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发信人: Muller (胖胖熊), 信区: network
标  题: ATM Overview——应用篇（2）ATM专用网
发信站: 听涛站 (2001年07月20日21:24:29 星期五), 站内信件

二、ATM专用网技术
    在这个层面上，ATM网络可为用户提供三种类型的服务和接口：
● 高层接口，称之为"应用程序接口"，即ATM API。此时视ATM为一新协议栈，直接向用户
提供新型的承载服务；
● 中层接口，视ATM为数据链路层承载子层，向用户提供新型的承载服务；
● 底层接口，向用户提供类似传统局域网的MAC子层访问功能，其接口程序与传统的LAN一
样，如NDIS，ODI等。
    第一种应用方式尽量兼容传统的API 如Socket等。使用这种方式时，用户看到的连接
是ATM的VC，ATM的各种性能如QoS等均可提供给用户使用，它最大限度地兼容了传统应用的
编程接口，但传统应用必须经过修改才能运行。这种方式的优点在于可充分应用ATM特性支
持一类新型应用，如视频点播、电视会议等。
    第二种应用方式须修改当前网络层协议，使之适合ATM，如IETF的IP  over ATM 方案
（IPOA），RFC1483、RFC2225中对次进行了详细描述。
    第三种应用方式与传统的NDIS、ODI、DLPI等完全兼容。ATM 的局域网仿真采用了该方
法，它在ATM层之上加了一层，专门仿真传统网络中的MAC层服务，例如仿真以太网和令牌
环网等。从而是传统的LAN高层应用软件可不加修改地在ATM网上运行。此方法的最大的缺
点是它对用户提供的仅是传统的LAN功能，而不是ATM功能。
    1. ATM局域网
    构建局域网时，用户提出的要求通常会包括如下几点：
    1. 支持多个受保证的服务类别。例如，传送一个视频节目，为了达到用户可接受的性
能要求，可能需要一个2 Mbps的传输速率；而一个文件传送过程则不需要很高的传输速率
，且可以利用"后台"的程序。
    2. 提供可扩展的速率，以支持每个主机容量的增长和总容量的增长。
    3. 有利于局域网和广域网之间的互连。
    ATM网络完全可以满足这些需求。使用虚通道和虚通路--无论采用预先配置方式PVC（
半永久连接）或按需方式SVC（交换式连接）--多种类别的服务都很容易实现。通过增加更
多的ATM交换结点，并对于连接设备使用更高（或更低）的数据率，ATM可以很容易地扩展
。最后，随着广域网络中越来越多地采用基于信元的传输方式，在用户本地网络中使用AT
M技术能够使局域网和广域网无缝地连接为一个整体。基于以上这些原因，ATM局域网已经
得到了广泛的应用。
    ATM局域网一般由以下几种部分组成：
● 到ATM广域网的网关：在将用户的室内网络连接到ATM广域网时，ATM交换机的作用是一
个路由器和流量集中器。
● 主干ATM交换机：或者是一个单独的ATM交换机，或者是一个ATM交换机构成的本地网络
，可以用来连接其他的局域网。
● 工作组ATM：高性能的多媒体工作站和其他的端系统直接地连接到一个ATM交换机上。
这些都是"纯"配置。实际上，两个或者三个这种类型的网络的混合体，也可以用来建立一
个ATM局域网。
    2. 在ATM之上运行TCP/IP的性能
    一段时间以前，几乎所有的TCP和IP都是运行在拥塞控制和服务质量功能相对较少的网
络上的，这些网络包括X.25广域网和IEEE 802局域网。然而ATM网络出现后，由于它有着复
杂的服务质量功能并有许多种类的拥塞和流量控制手段，因此在ATM网络上运行TCP／IP协
议栈的情形越来越多。
    ATM网络上运行TCP/IP情况的增加引起了许多关于其性能含义的研究工作。这个问题的
