光纤分布式数据接口

光纤分布式数据接口（Fiber Distributed Data Interface，FDDI）

　　光纤分布式数据接口是由由美国国家标准化组织(ANSI)制定的在光缆上发送数字信号的一组协议。它规定了传输速率为100Mbit／s、采用令牌传递方式和使用光纤作为传输介质的双环LAN。FDDI规范说明中定义了物理层和数据链路层的介质访问部分，按照OSI参考模型的分层要求，它与IEEE802．3和IEEE802．5非常相似。

　　FDDI是光纤数据在200公里内局域网内传输的标准。FDDI协议基于令牌环协议。它不但可以支持长距离传输，而且还支持多用户。FDDI用于环型网，以光缆作为传输介质，数据传输速率可达到100Mbit/s。FDDI的技术规格有FDDI-I和FDDI-II。通常FDDI指的就是前者。采用五类双绞线作为传输介质的FDDI，称为CDDI。FDDI使用双环令牌传递网络拓扑结构，两环方向相反（以两机来说，两条为一组。一条接收用，一条发送用。），可以在100公里以上的距离支持500台计算机。因为线路材质不同，因此需依照传输距离选用不同材质的光纤。且时间一久光纤会变质，传输距离便会减短。FDDI通常用作骨干网，用得最多的是用作 LAN 或校园环境大楼之间的主干网（连接桥接器）。这种环境的特点是站点分布在多个建筑物中。连接具有许多局域网段和大图形传输、语音和视频会议以及其他带宽要求大的应用产生的繁重流量的大型网络。

　　光纤分布数据接口(FDDI)是目前成熟的LAN技术中传输速率最高的一种。这种传输速率高达100Mb/s的网络技术所依据的标准是ANSIX3T9.5。该网络具有定时令牌协议的特性，支持多种拓扑结构，传输媒体为光纤。使用光纤作为传输媒体具有多种优点：

　　1、较长的传输距离，相邻站间的最大长度可达2KM，最大站间距离为200KM。

　　2、具有较大的带宽，FDDI的设计带宽为100Mb/s。

　　3、具有对电磁和射频干扰抑制能力，在传输过程中不受电磁和射频噪声的影响，也不影响其设备。

　　4、光纤可防止传输过程中被分接偷听，也杜绝了辐射波的窃听，因而是最安全的传输媒体。

　　由光纤构成的FDDI，其基本结构为逆向双环。一个环为主环，另一个环为备用环。一个顺时针传送信息，另一个逆时针。当主环上的设备失效或光缆发生故障时，通过从主环向备用环的切换可继续维持FDDI的正常工作。这种故障容错能力是其它网络所没有的。

　　FDDI使用了比令牌环更复杂的方法访问网络。和令牌环一样，也需在环内传递一个令牌，而且允许令牌的持有者发送FDDI帧。和令牌环不同，FDDI网络可在环内传送几个帧。这可能是由于令牌持有者同时发出了多个帧，而非在等到第一个帧完成环内的一圈循环后再发出第二个帧。

　　令牌接受了传送数据帧的任务以后，FDDI令牌持有者可以立即释放令牌，把它传给环内的下一个站点，无需等待数据帧完成在环内的全部循环。这意味着，第一个站点发出的数据帧仍在环内循环的时候，下一个站点可以立即开始发送自己的数据。

　　FDDI用得最多的是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。FDDI也常常被划分在城域网MAN的范围。

　　FDDI硬件价格昂贵，联网费用大。因此目前多采用千兆快速以太网技术实现高速网络互连，成本与实际应用都较 FDDI 更加成熟和具有优势。

　　实质上FDDI由四个子部分组成，每部分具有各自特定的功能。各部分合起来使得FDDI能够在上层协议(如TCP／IP、IPX)和介质(如光缆)间提供高速连接。FDDI四个子规范为介质访问控制(MAC)、物理层协议层(PHY)、物理介质相关层(PMD)以及站管理(SMT)。MAC规定了怎样访问介质，包括协议所需要的帧格式、寻址、令牌处理、循环冗余校验算法(CRC)以及差错恢复机制；PHY规定了传输编码和解码程序、时钟要求及其他功能；PMD规定了传输介质应具备的特性，包括光纤链路(Fiber-opticLink)、功率电平(Power Level)、误码率(Bit-errorRate)、光纤器件(OpticalComponent)以及连接器(Connector)；SMT规定了FDDI站配置、环配置以及环控制等特征，包括站的插入和删除、启动、故障分离和恢复、模式安排及统计集合。

