光纤网络——基础知识.pdf-资料库

）光纤网络技术

光纤网络技术目录光纤网络技术的起源.........................................................................................2 光纤网络路径的物理层 .....................................................................................4 一. 端口 ............................................................................................................................ 4 二. 线缆连接..................................................................................................................... 6 光纤网络的层次和协议 .....................................................................................7 光纤网络的结构................................................................................................9 一. 交换式光纤网............................................................................................................. 9 二. 环网 .......................................................................................................................... 10 光纤网络中的网络名字和地址元素 .................................................................13 一. 全局名 ...................................................................................................................... 13 二. 端口地址................................................................................................................... 13 三. 仲裁环物理地址 ....................................................................................................... 14 四. 简单名字服务器 ....................................................................................................... 14 1

光纤网络技术光纤网络技术的起源在当今的网络时代，存储技术正在发生着革命性的变化。这种变化的主要表现，首先在于存储容量的急剧膨胀。信息爆炸带给人们的感受，在前几年还只是书籍、报刊和广播电视的大量增加；自从进入数字化和网络时代以后，这种信息爆炸就表现为比特流的无限蔓延。其次是数据就绪时间的延展。过去的信息系统基本上都有后台作业时间，而今天的网络数据却需要保证每周 7 天、每天 24 小时处于就绪状态。最后，数据存储的结构也产生了变化。在信息孤岛的时代，存储设备基本上是与特定的计算机系统对应的。而在网络互联时代，数据应该是跨系统、跨部门、甚至是面向全世界的，它向存储技术提出了新的挑战。它不仅要求信息在公司内部共享，也要求在其合作伙伴及用户之间共享，同时，数据的存储只应该受到安全机制的管理，而不应该受到地域空间的约束。信息的爆炸性增长给存储技术的发展提供了良好的机遇，人们对存储设备容量、性能的方面的要求越来越高，而所有的这些，都需要一项具有高性能、高可靠性、并能够长距离传输的技术的支持。光纤通道技术（Fibre Channel）正是在这一需求的驱动下而发展起来的。它是一项具有高可靠性的千兆比特连接技术，它通过 IP 或 SCSI 协议，提供对从工作站、服务器到大型主机、存储设备、以及其它外围设备的广泛连接支持，给系统提供更新一层次的可靠性和巨大的数据吞吐量，充分满足对数据存储的爆炸性增长的要求。自 1988 年出现以来，光纤路径已经发展成为一项非常复杂、高速、高扩展性的网络技术，但是，它最初并不是作为一种存储网络技术而研究的。最早版本的光纤路径是一种为包括 IP 数据网在内的多种目的而推出的高速骨干网技术，只是把存储作为不重要的应用放在第二位。在光纤路径的设计中，为了提供更快更好的的性能，以适应可能出现的技术变革，有以下的这些要素：可扩展性。最大规模网络应用中的异步通讯。交互通信能力和连接新的介质的能力。低延迟的交互网络互连。为开发和配置复杂性准备的模块化和层次化结构。高带宽、低延迟的低错误率。 2

光纤网络技术图 1 应用于存储网络中的技术是千兆网络技术与 I/O 路径技术结合形成的单一、集成的技术体系。是一种基于 SCSI 的 FCP 协议，不同于一般并行 SCSI 的串行的 SCSI 技术。 3

光纤网络技术光纤网络路径的物理层在光纤网络中，光纤路径通过网络中的典型设备，而不是通过总线进行通信，在这个物理层次上有三个基本的单元：图 2 端口。网络设备。线缆连接。一. 端口光纤网络中的所有组件都使用端口作为网络的连接，它是在网络的物理层和控制层中实现的。在更深入的了解光纤网络以前，我们有必要端口做一个介绍。 1. 端口的类型光纤网络中的端口包括五种基本的类型： N 端口。 F 端口。 L 端口。 NL 端口。 FL 端口。 E 端口。 G 端口。 4