实质是如何一方面管理好TCP的报文段的大小、窗口管理以及拥塞控制策略，另一方面管理
好ATM的服务质量与流量控制策略以使TCP流量获得高吞吐率，在各个TCP连接之间公平地分
配资源同时高效地使用底下的ATM网络。因为涉及到的因素太多，这个问题极端复杂。还有
，TCP运行在ATM上的环境也是一个重要因素：TCP／IP可能运行在单个的ATM网络上，也可
能运行在一个或多个ATM局域网或ATM广域网和其他非ATM网络并存的混合网络环境中。
在ATM上运行TCP/IP的典型实现使用下列协议栈：
·TCP
·IP
·AAL5
·ATM
    我们上一部分提到ATM适配层（AAL）负责把每个高层的协议数据单元映射到多个ATM信
元中。AAL又由两个子层组成，一个是会聚子层（CS），它提供支持特定高层的功能，另一
个是拆装子层（SAR），它负责将CS中的信息装配到信元中以及在对应端又从信元中将信息
取出来。每个子层都可能要用头部或尾部来完成其功能。
    AAL5是用来支持TCP／IP流量时最常用的一种AAL。在AAL5中，SAR级没有开销比特，S
AR只需要将CS数据拆成48字节的块；在CS级有一个很小的尾部，其主要功能是对CS数据块
进行CRC检验。
    下图是各层之间关系的示例。在这个例子中，整个TCP报文段就装在一个IP数据报中。
如果需要，TCP报文段可以被分成多块装入多个IP数据报。然而，在IP数据报和承载它的C
S-PDU之间必须有-一对应的关系；这就是说每个CS-PDU刚好承载一个IP数据报。CS- PDU包
括一个8字节尾部，它还可能包括必要的填充以便使CS-PDU的长度是48字节的整数倍。
    CS-PDU被分拆成48字节的块并装入ATM信元（在这个例子中需要5个信元）。除了最后
一个信元，每个信元的SDU类型比特都被置为零。SDU类型比特在最后一个信元中被置为1以
通知SAR子层整个CS-PDU已经传递完毕。
    图示为最直观、迄今也是最常用的在ATM网络上承载TCP/IP的方式。与这个结构不同的
结构也是可能的，有的结构中就将IP层部分或完全取消掉了；RFC1932描述了这些可选的类
型。
    在研究ATM上运行TCP的性能时，我们必须区分两种很不相同的方式。按照所使用的AT
M服务类型分为两种情况：用可用比特率（ABR）或不确定比特率（UBR）支持TCP。我们在
前面提到过，ABR和UBR都是为支持与话音或视像不同的传统数据流量应用而设计的。通常
，数据流量比话音或视像突发性大得多，并且不需要固定或近乎固定的传递速率。对用户
来说，他关心的主要是吞吐率，而对网络来说，它担心的是来自许多用户的突发同时到来
可能使交换机不堪重负从而造成信元被丢弃。ABR用来支持有时延要求的应用，例如用户与
服务器之间的在线会话。UBR则用来支持对时延不敏感的应用。例如文件传送和电子邮件。

    实际上ABR和UBR的主要差别在于在ABR中网络给用户提供拥塞信息，使用户减少或增加
发送速率以提高效率。在UBR的情形，网络不提供任何反馈信息，这增加了丢弃信元的危险
，因此会增加需要重传的流量。
    由于ABR服务相对较新并比UBR复杂许多，UBR目前更常用于支持TCP流量。
    3. ATM局域网仿真
    现有网络上运行的网络层协议种类繁多，如IP、IPX、AppleTalk、DECnet、Banyan、
Vines等，要实现ATM网络与现有的多种LAN网络互连的关键是使用相同的网络层协议（例如
统一使用IP和IPX协议），这是因为网络层的功能便是为高层协议和应用程序提供一致的网
络视图。
    ATM网络取得成功的一个关键因素就是具备与这些技术互操作的能力。跨越ATM网络运
行网络层协议有两种实现方式。一种称为本机模式操作，即使用地址改变技术将网络层地
址直接映射成ATM地址，这样网络层信息包就可通过ATM网络传送。另一种通过ATM网络传送