　　FDDI的工作原理主要体现在FDDI的三个主要过程中，这三个主要过程是站点物理连接建立、环初始化和数据传输。

　　(1)站点物理连接建立

　　FDDI网络在正常运行时，站管理SMT一直监视着环的运行状况并管理着所有站点的活动。站管理SMT中的连接管理模块负责在站点的每对PHY／PMD之间的双向光缆上建立起端到端的物理连接。

　　站点通过发送与接收某些特定的线路状态序列与相邻站点交换端口类型和连接规则等信息，对物理连接的质量进行测试。在测试过程中，一旦检测到故障，就用跟踪诊断的方法来确定故障原因，对故障进行隔离，并对网络进行重新配置。

　　(2)环初始化

　　在完成站点的物理连接后，然后对环进行初始化。在进行环的初始化工作之前，首先要确定系统的目标令牌循环时间TTRT。各个站点都可借助声明帧，提出各自的TTRT值。系统按照既定的竞争规则来确定TTRT值，通过被选中TTRT值的那个站点来完成环的初始化工作。确定TTRT值的过程通常叫做声明过程，声明过程是用来确定TTRT值的。

　　当某个站点或多个站点的MAC实体发出声明请求时，环进入声明过程。在声明过程中，每个站点连续不断地发送声明帧。声明帧包含站点源地址和目标令牌循环时间TTRT。环上其他站点接收到某个声明帧后，将声明帧中的TTRT值与本站的TTRT值进行比较。如果前者大于后者，站点就转发声明帧，同时停止发送自己的声明帧；如果前者小于后者，该站点就删除此声明帧，并发送自己的声明帧。声明帧中包含本站建议的TTRT值。当某个站点接收到自己发出的声明帧，该站就赢得了对环进行初始化的权力。如果两个或多个站点使用的TTRT值相同，那么地址值最大的站点将优先赢得对环进行初始化的权力。赢得初始化环权力的站点通过发送一个令牌来初始化环，这个令牌将不会被环上的其他站点捕获。环上的其他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，环路进入稳定工作状态，各站点便可以进行正常的数据传送。

　　(3)数据传输

　　FDDI数据传输包括数据发送、接收和删除三个过程。

　　在FDDI环网中，想要发送数据的站点必须等待令牌到达该站点并将令牌捕获后，才能发送一个或多个数据帧，直到所有数据发送完成或直到THT超时为止。最后，站点释放一个新令牌。

　　FDDI环上的每一个站点随时都在监听经过本站点的帧，站点把帧中的目的地址与本站地址比较，以决定是否接收该帧，如果该帧的目的地址与站点地址匹配，站点接收该帧，同时将此帧的FS字段的“A”标志位置“1”，表示目的站点存在；在接收该帧的同时，站点还对该帧进行差错校验。如果没有发现错误，则站点将帧中的数据字段复制下来，并在该帧FS字段的“C”标志位置“1”，表示该帧已被目的站点接收；如果发现CRC错，则把该帧FS字段的“E”标志位置“l”。

　　在FDDI环网中，站点在接收帧的同时，还要把该帧转发到下一站点。发送站点在发送完数据后将继续监听经过站点的帧。当发送站点检测到某数据帧的源地址与本站点的地址相同时，立即停止转发该帧并将其置为无效帧，使已转发到环上的部分帧信息在到达下一站点时被当做帧碎片而被丢弃，以免这些帧碎片在环上继续传送，然后，发送站点负责将帧剩余部分从环上删除，并同时检测帧中的FS字段。如果FS字段中的“A”和“C”标志位都为“1”，则说明该帧已被目的站点成功接收；如果只有“A”标志位为“1”则说明目的站点存在但没有接收该帧，这说明帧在传输过程中发生了错误；如果“A”和“C”标志位都为“0”，则说明帧中的目的地址有错。

　　正常情况下，只有主环工作，而备用环作为备份。一旦网络发生故障，无论是线路故障还是站点故障，FDDI网络都会通过卷绕自动将双环重构为一个单环，从而保证网络不会中断，这是FDDI区别于其他局域网的一个重要特点。

　　FDDI网络定义了两种站点：一种是单连接站点(SAS)或称B类站点；另一种是双连接站点(DAS)或称A类站点。单连接站点通过集中器连接在FDDI双环的主环上，集中器能够同时连接多台SAS站点，且保证任何sAs站点的出错或断电均不会影响FDDI网络。双连接站点可以同时与两个环路连接。

　　FDDI主要用来作为网络主干，即通过FDDI可以把几栋大楼中的一些单独的工作小组或部门I。AN连接起来，构成一个大的网络。