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Canal de fibra

Agosto 04, 2021

El canal de fibra (del inglés fibre channel) es una tecnología de red utilizada principalmente para redes de almacenamiento, disponible primero a la velocidad de 1 Gbit/s y posteriormente a 2, 4, 8, 16, 32, 64 y 128 Gbit/s.

El canal de fibra está estandarizado por el Comité Técnico T11 del Comité Internacional para Estándares de Tecnologías de la Información (INITS), acreditado por el Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI).

Nació para ser utilizado principalmente en el campo de la supercomputación, pero se ha convertido en el tipo de conexión estándar para redes de almacenamiento en el ámbito empresarial. A pesar de su nombre, la señalización del canal de fibra puede funcionar tanto sobre pares de cobre, como sobre cables de fibra óptica.

El FCP (protocolo del canal de fibra) es el protocolo de interfaz de SCSI sobre canal de fibra.

Historia

 
Parte de la cabina de discos del primer clúster Beowulf en el Barcelona Supercomputing Center.

El desarrollo del canal de fibra comenzó en 1988, con la aprobación del estándar por ANSI en 1994, como una forma de simplificar el sistema HIPPI, entonces en uso para funciones similares. HIPPI utilizaba una manguera de 50 pares y conectores muy grandes, y estaba limitado en la longitud de los cables. El canal de fibra fue especialmente interesante para simplificar las conexiones y aumentar las distancias, más que para aumentar la velocidad. Más tarde amplió su aplicación al almacenamiento en disco SCSI, permitiendo velocidades más elevadas y un número mucho más elevado de dispositivos.

También aportó soporte para un número elevado de protocolos de nivel superior, incluyendo SCSI, ATM e IP, siendo para SCSI su uso más frecuente.

Topologías del canal de fibra

Un enlace en el canal de fibra consiste en dos fibras unidireccionales que transmiten en direcciones opuestas. Cada fibra está unida a un puerto transmisor (TX) y a un puerto receptor (RX).

Dependiendo de las conexiones entre los diferentes elementos, podemos distinguir tres topologías principales de canal de fibra:

 
Características Punto a punto Anillo Conmutada
Puertos (max.) 2 127 ~16777216 (224).
Ancho de banda (max.) 2× velocidad enlace 2× velocidad enlace (Número de puertos) × velocidad enlace
Tamaño de dirección N/A 8-bit ALPA 24-bit Port ID
Asignación de dirección N_Port Login Inicialización de bucle y Login del medio Login del medio
Conexiones simultáneas 1 1 Puertos/2
Efecto de fallo puerto Falla enlace Falla anillo, excepto si puentea Fallo de enlace entre switch y puerto
Mantenimiento simultáneo Enlace caído Puede afectar al anillo completo Caída del enlace entre switch y puerto
Expansión Enlaces adicionales P2P Conexión de nuevo enlace al concentrador Conexión de nuevo enlace al conmutador
Redundancia Añadir enlace P2P redundante Uso de enlaces duales Uso de conmutadores redundantes
Velocidades de enlace soportadas Todas Todas (todos los dispositivos la misma) Todas (posibilidad de mezcla).
Tipos de medio soportados Todos Todos Todos
Clases de servicio soportadas Todas 1, 2 y 3 Todas
Entrega de tramas ordenadas ordenadas orden no garantizado
Acceso al medio dedicado arbitrado dedicado
Coste por puerto coste de puerto coste de puerto + coste del anillo (concentrador) Coste de puerto + Coste de puerto en switch

Punto a punto

En la topología punto a punto (FC-P2P), dos dispositivos se conectan el uno al otro directamente. Es la topología más simple, con conectividad limitada a dos elementos.

