5.9 Стандарт Fibre Channel

Современные требования к скорости передачи данных телекоммуникационных каналов локальных сетей лежат в диапазоне от 100 до 1000 Мбит/с. Скоростные сети Fast Ethernet и FDDI соответствуют этим требованиям на пределе. Поэтому группой ANSI был разработан стандарт Fibre Channel, который сегодня конкурирует с технологиями Ethernet. Стандарт Fibre Channel имеет собственную систему физического интерфейса и форматы кадров, которые позволяют ему обеспечить стыковку с сетевыми протоколами IP и канальными стандартов IEEE 802.2. Быстродействие сетей Fibre Channel составляет n*100 Мбит/с, где n – число каналов, при длинах каждого канала более 10 км. Теоретически возможная сигнальная скорость передачи составляет - 4,25 гигабод. В качестве транспортной среды используется одномодовое или многоимодовое оптическое волокно, а также для скоростей до 200 Мбит/с допускается применение медного коаксиального кабеля и витых пар 5 категории.

Fibre Channel имеет шесть схем обмена информацией в сети:

1. Схема 1. Осуществляется соединение с коммутацией каналов по схеме точка-точка для аудио- и видео- приложений. После установления соединения используется вся доступная полоса пропускания канала и гарантируется, что кадры будут получены в порядке отправления.

2. Схема 2. Производится обмен данными без установления соединения с коммутацией пакетов, гарантирующий доставку данных. Порт передатчика может взаимодействовать с любым числом портов, получая и передавая кадры. Однако здесь нет гарантии доставки кадров в том же порядке, в каком они были переданы.

3. Схема 3. Производится обмен дейтограммами без установления соединения и без гарантии доставки.

4. Схема 4. Обеспечивается выделение фиксированной доли пропускной способности канала с заданным значением качества обслуживания. Схема работает только с двухпортовыми соединениями, где формируется два виртуальных соединения, обслуживающих встречные потоки данных. Пропускная способность соединений может быть различной.

5. Схема 5. Реализуется синхронный сетов передачи данных.

6. Схема 6. Предусматривается множественное обслуживание абонентов (мультикастинг-обслуживание).

Протокол Fibre Channel предусматривает 5 уровней взаимодействия, которые определяют физическую среду, скорость передачи, схему кодирования, формат кадров, схему управления потоком и т.д.:

1. Уровень FC-0 определяет физические характеристики интерфейса и среды, включая кабели, разъемы, драйверы, светодиоды и лазеры, передатчики и приемники;

2. Уровень FC-1 определяет метод кодирования/декодирования и протокол передачи;

3. Уровень FC-2 определяет правила сигнального протокола, классы услуг, топологию, методику сегментации, задает формат кадра и описывает передачу информационных кадров;

4. Уровень FC-3 определяет работу нескольких портов на одном узле и обеспечивает общие виды сервиса;

5. Уровень FC-4 обеспечивает реализацию набора прикладных команд и протоколов вышележащего уровня.

При передаче данных в Fibre Channel используются кадры переменной длины до 2148 байт, содержащие до 2112 байт данных. Такая полезная длина кадра снижает издержки по пересылки служебной информации до 2%. Идентификация кадров предусматривает использование 24-битовых адресов, что позволяет адресовать до 16 миллионов сетевых объектов.

Стандарт Fibre Channel допускает сетевые соединения типа «точка-точка» и создание структуры «арбитражного кольца». Кольцевая архитектура с подключением до 128 узлов обеспечивает самое дешевое подключение. Отличием от стандартов Token Ring и FDDI является отсутствие маркерной схемы доступа к среде. Здесь используется, так называемый «арбитражный» метод доступа, который является разновидностью метода доступа с приоритетами. Система арбитража допускает обмен только между двумя узлами одновременно. Когда станция сети готова передать данные, она передает сигнал-запрос с собственным сетевым адресом в арбитражном кольце. Если станция получит свой запрос обратно, то это означает, что кольцо свободно, станция забирает контроль над кольцом и начинает передачу своих кадров. Для этого станция-инициатор передачи посылает запрос на установление связи с другой станцией-приемником и, получив ответ, устанавливает виртуальный канал передачи данных. При этом время удержания контроля над кольцом не ограничивается. Если же контроль над кольцом одновременно пытаются захватить две станции, то сравниваются значения приоритетов в запросах и узел с соответствующим значением приоритета имеет преимущественное право доступа к кольцу. Перед использованием кольца и каждый раз при подключении нового узла, кольцо нужно инициализировать, так чтобы каждый порт получил свой физический адрес.