13. FDDI

Interfaz de Datos Distribuidos por Fibra (FDDI)

La Interfaz de Datos Distribuidos por Fibra (FDDI) es una tecnología de red de alta velocidad que opera a 100 Mbps mediante cableado de fibra óptica. Se utiliza comúnmente para redes troncales en redes de área local (LAN) o redes de área metropolitana (MAN), ya que soporta distancias mayores que las que permite el cableado de cobre.

FDDI emplea una arquitectura de doble anillo en la cual el tráfico en cada anillo fluye en direcciones opuestas, un concepto conocido como contrarrotación. Estos anillos duales constan de un anillo primario y un anillo secundario. Durante el funcionamiento normal, el anillo primario se utiliza para la transmisión de datos, mientras que el anillo secundario permanece inactivo. El objetivo principal de los anillos duales es proporcionar una mayor fiabilidad y robustez a la red.


Medios de Transmisión de FDDI

FDDI utiliza principalmente fibra óptica como medio de transmisión, aunque también puede operar a través de cableado de cobre. La versión de FDDI sobre cobre se conoce como Interfaz de Datos Distribuidos por Cobre (CDDI).

Ventajas de la Fibra Óptica
Ya vimos algunas de las ventajas de la FO.
  1. Seguridad
  2. Fiabilidad
  3. Rendimiento 
  4. Baja Atenuación
  5. Liviana.
  6. No es afectada por las Interferencias electromagnéticas.

Distancias:

Las distancias de transmisión de FO dependen de 3 factores:

  • Tipo de fibra: monomodo (SMF) o multimodo (MMF).

  • Longitud de onda usada: 850 nm, 1310 nm o 1550 nm.

  • Potencia del transmisor y sensibilidad del receptor (depende del equipo óptico).


Tipo de fibra Longitud de onda (nm) Distancia sin amplificador
Multimodo (OM1–OM5) 850 – 950 nm 300 m – 600 m
Monomodo (SMF) 1310 nm 10 – 40 km
Monomodo (SMF) 1550 nm hasta 80 km (equipos ópticos de alta potencia)


Especificaciones de la FDDI

FDDI define las capas física y de acceso al medio del modelo de referencia OSI, notar que las capas de TCP/IP pueden correr sobre esta.

FDDI no es una única especificación, sino una colección de cuatro especificaciones separadas, cada una con una función específica. Combinadas, estas especificaciones permiten proporcionar conectividad de alta velocidad entre protocolos de capa superior, como TCP/IP, y medios de transmisión como el cableado de fibra óptica.


Las cuatro especificaciones de FDDI son:

  1. Control de Acceso al Medio (MAC)
  2. Protocolo de Capa Física (PHY)
  3. Dependiente del Medio Físico (PMD)
  4. Gestión de Estaciones (SMT)

  • Control de Acceso al Medio (MAC): Define cómo se accede al medio, incluyendo el formato de las tramas, el manejo de tokens, el direccionamiento, los algoritmos para calcular la redundancia cíclica (CRC), y los mecanismos para la detección y recuperación de errores.

  • Protocolo de Capa Física (PHY): Define los procedimientos de decodificación de datos, los requisitos de temporización y el entramado, entre otras funciones relacionadas con la capa física del modelo OSI.

  • Dependiente del Medio Físico (PMD): Define las características del medio de transmisión, incluyendo los enlaces de fibra óptica, niveles de potencia, tasas de error de bits, componentes ópticos y conectores.

  • Gestión de Estaciones (SMT): Define la configuración de las estaciones FDDI, la configuración de los anillos, y las características de control de los anillos, incluyendo la inserción y eliminación de estaciones, la inicialización, el aislamiento de fallas y la recuperación de fallas, así como la programación y recopilación de estadísticas.

FDDI es similar a IEEE 802.3 Ethernet y IEEE 802.5 Token Ring en su relación con el modelo OSI. 

Su objetivo principal es proporcionar conectividad entre las capas superiores de protocolos comunes y los medios utilizados para conectar dispositivos de red.

Tipos de Conexiones de Estaciones FDDI (Informativo) 

FDDI define cuatro tipos de dispositivos:

  1. Estación de Conexión Única (SAS – Single-Attachment Station)
  2. Estación de Conexión Dual (DAS – Dual-Attachment Station)
  3. Concentrador de Conexión Única (SAC – Single-Attachment Concentrator)
  4. Concentrador de Conexión Dual (DAC – Dual-Attachment Concentrator)

  • Estación de Conexión Única (SAS): Una SAS se conecta a un solo anillo (el primario) a través de un concentrador. Una de las principales ventajas de conectar dispositivos con SAS es que estos dispositivos no afectarán al anillo FDDI si se desconectan o se apagan.

  • Estación de Conexión Dual (DAS): Cada DAS tiene dos puertos designados como A y B. Estos puertos conectan el DAS con ambos anillos, el primario y el secundario. Por lo tanto, cada puerto proporciona una conexión tanto para el anillo primario como para el secundario. Los dispositivos que utilizan conexiones DAS afectan a ambos anillos si se desconectan o se apagan.

  • Concentrador de Conexión Única (SAC): Un SAC conecta estaciones SAS a un solo anillo.