Anillo

En el diseño de topología anillo arbitrado (FC-AL), todos los dispositivos están en un bucle o anillo, similar a una red token ring. El añadir o quitar un elemento del anillo hace que se interrumpa la actividad en el mismo. El fallo de un dispositivo hace que se interrumpa el anillo. Existen concentradores de canal de fibra que conectan múltiples dispositivos entre sí y que pueden puentear los dispositivos que han fallado. Un anillo también se puede hacer conectando cada puerto al siguiente elemento formando el anillo. A menudo, un anillo arbitrado entre dos dispositivos negociará para funcionar como conexión P2P, pero ese comportamiento no es requerido por el estándar.

Conmutada

En medio conmutado (FC-SW) todos los dispositivos o bucles de dispositivos se conectan a conmutadores (switches) de canal de fibra, conceptualmente similares a las modernas implementaciones Ethernet. Los conmutadores controlan el estado del medio físico, proporcionando interconexiones optimizadas.

Capas del canal de fibra

El canal de fibra es un protocolo con cinco capas, llamadas:

  1. FC0: la capa física, que incluye los cables, la fibra óptica, conectores, etc.
  2. FC1: la capa de enlace de datos, que implementa la codificación y decodificación de las señales.
  3. FC2: la capa de red, definida por el estándar FC-PI-2, que constituye el núcleo del canal de fibra y define los protocolos principales.
  4. FC3: la capa de servicios comunes, una fina capa que puede implementar funciones como el cifrado o RAID.
  5. FC4: la capa de mapeo de protocolo, en la que otros protocolos, como SCSI, se encapsulan en unidades de información que se entregan a la capa FC2.

FC0, FC1 y FC2 también se conocen como FC-PH, las capas físicas del canal de fibra.

Las implementaciones del canal de fibra están disponibles a 1, 2 y 4 Gbit/s. Un estándar a 8 Gbit/s está en desarrollo. Un desarrollo a 10 Gbit/s ha sido ratificado, pero en este momento sólo se usa para interconectar switches. No existen todavía iniciadores ni dispositivos de destino a 10 Gbit/s basados en el estándar. Los productos basados en los estándar a 1; 2; 4 y 8 Gbit/s deben ser interoperables, y compatibles hacia atrás; el estándar a 10 Gbit/s, sin embargo, no será compatible hacia atrás con ninguna de las implementaciones más lentas.

Puertos

En el canal de fibra se definen los siguientes puertos:

  • E_port es la conexión entre dos switches del canal de fibra. También conocida como puerto de expansión, cuando dos E_ports entre dos switches forman un enlace, ese enlace se denomina enlace de InterSwitch o ISL.
  • EX_port es la conexión entre un router de canal de fibra y un switch de canal de fibra. En el extremo del switch, el puerto es como el de un E_port, pero en el extremo del router es un EX_port.
  • F_port es una conexión de medios en una topología conmutada. Un puerto F_port no se puede utilizar para un bucle de dispositivo.
  • FL_port es la conexión de medios en un bucle público en una topología de anillo arbitrado. También conocido como puerto de bucle. Nótese que un puerto de 'switch pude convertirse automáticamente en un F_port o un FL_port dependiendo de qué se esté conectando.
  • G_port o puerto genérico en un switch puedo operar como E_port o F_port.
  • L_port es el término genérico utilizado para cualquier tipo de puerto de bucle, NL_port o FL_port. También conocido como puerto de bucle.
  • N_port es la conexión de nodo de los servidores o dispositivos de almacenamiento en una topología conmutada. También se conoce como puerto de nodo.
  • NL_port es la conexión de nodo de los servidores o dispositivos de almacenamiento en una topología de anillo arbitrado. También conocido como puerto de bucle de nodo.
  • TE_port es un término utilizado para múltiples puertos E_ports unidos juntos para crear un ancho de banda mayor entre switches. También conocidos como puertos de expansión trunking.

