一、双环怎么工作

正常时一个环主用、一个环备用：

第二行是它的全部价值：断一处不掉速，也不断网。 原理是「回绕」——断点两侧的站把内外两环接起来，绕成一个更长的大环。 所以数据绕远路，但容量一点没少。 这个「自愈」在当年的城域网里非常值钱：因为那时候光纤贵、施工难，断一次要修好几个小时。 能自动绕过去，等于「不断网」。 但「两处断线就分裂」也是硬限制：双环只能容忍一个故障点。 所以真正的骨干网会用「多环互连」或者「网状拓扑」，而不是靠一个环硬撑。

二、环网的好处与坏处

和总线、星型比一比：

第二行那个「绕一圈」是环网的固有代价：任意两点之间的路径是唯一的（除非有双环）， 所以「一跳坏了整环重路由」——这也解释了「为什么 FDDI 要做双环」。 第三行那个「中心设备是单点」是星型的软肋：交换机坏了，整个星型全瘫。 所以数据中心的「星型」实际上是「双上行」——每台服务器接两台交换机，坏一台还有一台。 这和 FDDI 的「双环」是同一个思路：冗余换可靠。

三、它为什么消失

三条，一条比一条致命：

第二条是决定性的：1995 年快速以太网出来，同样是 100 Mbps，但用双绞线、用普通交换机。 FDDI 要用光纤、要双环、要用专门设备——「同样速率贵十倍」，没有理由留着。 第三条更彻底：后来「自愈」这件事交给了 SDH（传输层）和路由协议（网络层）， 二层不需要自己搞一套。 所以「功能被上层接管」也是技术消失的常见原因。 所以 FDDI 的结局和 100VG、802.11a、WiMAX 一样： 技术上更优雅，但要求「整网替换」，于是输给了「便宜且够用」。 这条规律在这一章已经出现四次了。

四、动手 Demo：FDDI 的双环，是给「断线」准备的

先算不同帧长在 100 Mbps 下的传输时间，再看双环三种状态。 重点看「一处断线仍 100 Mbps」这一行。

for n in (64, 512, 1500, 4352):
    print('%5d 字节帧 传输 %.2f 微秒' % (n, n * 8 / 100e6 * 1e6))

for st, topo, bw, f in (('正常', '两环都通', '100 Mbps', 0),
                        ('一处断线', '回绕成单环', '仍 100 Mbps', 1),
                        ('两处断线', '切成两段', '网络分裂', 2)):
    print('%-8s %-14s %-12s 允许故障 %d 处' % (st, topo, bw, f))

实跑输出：

--------------------------------------------------------------------
FDDI 的双环，是给「断线」准备的
--------------------------------------------------------------------
**FDDI 是 100 Mbps 的光纤环网，八十年代末的骨干技术。**
**它最有意思的设计不是速率，是「两根环反向转」。**

**先看速率够不够用**：
  帧长 字节     传输时间 微秒（100 Mbps）
  ----------------------------------------
  64            5.12
  512           40.96
  1500          120.00
  4352          348.16

**4352 是 FDDI 的最大帧长**，
比以太网的 1518 大得多——**因为环网没有「碰撞」问题，不需要靠短帧来限制网络直径。**
**双环的用处在故障时才显出来**：
  状态             拓扑                       带宽                允许的故障点
  -----------------------------------------------------------------------------
  正常             两环都通                   **100 Mbps**        0
  **一处断线**     两环在断点回绕成单环       **仍 100 Mbps**     **1 处**
  两处断线         环被切成两段，互不相通     **网络分裂**        2 处

**第二行是关键：断一处不掉速，也不断网**。
**原理是「回绕」——断点两侧的站把内外两环接起来，绕成一个更长的大环。**
**代价是路径变长，但 100 Mbps 的容量一点没少。**
**这种「自愈」能力在当年的城域网里非常值钱。**
**那 FDDI 为什么消失了**：**一是贵**（光收发器、双环布线都是双份成本）；
**二是它只有 100 Mbps，而快速以太网也是 100 Mbps 但便宜十倍；**
**三是「自愈」这件事，后来的 SDH 和现在的三层路由都做得更好。**
**所以「技术上更优雅」又一次输给了「更便宜」。**

4352 字节是 FDDI 的最大帧长：比以太网的 1518 大得多， 因为环网没有碰撞问题，不需要靠短帧限制网络直径。 大帧的好处是「头开销摊得薄」——这也是环网在重负载下效率更高的原因。 「一处断线仍 100 Mbps」这一行是它最值钱的地方：注意「带宽不变」而不是「减半」， 因为回绕之后仍然是一个环，所有站还在一圈上。 代价是「绕远路」，延迟变大，但吞吐不变。 「两处断线就分裂」说明冗余的极限：双环只能容忍一个故障点。 所以真正的骨干不会只靠一个环， 而是「多环互连」+「路由重收敛」——本质上还是「用更多冗余换更高可靠」。

30 秒实验

1. 算一下：4352 字节的帧在 100 Mbps 下占多久？和以太网 1518 字节比呢？
2. 想一下：为什么「一环断线回绕」之后带宽不变，而不是减半？
3. 查一下今天的「环网保护」技术（如 ERP、MSTP），看它们和 FDDI 的关系。

常见误区

1. 以为双环是「带宽翻倍」。 另一个环是备用，正常时不用来传数据。
2. 以为「断线后带宽减半」。 回绕成单环，容量不变，只是路径变长。
3. 以为「环网比星型可靠」。 只能容忍一个故障点，星型靠双上行也能做到类似效果。

下一节看令牌环：它和 FDDI 是同一个思路的铜线版。

• ☐ （本节完，下一节 3.6.4 Token Ring）

相关笔记

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• 📚 图解TCP／IP · 索引