光纤网络技术其中 N、L 和 NL 端口被用于光纤网络中的终端结点，F、FL、E 和 G 端口在交换机中实现。 N 端口和 F 端口最初的光纤网络中包括两种类型的端口：称为 N 端口的网络端口和称为 F 端口的交换光纤端口。 N 端口是访问光纤网络的存储设备和计算机。N 端口的任务为初始化及接收帧，如果没有 N 端口，就不会有网络上的数据通信。 F 端口在光纤交换机中实现，以代表 N 端口提供管理和连接服务。这些服务是为每对 N 端口之间的通信提供的，但通过分类管理所有流经交换机的流量，它们能够为整个网络提供有效的服务。在 N 端口和 F 端口之间，有一个一对一的关系。在交换机上，仅有一个 N 端口和 F 端口相连接，光纤网络中其它 N 端口和该 N 端口之间的通信通过其各自在交换机上的端口初始化进程和该 N 端口的通信来实现。无论 N 端口是发送还是接收数据，它总是和 F 端口通信。在没有数据传输的时候，N 端口向交换机上对应的 F 端口发送 IDLE 帧，在 N 端口和 F 端口之间建立一种“心跳”，从而能很快检测到可能发生的连接中的问题。 L 端口 L 端口存在于光纤环网中。光纤环网的概念出现在交换技术和点对点技术成熟后，目的是为了降低光纤网络的带宽费用，从而使其在连接存储设备使用时，具有经济上的吸引力。和交换式网络不同，环状网络中的节点共享一个公用连接结构，和交换式网络结构中的 N 端口用来初始化以和 F 端口通信相类似，L 端口被设计来初始化和该环中的其它 L 端口的直接通信。但是，在光纤环网中没有和 F 端口相对应的端口名称。因为光纤环网是一个逻辑环，被设计在没有网络集线器的环境下工作，因此，如果未被要求，集线器不能为环网提供既定的端口功能。光纤环网中的集线器仅仅起到连接以及防止失效的作用。 NL 端口和 FL 端口当光纤环路加入到光纤网络中时，必须允许 N 端口节点和 L 端口节点之间进行通信，为此定义了两个新的端口：NL 端口和 FL 端口。 FL 端口在交换机上实现，允许其作为一个特殊的节点加入到光纤环网中。光纤环网为 FL 端口保留仅有的一个地址，即在同一时刻不可能同时有两个交换机进行通信。 5

光纤网络技术 NL 端口位于环内，具有 N 端口和 L 端口的双重能力，同时支持交换式光纤网和光纤环网，从而使得交换式光纤网和光纤环网之间的通信成为了可能。 E 端口和 G 端口在交换机中，还有两种常见的端口，是分别 E 端口和 G 端口。G 端口是“万能” 端口，它能用于交换机中如 F 端口和 FL 端口等的不同端口。E 端口是一种特别的端口，用于交换机的级联。二. 线缆连接 Fibre 的拼写并不是因为受英国英语的影响，而是希望把光纤网络技术与光缆区分开来。因为，光纤网络既可以运行在光缆上，也可以运行在双线状的铜缆上。光缆包括了两种介质：一种用于传输，另一种用于接收。而铜缆是一对双绞线包在外壳中组成，一根传输信号，而另外一根为地线，连接器为使用其中 4 针的 9 针 DB-9 连接器或 HSSDC 连接器。使用 9 微米的单模光纤的长波光缆，可以达到 10 公里的传输距离；或者使用 50 微米的多模光纤的短波光缆，传输距离可以达到 500 米。使用铜缆的传输距离为 30 米。光纤路径连接器采用的是一种端对端的方式，一边是发送端，一边是接收端。铜缆和光缆都支持等价于在每个方向上 100MB/S 的千兆位传输，在全双工的模式下理论上可以达到 200MB/S 的最大值。但是在存储 I/O 上该性能无法实现，主要是因为光纤网络的 SCSI 协议 FCP 是半双工的。光纤网络可以同时使用铜缆和光缆，光纤网络的主机总线适配器能支持其中的任何一种，但不能同时支持其中两种。可以使用 HBA 和 GLM（千兆位连接模型），则可以将铜缆换为光缆；或使用 HBA 和 GBIC(千兆位接口转换器)，此时可以使用 MIA（介质接口适配器）将铜缆信号转换为光缆信号。 6

光纤网络技术光纤网络的层次和协议光纤路径标准定义了五个提供相同功能的模块层次： FC-0，物理层，包括线缆、连接器和它们各自的特性。 FC-1，传输协议，包括编码、计时和错误检测。 FC-2，信号协议，定义了传输单元内部帧的结构和信息的位置。 FC-3，在一个 N 节点中提供多端口的协作。 FC-4，对上层协议，如 IP 和 SCSI 的映射。图 3 光纤路径协议栈的最上层是 FC-4，它也正是光纤网络的魅力之所在。它能接纳很多上层协议，这些上层协议能被底层的光纤路径网络传输。这种在光纤路径传输之上接纳上层协议的技术被称为协议映射，协议映射描述了位于光纤路径传输中的上层协议消息块的位置和顺序。其中的光纤路径协议（FCP），被用于在光纤路径网络上为并行 SCSI 到串行 SCSI-3 之间传输信号和操作。 FCP 的映射独立于从较低的 FC-0 层，这意味着它具有能在所有的光纤路径拓扑结构和所有类型的服务上工作的独立性。已经被映射到光纤路径的协议有以下这些：小型计算机系统接口（SCSI），被称为光纤路径协议（FCP）的 SCSI-3 协议的映射，是映射到光纤路径的主要协议。网际协议（IP）。可视化接口结构（VIA）。 7

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