Variantes del medio óptico portador

Tipo de medio Velocidad (MBytes/s) Transmisor Variante Distancia
Fibra monomodo 400 Láser de 1300 nm de longitud de onda 400-SM-LL-I 2 m - 2 km
200 Láser de 1550 nm de longitud de onda 200-SM-LL-V 2 m - >50 km
Láser de 1300 nm de longitud de onda 200-SM-LL-I 2 m - 2 km
100 Láser de 1550 nm de longitud de onda 100-SM-LL-V 2 m - >50 km
Láser de 1300 nm de longitud de onda 100-SM-LL-L 2 m - 10 km
Láser de 1300 nm de longitud de onda 100-SM-LL-I 2 m - 2 km
Fibra multimodo (50 µm). 400 Láser de 850 nm de longitud de onda 400-M5-SN-I 0,5 m - 150 m
200 200-M5-SN-I 0,5 m - 300 m
100 100-M5-SN-I 0,5 m - 500 m
100-M5-SL-I 2 m - 500 m
Fibra multimodo (62,5 µm). 400 Láser de 850 nm de longitud de onda 400-M6-SN-I 0,5 m - 70 m
200 200-M6-SN-I 0,5 m - 150 m
100 100-M6-SN-I 0,5 m - 300 m
100-M6-SL-I 2 m - 175 m

Infraestructura del canal de fibra

Los switches del canal de fibra se dividen en dos clases. Esta clasificación no es parte del estándar, y se deja en manos del fabricante.

  1. Los switches directores se caracterizan por ofrecer un elevado número de puertos y un chasis modular (basado en placas) sin punto único de fallo (alta disponibilidad).
  2. Los switches llamados fabric tienen normalmente una configuración fija (algunas veces semi-modular) sin redundancias.

Brocade,[1]​ Cisco[2]​ y McData[3]​ disponen de conmutadores tanto directores como fabric.

QLogic[4]​ dispone de switches fabric. Si se utilizan conmutadores de diferentes proveedores en la misma instalación, trabajarán por defecto en "modo de interoperabilidad", deshabilitando algunas funciones avanzadas propietarias.

HBA para el canal de fibra

Artículo principal: Adaptador de host
 
Host bus adapter.

Hay disponibles Host Bus Adapter (HBA) o adaptador de host para canal de fibra para los principales sistemas, arquitecturas de computadora y buses, incluyendo PCI y SBus (obsoleto).

Cada HBA tiene un identificado único (World Wide Name), similar a la dirección MAC en Ethernet en el hecho de que utiliza un identificador único repartido por rangos entre los fabricantes (reparto realizado por IEEE), y que le sirve al switch del canal de fibra para identificar las tarjetas (HBA) que tiene conectadas.

Sin embargo, los WWN son más largos (8 bytes). Además, se distinguen dos tipos de WWN en un HBA:

  • WWN de nodo, compartido por todos los puertos de un adaptador de host, y,
  • un WWN de puerto, único para cada puerto.

Ejemplo de fabricantes de HBA: Emulex, LSI Logic, QLogic, Alacritech[5]​ y ATTO Technology.[6]​

Referencias

RFC
  • RFC 4369: definiciones de objetos contemplados por el iFCP (protocolo del canal de fibra de Internet).
  • RFC 4044: gestión del canal de fibra (Management Information Base, MIB).
  • RFC 3723: seguridad en los protocolos de almacenamiento de bloques sobre IP
  • RFC 2837: definición de objetos administrados para el elemento conmutador en el estándar canal de fibra
  • RFC 2625: IP y ARP sobre canal de fibra
  • RFC 4625: MIB de información de enrutado en canal de fibra.
  • RFC 4626: MIB para el protocolo de primero el camino más corto en la red de canal de fibra
Otras

Véase también

Referencias

  1. http://www.brocade.com
  2. http://www.cisco.com/go/san
  3. . Archivado desde el original el 3 de abril de 2013. Consultado el 10 de octubre de 2019. 
  4. http://www.qlogic.com
  5. http://www.alacritech.com
  6. http://www.attotech.com