网络层信息包的方法是LAN仿真（LANE--LAN Emulation）。
　　LANE方法会在ATM网络顶端仿真一个局域网。LANE协议特别定义了用于IEEE802.3以太
网和IEEE 802.5令牌环LAN的仿真。LANE是指LANE协议为高层定义了与现有LAN相同的业务
接口，通过ATM网络传送的数据仍以相应的LAN MAC信息包格式封装。LANE使得ATM的所有方
面，包括建立连接、单元分割和重组(SAR)，对节点完全透明。
　　LANE使任何网络较高层协议不需要进行修改，就可在ATM网络上运行。因为LANE服务为
网络层驱动程序提供与现有MAC协议相同的服务接口（如网络驱动器接口规范NDLS或开放数
据链路接口ODI的驱动程序接口）。所以不需要对这些驱动程序进行任何修改。
　　LANE协议规定了单个仿真LAN（ELAN）的运行，一个ATM上可以同时存在多个ELAN，每
个ELAN仿真的是以太网或令牌环网。
　　LANE协议将会在２种ATM设备上使用：
　　（1）ATM网络按口卡（NIC）
　　ATM NIC将执行LANE协议，并实现到ATM网络的接口，在连接的终端系统上，ATM NIC将
为较高层协议提供当前的LAN服务接口。这样，在终端系统的网络层协议将继续使用同LAN
一样的过程通信，同时能够使用ATM网络的广泛带宽。
　  （2）网络互连和LAN交换设备
　　主要指连接ATM的LAN交换机和路由器。这些设备和与其直接相连的、带有的ATM主机一
起用来提供虚拟LAN服务。 由于LAN仿真本质上就是ATM上的一个桥接协议， LANE协议的基
本功能就是把MAC地址改变为ATM地址，所以LAN仿真特别适合快速多端口的LAN交换设备。

　　LAN仿真规范模型包括LAN仿真客户机（LEC）、LAN仿真服务器（LES），广播和未知服
务器（BUS）以及LAN仿真配置服务器（LECS）。
    LEC为ELAN中的单个终端系统执行数据传送、地址分析和其它控制功能，同时还为自己
与任何高层机构提供一个标准的服务接口。与ELAN接口的ATM NIC或LAN交换机构在每个连
接的ELAN上支持一个LEC，每个LEC由一个独立的ATM地址来标识，而且与一个或多个可通过
该ATM地址到达的MAC地址相连。
LES为一个特定的ELAN执行控制功能。每个ELAN只有一个逻辑LES，既LES属于一个特定的E
LAN。每个LES都有自己专用的一个ATM地址来标识。
　　BUS是一个多路广播服务器，其作用是扩展未知目标地址流量，并向一个特定ELAN中的
客户机传递多路广播和广播流量，每个LEC在ELAN上只与一个BUS相连，但在一特定的ELAN
上可能有多个BUS，它们以厂商确定的方式通信和协调。一个LEC连接的BUS由自己专有的一
个ATM地址标识。在LES中，该地址与广播MAC地址相连，这一映射通常配置在LES中。
　　LECS通过将各个LANE客户机分配到ELAN相应的LES，把客户机指定给特定的ELAN。每个
管理域只有一个逻辑LECS，它为本域中所有的ELAN服务。
    LANE协议没有规定LES、BUS和LECS的具体位置， 目前大多数厂商都在网络设备(ATM交
换机和路由器)而不是主机和工作站上实施，以保证其高性能和可靠性。
    LANE通过一系列ATM连接进行相互通信。LEC间保持各自连接，以便传输数据和控制流
量。
　　控制连接包括直接配置虚通路连接（Virtual Channel　Connection，VCC）、直接控
制VCC和分布控制VCC。直接配置VCC是一个双向点对点VCC，是由LEC设置到LECS的;直接控
制VCC也是个双向VCC，是由LEC设置到LES的；分布控制VCC是一个单向VCC，从LES返回LEC
，通常这是一个点对多点连接。
　　数据连接包括直接数据VCC、多路广播发送VCC和多路广播传递VCC。直接数据VCC是在
