问题描述：
问题解答：
FDDI是在IEEE 802.5 令牌环网的基础上发展起来的高速局域网标准,它使用光纤作为
传输媒体,采用了独特的反向双环访问技术,使FDDI具有很高的可靠性和容错能力。在前面
几讲中我们已经对FDDI的协议标准、网络部件和拓扑结构作了详细的介绍,本讲将集中介绍
FDDI网络的工作原理。
FDDI环访问方式
标准的FDDI网络是一种双环结构。为增加网络带宽的利用率,在数据传输中采用了多令
牌访问协议,就是说在任意时间里,环上可以有多个数据帧同时传送,从而有效地提高了FDD
I的实际数据传输率。
为了更清楚地说明FDDI的工作原理,在该小节中先简要介绍一下FDDI的环访问技术,主
要内容有:
·FDDI环的结构;
·定时令牌协议;
·定时器。
1.FDDI环的结构
FDDI的反向双环包括主环和副环(或后备环),在正常操作状态下,只使用主环传输数据
,副环处于空闲状态;当主环出现故障时,通过主环到副环的回绕来保证FDDI环操作的连续性
。副环还具有帮助环初始化和重构的功能。图10-1为一典型的双环结构示意图,两个环上的
数据是以相对的方向流动的。
@@29L17900.GIF;图10-1 FDDI双环结构示意图@@
一个FDDI双环可以连接多个DAS和DAC。在进行数据传输时,环上每一个活动的节点以符
号流的形式连续地向其相邻的下游活动节点发送信息,目的节点在接收这些数据信息的同时
,仍将它转发到下一相邻站点,此过程一直延续到源节点,源节点将该数据吸收下来并停止转
发。
2.定时令牌协议
FDDI标准使用的是定时令牌协议,FDDI环上的数据传输是建立在令牌帧基础上的,当FD
DI双环上的所有站点均空闲时,令牌帧沿环绕行;当某个FDDI站点想发送数据时,它应该完成
如下操作过程:
① 等待并检测令牌,直至令牌到达;
② 识别出有用的令牌并将其捕获;
③ 站点吸收令牌后,停止令牌的传送过程,以防止其它站点向环上发送数据;
④ 进入数据发送流程,直到没有数据可以发送或令牌控制时间片用完;
⑤ 当发送站点发送完数据帧后,向环上释放出令牌供其它站点发送数据使用。
3.定时器
为协调环路的工作,FDDI中使用了下列三个定时器来控制环路的初始化和数据传输过程
,这些定时器逻辑上是被各站点独立支配的:
·令牌循环定时器(TRT);
·令牌持有定时器(THT);
·合法传送定时器(TVX)。
(1) 令牌循环定时器(TRT)
令牌循环时间是指一个站点最后一次释放令牌到下一次得到令牌之间的所有时间。令
牌循环定时器通常用来分配令牌的循环周期时间,同时它还控制着环在正常操作期间的时间
表,该时间的大小间接地反映了当前网络负载的情况,这对FDDI网络成功地进行操作是非常
重要的。 令牌循环定时器根据当前的环路状态被初始化成各种不同的值,在网络初始化过
程中,目标令牌循环时间被初始化为一个固定的值;在稳定状态操作期间,当目标令牌循环时
间(TTRT)超时后,令牌循环定时器随之失效,这时,站点通过请求过程对TTRT的值进行协商,
重新赋与它一个合理的新值。
(2) 令牌持有定时器(THT)
令牌持有时间是一个站点获取令牌并发送异步帧的时间,通常情况下:
令牌持有时间=目标令牌循环时间-令牌循环时间
令牌持有定时器限定了异步帧发送时间的长短,如果令牌持有定时器(THT)有效,持有令
牌的站点就能够开始传送数据。
(3) 合法传输定时器(TVX)
合法传输定时器记录了环上有效传输的周期时间,它能够检测环上过多的噪音、令牌的
丢失和其它故障情况。当站点接受到一个合法的帧或令牌时,合法传输定时器就开始工作,
如果合法传输定时器失效,那么,该站点就向环上发送一个初始化命令。
FDDI工作原理
FDDI的工作原理主要体现在FDDI的三个工作过程中,这三个工作过程是:站点连接的建
立、环初始化和数据传输。
1.站点连接的建立
FDDI在正常运行时,站管理(SMT)一直监视着环路的活动状态,并控制着所有站点的活动
。站管理中的连接管理功能控制着正常站点建立物理连接的过程,它使用原始的信号序列在
每对PHY/PMD之间的双向光缆上建立起端———端的物理连接,站点通过传送与接收这一特
定的线路状态序列来辨认其相邻的站点,以此来交换端口的类型和连接规则等信息,并对连
接质量进行测试。在连接质量的测试过程中,一旦检测到故障,就用跟踪诊断的方法来确定
故障原因,对故障事实隔离,并且在故障链路的两端重新进行网络配置。
2.环初始化
在完成站点连接后,接下去的工作便是对环路进行初始化。在进行具体的初始化工作之
前,首先要确定系统的目标令牌循环时间(TTRT)。各个站点都可借助请求帧(Claim Frame)
提出各自的TTRT值,系统按照既定的竞争规则确定最终的TTRT值,被选中TTRT值的那个站点
还要完成环初始化的具体工作。确定TTRT值的过程通常称之为请求过程(Claim Process)。
(1) 请求过程
请求过程用来确定TTRT值和具有初始化环权力的站点。当一个或更多站点的媒体访问
控制实体(MAC)进入请求状态时,就开始了请求过程。在该状态下,每一个站点的MAC连续不
断地发送请求帧(一个请求帧包含了该站点的地址和目标令牌循环时间的竞争值),环上其它
站点接收到这个请求帧后,取出目标令牌循环时间竞争值并按如下规则进行比较:如果这个