Enlaces externos

  • Fibre Channel zoning
  • FibreChannel.org Asociación de la Industria de Fibre Channel (FCIA).
  • Hsi.web.cern.ch (generalidades sobre el canal de fibra).
  • tutorial sobre el canal de fibra, de UNH-IOL.
  • RedBooks.ibm.com (guía de supervivencia de SAN de IBM).
  • snia.org Asociación de la Industria de Redes de Almacenamiento (SNIA).
  • Comité Técnico del INCITS, responsable de los estándares FC.
  • Any of your choice from optical fiber page
  •   Datos: Q376827
  •   Multimedia: Fibre Channel

Agosto 04, 2021
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Indice 1 Historia 2 Topologias del canal de fibra 2 1 Punto a punto 2 2 Anillo 2 3 Conmutada 3 Capas del canal de fibra 4 Puertos 5 Variantes del medio optico portador 6 Infraestructura del canal de fibra 7 HBA para el canal de fibra 8 Referencias 9 Vease tambien 10 Referencias 11 Enlaces externos El canal de fibra del ingles fibre channel es una tecnologia de red utilizada principalmente para redes de almacenamiento disponible primero a la velocidad de 1 Gbit s y posteriormente a 2 4 8 16 32 64 y 128 Gbit s El canal de fibra esta estandarizado por el Comite Tecnico T11 del Comite Internacional para Estandares de Tecnologias de la Informacion INITS acreditado por el Instituto Nacional Estadounidense de Estandares ANSI Nacio para ser utilizado principalmente en el campo de la supercomputacion pero se ha convertido en el tipo de conexion estandar para redes de almacenamiento en el ambito empresarial A pesar de su nombre la senalizacion del canal de fibra puede funcionar tanto sobre pares de cobre como sobre cables de fibra optica El FCP protocolo del canal de fibra es el protocolo de interfaz de SCSI sobre canal de fibra Historia Editar Parte de la cabina de discos del primer cluster Beowulf en el Barcelona Supercomputing Center El desarrollo del canal de fibra comenzo en 1988 con la aprobacion del estandar por ANSI en 1994 como una forma de simplificar el sistema HIPPI entonces en uso para funciones similares HIPPI utilizaba una manguera de 50 pares y conectores muy grandes y estaba limitado en la longitud de los cables El canal de fibra fue especialmente interesante para simplificar las conexiones y aumentar las distancias mas que para aumentar la velocidad Mas tarde amplio su aplicacion al almacenamiento en disco SCSI permitiendo velocidades mas elevadas y un numero mucho mas elevado de dispositivos Tambien aporto soporte para un numero elevado de protocolos de nivel superior incluyendo SCSI ATM e IP siendo para SCSI su uso mas frecuente Topologias del canal de fibra EditarUn enlace en el canal de fibra consiste en dos fibras unidireccionales que transmiten en direcciones opuestas Cada fibra esta unida a un puerto transmisor TX y a un puerto receptor RX Dependiendo de las conexiones entre los diferentes elementos podemos distinguir tres topologias principales de canal de fibra Caracteristicas Punto a punto Anillo ConmutadaPuertos max 2 127 16777216 224 Ancho de banda max 2 velocidad enlace 2 velocidad enlace Numero de puertos velocidad enlaceTamano de direccion N A 8 bit ALPA 24 bit Port IDAsignacion de direccion N Port Login Inicializacion de bucle y Login del medio Login del medioConexiones simultaneas 1 1 Puertos 2Efecto de fallo puerto Falla enlace Falla anillo excepto si puentea Fallo de enlace entre switch y puertoMantenimiento simultaneo Enlace caido Puede afectar al anillo completo Caida del enlace entre switch y puertoExpansion Enlaces adicionales P2P Conexion de nuevo enlace al concentrador Conexion de nuevo enlace al conmutadorRedundancia Anadir enlace P2P redundante Uso de enlaces duales Uso de conmutadores redundantesVelocidades de enlace soportadas Todas Todas todos los dispositivos la misma Todas posibilidad de mezcla Tipos de medio soportados Todos Todos TodosClases de servicio soportadas Todas 