Кроме коммутаторов,поддерживающих стандартныепротоколы локальных сетей ипередающих кадры с порта на порт поалгоритмам моста, в локальных сетяхстали применяться коммутаторыдругого вида, а именно коммутаторытехнологии АТМ. В связи с этимкоротко рассмотрим основныепринципы работы таких коммутаторови способы их взаимодействия скоммутаторами технологийлокальных сетей.
Технология АТМ (Asynchronous Transfer Mode- режим асинхронной передачи)разрабатывалась изначально длясовмещения синхронного голосовоготрафика и асинхронногокомпьютерного трафика в рамкаходной территориальной сети. Затемсфера применения технологии АТМбыла расширена и на локальные сети.В данном курсе мы не будемрассматривать все аспектытехнологии АТМ, а ограничимсяизучением способов коммутацииданных в сетях АТМ, которыеиспользуются в коммутаторах АТМ,применяемых в локальных сетях.Такие АТМ-коммутаторы чаще всего неиспользуют все возможноститехнологии, в частности поддержкусинхронного трафика, в основномиз-за отсутствия приложений,которые могли бы воспользоватьсятаким сервисом.
Сеть АТМ изначальноразрабатывалась для поддержкиполнодуплексноговысокоскоростного режима обменакак между узлами сети, так и междуее коммутаторами (рисунок 3.1).
Рис. 3.1. Структура сети АТМ
АТМ-станции и АТМ-коммутаторыобмениваются между собой кадрамификсированного размера в 53 байта.Эти кадры принято называтьячейками. Поле данных ячейкизанимает 48 байт, а заголовок - 5 байт.Адреса конечных узлов локальныхсетях АТМ составляют 20 байт.
Для того, чтобы пакеты содержалиадрес узла назначения, и в то жевремя процент служебной информациине был большим по сравнению сразмером поля данных пакета, втехнологии ATM применен стандартныйдля глобальных вычислительныхсетей прием - передача ячеек повиртуальным каналам. Техникакоммутации данных в соответствии сномерами их виртуальных каналовдавно использовалась в сетях Х.25, азатем нашла применение и в новыхтехнологиях территориальных сетей- frame relay и АТМ.
Принцип коммутации пакетов наоснове виртуальных каналовпоясняется рисунком 3.2. Конечныеузлы не могут просто начатьобмениваться данными, как этопринято в большинстве протоколовканального уровня локальных сетей.Они должны перед обменомустановить между собой логическоесоединение. При установлениисоединения между конечными узламииспользуется специальный типпакета - запрос на установлениесоединения - который содержитмногоразрядный адресузла-адресата, а также номервиртуального соединения,присвоенного данному соединению вузле-отправителе, например, 15.Ячейки АТМ имеют 3-х байтное поленомера виртуального соединения,что позволяет коммутаторам иконечным узлам поддерживатьодновременно очень большоеколичество виртуальных соединений.
Рис. 3.2. Коммутация в сетяхс виртуальными соединениями
Адрес назначения используетсядля маршрутизации запроса наустановление соединения наосновании таблиц маршрутизации,аналогичных тем, которыеиспользуются маршрутизаторами IPили IPX. В этих таблицах для каждогоадреса назначения (или для группыадресов, имеющих общую старшуючасть, соответствующую адресу сети)указывается номер порта, на которыйнужно передать приходящий пакет.Таблица маршрутизации поназначению аналогична адреснойтаблице коммутатора, но образуетсяона не путем изучения адресовпроходящего трафика, а либо вручнуюадминистратором, либо с помощьюобмена между коммутаторами АТМспециальных служебных данных отопологии связей сети. Протоколобмена топологической информациейдля сетей АТМ имеет название PNNI -Private Network to Network Interface. Онразработан и принят в качествестандарта, хотя не всеАТМ-коммутаторы пока егоподдерживают.
В приведенном примере всоответствии с таблицеймаршрутизации оказалосьнеобходимым передать пакет запросана установление соединения с порта1 на порт 0. Одновременно с передачейпакета маршрутизатор изменяет упакета номер виртуальногосоединения - он присваивает пакетупервый не использованный номервиртуального канала для данногопорта данного коммутатора. Каждыйконечный узел и каждый коммутаторведет свой список использованных исвободных номеров виртуальныхсоединений для своих портов.
Кроме таблицы маршрутизации длякаждого порта составляется таблицакоммутации. В таблице коммутациивходного порта маршрутизаторотмечает, что в дальнейшем пакеты,прибывшие на этот порт с номером 15,должны передаваться на порт 0,причем номер виртуального каналадолжен быть изменен на 10.Одновременно делается исоответствующая запись в таблицекоммутации порта 0 - пакеты,пришедшие по виртуальному каналу 10в обратном направлении нужнопередавать на порт с номером 1,меняя номер виртуального канала на15.