帧中的目标循环时间竞争值比自己的竞争值更短,该站点就重复这个请求帧,并且停止发送
自己的请求帧;如果该帧中的TTRT值比自己的竞争值要长,该站点就删除这个请求帧,接着用
自己的目标令牌循环时间作为新的竞争值发送请求帧。当一个站点接受到自己的请求帧后
,这个站点就嬴得了初始化环的权力。如果两个或更多的站点使用相同的竞争值,那么具有
最长源地址(48位地址与16位地址)的站点将优先嬴得初始化环的权力。
(2) 环初始化
嬴得初始化环权力的站点通过发送一个令牌来初始化环路,这个令牌将不被网上其它站
点捕获而通过环。环上的其它站点在接收到该令牌后,将重新设置自己的工作参数,使本站
点从初始化状态转为正常工作状态。当该令牌回到源站点时,环初始化工作宣告结束,环路
进入了稳定操作状态,各站点便可以进行正常的数据传送。
(3) 环初始化实例
我们用图10-2来说明站点是如何通过协商来赢得对初始化环权力的。在这个例子中,站
点A、B、C、D协商决定谁赢得初始化环的权力。
@@29L17901.GIF;图10-2 环初始化过程@@
其协商过程如下:
① 所有站点开始放出请求帧
② 站点D收到目标令牌循环时间竞争值比它自己竞争值更短的站点C的请求帧,它停止
发送自己的帧,向站点A转发站点C的请求帧。与此同时:·站点B收到目标令牌循环时间竞争
值比它自己竞争值更短的站点A的请求帧,停止发送自己的帧,向站点C发送站点A的请求帧。
·站点C收到目标令牌循环时间竞争值比它自己竞争值更长的站点A的请求帧,继续发送自己
的帧
③ 站点A收到从站点D传过来的目标令牌循环时间竞争值比它自己竞争值更短的站点C
的请求帧,它停止发送自己的帧,并发送站点D转发过来的站点C的请求帧给站点B
④ 站点B收到从站点A传过来的目标令牌循环时间竞争值比它自己竞争值更短的站点C
的请求帧,它停止发送自己的帧,并发送站点A转发过来的站点C的请求帧给站点C
⑤ 站点C收到从站点B传过来的自己的请求帧,表示站点C已嬴得了初始化环的权力,请
求过程宣告结束,站点C停止请求帧的传送,并产生一个初始化环的令令牌发送到环上,开始
环初始化工作
该协商过程以站点C赢得初始化环的权力而告终,网上其它站点A、B和D依据站点C的令
牌初始化本站点的参数,待令牌回到站点C后,网络进入稳定工作状态,从此以后,网上各站点
可以进行正常的数据传送工作。
4.4 FDDI网络
1,试说明CSMA/CD协议的工作原理
2,10BASE5,10BASE2,10BASET分别表示何种以太网.
3, 令牌环网的工作原理是什么
4,比较三种局域网的介质访问控制方式
4.4.1 FDDI概述
4.4.2 FDDI网络部件及应用方式
4.4.3 FDDI性能指标
4.4.1 FDDI概述
光纤分布式数据接口FDDI (Fiber Distributed Data Interface)是一个使用光纤作为传输媒体的令牌环形网.
FDDI的主要特性如下:
(1)使用基于IEEE 802.5令牌环标准的MAC协议;
(2)利用多模光纤进行传输,并使用有容错能力的双环拓扑;
(3)数据率为100 Mbit/s,光信号码元传输速率为125 Mbaud;
1,FDDI特性
(4)1000个物理连接(若都是双连接站,则为500个站);
(5)最大站间距离为2 km(多模光纤),环路长度为100 km,即光纤总长度为200 km;
(6)具有动态分配带宽的能力,故能同时提供同步和异步数据服务;
(7)分组长度最大为4500字节.
FDDI主要用作校园环境的主干网.这种环境的特点是站点分布在多个建筑物中,其中可能遇到点对点链路长达2 km的情形.FDDI就作为一些低速网络之间的主干网.
2,FDDI结构
(1)由两个信息流向相反的环构成——主环和副环(备用环,与主环方向相反);
(2)正常情况下,数据在主环上传送;
(3)线路出现故障时,主环与副环构成一个新环,把产生故障的站点或线路排除在外;
(4)通过增加冗余环路提高系统的可靠性
图4.4-1 FDDI结构
3,FDDI故障处理
图4.4-2 FDDI故障处理
1,FDDI工作原理
FDDI的介质访问方式:令牌传递机制
发送数据帧的时间可能有一定的限定
只要数据帧被发送完毕或时间限制已到,就开始发送新的令牌
FDDI环路上可能存在多个站点发出的数据帧在流动,提高了信道利用率,增加了系统的吞吐量
4.4.2 FDDI网络部件及应用方式
2,FDDI的数据传输过程
图4.4-3 FDDI的数据传输过程
正常情况下FDDI包含的操作
传递令牌
发送数据
转发数据帧
接收数据帧
清除数据帧
3,FDDI包含的设备
集中器:构成FDDI网络的基本单元,其主要作用是将FDDI站点连接到FDDI环路上
DAC:双连接集中器
SAC:单连接集中器
站点:双连接站点和单连接站点
DAS:双连接工作站.它指的是能够连接到FDDI网络的主环和副环上的设备
SAS:指的是连接到一个FDDI环基本环上的设备
相关参考:
http://courseware.imu.edu.cn/%D6%D8%B5%E3%BF%CE%B3%CC/%BC%C6%CB%E3%BB%FA%D1%A7%D4%BA/%BC%C6%CB%E3%BB%FA%CD%F8%C2%E7/jxjh.doc
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