1 2 y 3 TodasEntrega de tramas ordenadas ordenadas orden no garantizadoAcceso al medio dedicado arbitrado dedicadoCoste por puerto coste de puerto coste de puerto coste del anillo concentrador Coste de puerto Coste de puerto en switchPunto a punto Editar En la topologia punto a punto FC P2P dos dispositivos se conectan el uno al otro directamente Es la topologia mas simple con conectividad limitada a dos elementos Anillo Editar En el diseno de topologia anillo arbitrado FC AL todos los dispositivos estan en un bucle o anillo similar a una red token ring El anadir o quitar un elemento del anillo hace que se interrumpa la actividad en el mismo El fallo de un dispositivo hace que se interrumpa el anillo Existen concentradores de canal de fibra que conectan multiples dispositivos entre si y que pueden puentear los dispositivos que han fallado Un anillo tambien se puede hacer conectando cada puerto al siguiente elemento formando el anillo A menudo un anillo arbitrado entre dos dispositivos negociara para funcionar como conexion P2P pero ese comportamiento no es requerido por el estandar Conmutada Editar En medio conmutado FC SW todos los dispositivos o bucles de dispositivos se conectan a conmutadores switches de canal de fibra conceptualmente similares a las modernas implementaciones Ethernet Los conmutadores controlan el estado del medio fisico proporcionando interconexiones optimizadas Capas del canal de fibra EditarEl canal de fibra es un protocolo con cinco capas llamadas FC0 la capa fisica que incluye los cables la fibra optica conectores etc FC1 la capa de enlace de datos que implementa la codificacion y decodificacion de las senales FC2 la capa de red definida por el estandar FC PI 2 que constituye el nucleo del canal de fibra y define los protocolos principales FC3 la capa de servicios comunes una fina capa que puede implementar funciones como el cifrado o RAID FC4 la capa de mapeo de protocolo en la que otros protocolos como SCSI se encapsulan en unidades de informacion que se entregan a la capa FC2 FC0 FC1 y FC2 tambien se conocen como FC PH las capas fisicas del canal de fibra Las implementaciones del canal de fibra estan disponibles a 1 2 y 4 Gbit s Un estandar a 8 Gbit s esta en desarrollo Un desarrollo a 10 Gbit s ha sido ratificado pero en este momento solo se usa para interconectar switches No existen todavia iniciadores ni dispositivos de destino a 10 Gbit s basados en el estandar Los productos basados en los estandar a 1 2 4 y 8 Gbit s deben ser interoperables y compatibles hacia atras el estandar a 10 Gbit s sin embargo no sera compatible hacia atras con ninguna de las implementaciones mas lentas Puertos EditarEn el canal de fibra se definen los siguientes puertos E port es la conexion entre dos switches del canal de fibra Tambien conocida como puerto de expansion cuando dos E ports entre dos switches forman un enlace ese enlace se denomina enlace de InterSwitch o ISL EX port es la conexion entre un router de canal de fibra y un switch de canal de fibra En el extremo del switch el puerto es como el de un E port pero en el extremo del router es un EX port F port es una conexion de medios en una topologia conmutada Un puerto F port no se puede utilizar para un bucle de dispositivo FL port es la conexion de medios en un bucle publico en una topologia de anillo arbitrado Tambien conocido como puerto de bucle Notese que un puerto de switchpude convertirse automaticamente en un F port o un FL port dependiendo de que se este conectando G port o puerto generico en un switch puedo operar como E port o F port L port es el termino generico utilizado para cualquier tipo de puerto de bucle NL port o FL port Tambien conocido como puerto de bucle N port es la conexion de nodo de los servidores o dispositivos de almacenamiento en una topologia conmutada Tambien se conoce como puerto de nodo NL