  • Concentrador de Conexión Dual (DAC): Un concentrador FDDI, también conocido como DAC, es el componente básico de una red FDDI. Se conecta directamente a ambos anillos, primario y secundario, y garantiza que la falla o el apagado de cualquier SAS no derribe el anillo. Esto es particularmente útil cuando se conectan PC u otros dispositivos similares que se encienden y apagan con frecuencia al anillo.


Tolerancia a Fallos en FDDI

FDDI proporciona varias características de tolerancia a fallos. En particular, la arquitectura de doble anillo, la implementación del interruptor de derivación óptica y el soporte para doble referencia hacen que FDDI sea una tecnología de medios altamente resistente.

Doble Anillo

La principal característica de tolerancia a fallos en FDDI es el doble anillo. Si una estación en el doble anillo falla o se apaga, o si el cable está dañado, el doble anillo  migra automáticamente en un solo anillo. Esto significa que el tráfico de datos se redirige para circular por el anillo restante, manteniendo la transmisión de datos sin afectar el rendimiento de la red durante la condición de enrollamiento. Cuando falla una sola estación, los dispositivos a ambos lados de la estación fallida se conectan para formar un solo anillo. La operación de la red continúa para las estaciones restantes en el anillo. Si se produce una falla en el cable, los dispositivos a ambos lados de la falla continúan funcionando en la red enrollada (wrap) para todas las estaciones. Es importante señalar que FDDI proporciona tolerancia a fallos frente a una sola falla. Cuando ocurren dos o más fallos, el anillo FDDI se segmenta en dos o más anillos independientes que no pueden comunicarse entre sí.



Interruptor de Derivación Óptica

Un interruptor de derivación óptica permite el funcionamiento continuo del doble anillo. Si falla un dispositivo en el doble anillo, el interruptor de derivación óptica evita la segmentación del anillo y elimina las estaciones fallidas del anillo. El interruptor de derivación óptica realiza esta función utilizando espejos ópticos que pasan la luz del anillo directamente al dispositivo DAS durante el funcionamiento normal. Si se produce una falla en el dispositivo DAS, como un apagado, el interruptor de derivación óptica redirige la luz mediante espejos internos, manteniendo así la integridad de los anillos. Esto evita que el anillo entre en una condición de enrollamiento en caso de falla del dispositivo.


Doble Homing

Dual Homing es una forma de conexión redundante de una estación (host o concentrador) a dos concentradores (dual attachment concentrators – DACs) en la red FDDI.
El objetivo es que, si uno de los concentradores falla, la estación permanezca conectada a la red a través del segundo.

Los dispositivos críticos, como enrutadores o hosts de mainframe, pueden utilizar esta técnica de tolerancia a fallos llamada doble homing para proporcionar redundancia adicional y asegurar el funcionamiento continuo. 

En situaciones el dispositivo crítico está conectado a dos concentradores. Un par de enlaces concentradores, uno se declara como enlace activo, mientras que el otro par se declara como enlace pasivo. 

El enlace pasivo permanece en modo de respaldo hasta que se determine que el enlace primario o el concentrador al que está conectado ha fallado. Cuando esto ocurre, el enlace pasivo se activa automáticamente.


Formato de Trama FDDI

El formato de trama FDDI es similar al de una trama de Token Ring, reflejando cómo FDDI ha tomado prestado significativamente de tecnologías de redes anteriores. Las tramas FDDI pueden tener un tamaño de hasta 4500 bytes. ( recordar que Ethernet tiene 1500 bytes)


Campos de Trama FDDI

  1. Preámbulo: Ofrece una secuencia única que prepara cada estación para la recepción de una próxima trama.

  2. Delimitador de Inicio (Start Delimiter): Indica el comienzo de una trama mediante un patrón de señalización que la diferencia del resto de la trama.

  3. Control de Trama (Frame Control): Indica el tamaño de los campos de dirección y si la trama contiene datos asíncronos o sincrónicos, entre otra información de control.

  4. Dirección de Destino: Contiene una dirección de unidifusión (unicast), multidifusión (multicast) o difusión (broadcast), similar a las direcciones en Ethernet y Token Ring. Las direcciones de destino FDDI tienen una longitud de 6 bytes.

  5. Dirección de Origen: Identifica la estación que originó la trama. Al igual que en Ethernet y Token Ring, las direcciones de origen FDDI tienen una longitud de 6 bytes.

  6. Datos: Contiene información destinada a un protocolo de capa superior o información de control.

  7. Secuencia de Comprobación de Fotogramas (Frame Check Sequence): Es creada por la estación de origen mediante un valor de verificación de redundancia cíclica (CRC) calculado a partir del contenido de la trama. Al recibir la trama, la estación de destino recalcula el CRC para determinar si la trama se ha dañado durante la transmisión. Si el CRC no coincide, la trama se descarta.

  8. Delimitador de Fin (End Delimiter): Contiene símbolos únicos que no pueden ser símbolos de datos, indicando el fin de la trama.

  9. Estado de la Trama (Frame Status): Permite a la estación de origen determinar si se ha producido un error, identificando si la trama fue reconocida y copiada correctamente por la estación receptora.