antes tornava a FDDI excepcional.
O FDDI ainda pode ser importante quando os engenheiros encontram infraestrutura legada, documentação de rede antiga ou sistemas históricos. Também é útil no ensino de redes porque fornece um exemplo claro de como a redundância, os conceitos de acesso determinístico e a topologia física eram tratados antes da Ethernet comutada se tornar dominante.
Para a infra-estrutura óptica actual, é mais provável que o planeamento da rede envolvaconectividade do data center, comutação Ethernet, tipos de fibra, transceptores e cabeamento estruturado do que novas instalações FDDI.
O que é CDDI?
CDDI, ou Copper Distributed Data Interface, é a mídia-de cobre relativa ao FDDI. Ele preserva a rede lógica-estilo FDDI e o acesso a tokens enquanto usa pares-de cobre trançados para algumas implementações em vez de fibra óptica.
Este é principalmente um tópico histórico hoje.RFC 2467, que especifica IPv6 sobre FDDI, observa explicitamente que o uso do termo FDDI inclui CDDI.
Perguntas frequentes sobre FDDI
FDDI é uma tecnologia LAN ou MAN?
FDDI foi padronizado como uma tecnologia LAN. Seu alcance óptico e sua função de backbone permitiram que ele abrangesse grandes campi e ambientes distribuídos semelhantes, mas sua linhagem de padrões é orientada-para LAN.
Quais camadas OSI o FDDI usa?
O FDDI fornece funções da camada-física e a parte MAC da camada de enlace de dados. Sua arquitetura de padrões é comumente descrita através de PMD, PHY, MAC e SMT, com LLC acima do FDDI MAC.
O que é TTRT no FDDI?
Tempo de rotação do token desejadoé um valor de tempo usado pelo sistema de token-cronometrado FDDI para controlar a rotação de token esperada e as oportunidades de transmissão. Ajuda a rede a alocar capacidade e a manter o comportamento de acesso ao token limitado.
O que é o FDDI MTU?
Para IP sobre FDDI, o RFC 1188 especifica um MTU de4.352 octetos. Isso é menor que o tamanho máximo do quadro FDDI de 4.500{3}}octetos porque os campos da camada de enlace e a sobrecarga do protocolo também consomem espaço.
O FDDI pode funcionar sobre cobre?
O nome original e as implantações comuns são baseados em fibra, mas o CDDI estendeu a mesma abordagem geral de rede para mídia de cobre. O CDDI é agora principalmente relevante como parte da história do FDDI.
Por que o FDDI ainda é importante
A FDDI não é mais uma opção de rede convencional, mas continua sendo um estudo de caso útil em engenharia de rede. Seu design mostra como uma LAN pode combinar acesso controlado à mídia com redundância de-caminho físico, e seu declínio mostra que a sofisticação técnica por si só não determina qual tecnologia de rede se tornará dominante. O custo, o tamanho do ecossistema, a interoperabilidade, a simplicidade operacional e o ritmo de desenvolvimento de padrões são igualmente importantes.