port es la conexion de nodo de los servidores o dispositivos de almacenamiento en una topologia de anillo arbitrado Tambien conocido como puerto de bucle de nodo TE port es un termino utilizado para multiples puertos E ports unidos juntos para crear un ancho de banda mayor entre switches Tambien conocidos como puertos de expansion trunking Variantes del medio optico portador EditarTipo de medio Velocidad MBytes s Transmisor Variante DistanciaFibra monomodo 400 Laser de 1300 nm de longitud de onda 400 SM LL I 2 m 2 km200 Laser de 1550 nm de longitud de onda 200 SM LL V 2 m gt 50 kmLaser de 1300 nm de longitud de onda 200 SM LL I 2 m 2 km100 Laser de 1550 nm de longitud de onda 100 SM LL V 2 m gt 50 kmLaser de 1300 nm de longitud de onda 100 SM LL L 2 m 10 kmLaser de 1300 nm de longitud de onda 100 SM LL I 2 m 2 kmFibra multimodo 50 µm 400 Laser de 850 nm de longitud de onda 400 M5 SN I 0 5 m 150 m200 200 M5 SN I 0 5 m 300 m100 100 M5 SN I 0 5 m 500 m100 M5 SL I 2 m 500 mFibra multimodo 62 5 µm 400 Laser de 850 nm de longitud de onda 400 M6 SN I 0 5 m 70 m200 200 M6 SN I 0 5 m 150 m100 100 M6 SN I 0 5 m 300 m100 M6 SL I 2 m 175 mInfraestructura del canal de fibra EditarLos switches del canal de fibra se dividen en dos clases Esta clasificacion no es parte del estandar y se deja en manos del fabricante Los switches directores se caracterizan por ofrecer un elevado numero de puertos y un chasis modular basado en placas sin punto unico de fallo alta disponibilidad Los switches llamados fabric tienen normalmente una configuracion fija algunas veces semi modular sin redundancias Brocade 1 Cisco 2 y McData 3 disponen de conmutadores tanto directores como fabric QLogic 4 dispone de switches fabric Si se utilizan conmutadores de diferentes proveedores en la misma instalacion trabajaran por defecto en modo de interoperabilidad deshabilitando algunas funciones avanzadas propietarias HBA para el canal de fibra EditarArticulo principal Adaptador de host Host bus adapter Hay disponibles Host Bus Adapter HBA o adaptador de host para canal de fibra para los principales sistemas arquitecturas de computadora y buses incluyendo PCI y SBus obsoleto Cada HBA tiene un identificado unico World Wide Name similar a la direccion MAC en Ethernet en el hecho de que utiliza un identificador unico repartido por rangos entre los fabricantes reparto realizado por IEEE y que le sirve al switch del canal de fibra para identificar las tarjetas HBA que tiene conectadas Sin embargo los WWN son mas largos 8 bytes Ademas se distinguen dos tipos de WWN en un HBA WWN de nodo compartido por todos los puertos de un adaptador de host y un WWN de puerto unico para cada puerto Ejemplo de fabricantes de HBA Emulex LSI Logic QLogic Alacritech 5 y ATTO Technology 6 Referencias EditarRFCRFC 4369 definiciones de objetos contemplados por el iFCP protocolo del canal de fibra de Internet RFC 4044 gestion del canal de fibra Management Information Base MIB RFC 3723 seguridad en los protocolos de almacenamiento de bloques sobre IP RFC 2837 definicion de objetos administrados para el elemento conmutador en el estandar canal de fibra RFC 2625 IP y ARP sobre canal de fibra RFC 4625 MIB de informacion de enrutado en canal de fibra RFC 4626 MIB para el protocolo de primero el camino mas corto en la red de canal de fibraOtrasClark T Designing storage area networks Addison Wesley 1999 ISBN 0 201 61584 3 Vease tambien EditarAdaptador de host o Host Bus Adapter HBA IDE ATA SATA AoE SCSI iSCSI SAS PCI Express Red de area de almacenamientoReferencias Editar http www brocade com http www cisco com go san Copia archivada Archivado desde el original el 3 de abril de 2013 Consultado el 10 de octubre de 2019 http www qlogic com http www alacritech com http www attotech comEnlaces externos EditarFibre Channel zoning 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