В результате действия такой схемыпакеты данных уже не несут длинныеадреса конечных узлов, а имеют вслужебном поле только номервиртуального канала, на основаниикоторого и производитсямаршрутизация всех пакетов, кромепакета запроса на установлениесоединения. В сети прокладываетсявиртуальный канал, который неизменяется в течение всего временисуществования соединения. Пакеты ввиртуальном канале циркулируют вдвух направлениях, то есть вполнодуплексном режиме, причем,конечные узлы не замечаютизменений номеров виртуальныхканалов при прохождении пакетовчерез сеть.
После образования таблицыкоммутации, ячейки АТМобрабатываются коммутаторами АТМпримерно так же, как икоммутаторами технологийлокальных сетей. Исключениесоставляет только режим фильтрации- он отсутствует, так как в АТМ нетразделяемых сред и переданнуюкоммутатору ячейку всегда нужнопередать на какой-либо порт.
Виртуальные каналы бываюткоммутируемыми (Switched Virtual Channel) ипостоянными (Permanent Virtual Channel). Коммутируемыевиртуальные каналыустанавливаются узламидинамически, в процессе работы, а постоянныевиртуальные каналы образуютсяадминистратором напродолжительный срок. Дляпостоянных виртуальных каналов ненужно выполнять процедуруустановления соединения, так каккоммутаторы уже настроены на ихобработку - соответствующиетаблицы коммутации ужесформированы администратором.
Коммутаторы АТМ, работающие скомпьютерным трафиком,предоставляют конечным узлам двавида сервиса. Сервис снеопределенной пропускнойспособностью (Unspecified Bit Rate)подобен сервису коммутаторовлокальных сетей - он не гарантируетконечному узлу какой-тоопределенной доли пропускнойспособности сети и не гарантирует,что все ячейки конечного узла будутдоставлены по назначению. Это самыйпростой вид сервиса и он неиспользует какие-либо процедурыуправления потоком, а припереполнении буферов коммутатораприходящие ячейки отбрасываютсяточно так же, как это делаюткоммутаторы локальных сетей.
Сервис ABR (Available Bit Rate) в отличиеот сервиса UBR использует техникууправления потоком дляпредотвращения перегрузок сети идает некоторые гарантии доставкиячеек узлу назначения.
Для этого при установлениисоединения ABR между конечным узломи коммутаторами сети заключаетсясоглашение о двух скоростяхпередачи данных - пиковой скоростии минимальной скорости. Заключениесоглашения о параметрах трафика -прием, в локальных сетях обычно неприменяющийся. Пользовательсоединения ABR соглашается непередавать данные со скоростью,выше пиковой, то есть PCR, а сетьсоглашается всегда обеспечиватьминимальную скорость передачиячеек - MCR.
Если приложение при установленииABR-соединения не определяетмаксимальную и минимальнуюскорости, то по умолчаниюсчитается, что максимальнаяскорость совпадает со скоростьюлинии доступа станции к сети, аминимальная скорость считаетсяравной нулю.
Пользователь соединения ABRполучает гарантированное качествосервиса в отношении потери ячеек ипропускной способности, а сеть прииспользовании трафика ABR непереполняется.
Для преобразования кадров,циркулирующих в локальных сетях, в53-байтные ячейки, в технологии АТМопределены функции сегментации исборки (Segmentation And Reassembling). Когдакадр поступает в коммутатор АТМ, тоон с помощью функции сегментацииразделить его напоследовательность ячеек. Послепередачи ячеек по сетикоммутаторов АТМ они вновьсобираются в последнем коммутаторес помощью функцииреассемблирования в исходный кадр.
Технология АТМ работает снесколькими скоростями доступаконечных узлов к сети. Чаще всегоиспользуется скорость 155 Мб/c, болеередкой является скорость доступа в622 Мб/с. Существует инизкоскоростной доступ по линии в 25Мб/с. Иерархия скоростей доступа -это также одна из особенностейтехнологии АТМ, делающей ее оченьудобной для применения в сложныхсетях. При насыщении какой-либочасти сети слишком интенсивнымтрафиком конечных узлов не нужнопереходить на принципиально новуютехнологию, достаточно простоустановить новый, более скоростнойинтерфейсный модуль коммутатора.
Очевидно, что различные принципыкоммутации кадров в коммутаторахлокальных сетей и в коммутаторахАТМ требуют использования каких-тоустройств, согласующих работу этихкоммутаторов. Одной функциипреобразования кадров и ячеек спомощью функций SAR явнонедостаточно, так как нужно наосновании МАС-адресов конечныхузлов сети устанавливатьвиртуальные пути ячеек черезАТМ-коммутаторы.
Существуют частные решенияотдельных производителей,позволяющие в рамках одногокоммутатора совмещать обетехнологии. Обычно, для подключенияконечных пользователейиспользуются порты традиционныхтехнологий локальных сетей,например, Ethernet, а коммутаторыиспользуют для обмена между собойтехнологию АТМ, болеемасштабируемую.
Имеется и стандартный вариантрешения этой задачи. Он носитназвание LAN Emulation - эмуляциилокальных сетей и рассматриваетсядалее.
Предыдущаяглава | Оглавление| Следующая глава