两个希望交换数据的LEC间设置的双向点对点VCC。 通常两个LEC使用同一个直接数据VCC传
送它们之间的所有信息包，而不是为它们之间的每对MAC地址建立一个新的VCC，这样可以
节约连接资源和设置连接的等待时间。多路广播发送VCC也是一个双向点对点VCC，是由LE
C设置到BUS的。多路广播传递VCC是一个单向VCC，是从BUS设置到LEC的，通常这是一个点
对多点连接，每个LEC是它的叶节点。
    LAN仿真的运行包括初始化、连接和数据传输三个阶段：
    1. 初始化
　　初始化时，LEC通过地址登记得到自己的ATM地址，然后，LEC设置一个到LECS的直接配
置连接，LEC可通过三种方法找到LECS的位置：使用一个确定的ANI过程确定LECS的地址；
使用一个已知的LECS的地址;使用一个已知的到LECS的永久连接（VPI:0，VCI＝17）。确定
LECS的位置后，LEC将建立到LECS的直接配置VCC，一经连接，　LECS就使用一个配置协议
通知LEC，把它连接到目标ELAN上，其中包括LES的ATM地址。被仿真的LAN的类型。ELAN上
最大信息包的大小以及ELAN的名称。
    2. 连接
　　LEC一得到LES地址，即清除LECS的直接配置VCC，然后设置到LES的直接控制VCC，同时
，LES为LEC指定一个独有的LEC标识符（LECID），然后LEC在LES上登记自己的MAC和ATM地
址。
　　随后，LES设置一个回到LEC的分布控制VCC。这样LEC就可以在LAN仿真ARP(LE-ARP)过
程中使用直接或分布控制VCC来对应于特定MAC地址的ATM地址。这一过程中，LEC组成一个
LE-ARP，并把它发送到LES。如果LES能够识别这个映射（因为某些LEC登记了有关MAC地址
），就可通过直接控制VCC直接回答， 同时把该请求传递到分布控制VCC，向一个知道所求
MAC地址的LEC请求一个响应。
　　如果一个LEC能够响应LE-ARP，它会通过直接控制VCC响应LES。然后，LES可以只把这
个响应传回给请求的LEC，也可通过分布控制传递给所有的LEC，这样所有的LEC都可以得到
并高速缓存这个特定的地址映射。
　　为完成初始化，LEC使用这个LE-ARP机制来确定BUS的ATM地址。它通过向LES发送MAC广
播地址的LE-ARP来完成，后者用BUS的ATM地址响应。然后，　LEC设置到BUS的多路广播发
送VCC。接着，这个BUS设置多路广播，将VCC传回到LEC，通常把这个LEC作为点到多点连接
的叶节点。这样LEC就作好了数据传输的准备。
    3. 数据传输
　　在数据传输过程中，　LEC或是收到一个从高层协议发送来的网络层信息包，或是收到
一个通过LAN端口传递的MAC信息包。前者数据源点LEC将没有目标LEC的ATM地址。此时，L
EC首先组成并向LES发送一个LE-ARP响应。
　　在等待LE-ARP的响应时，　LEC还把信息包用规定的封装传递给BUS， BUS将把信息包
扩散到所有的LEC。LEC一旦收到一个LE-ARP响应，就向目的节点设置一个直接数据VCC，并
用它进行数据传输，而不使用BUS路径。但在此之前LEC必须确保所有原来发送给BUS的信息
包在使用直接数据VCC前已经传送到了目的地。在这个机制中，一个控制信元将随上一个信
息包发送到第一条传输路径，在目的地答复收到这个信元之前，不使用第二条路径发送信
息包。
　　如果一个数据直挂连接已经存在于LEC，通过它可以到达一个特定的MAC地址， 则源L
EC可以重新使用这个数据直接连接。
　　如果没有收到对LE-ARP的响应，LEC将继续向BUS发送信息包，同时将定期重新发送LE
-ARP，直至收到一个响应。通常情况下，一个信息包通过BUS扩散， 而且目标对源响应后
，一些LEC将知道目的地位置，然后对后继LE-ARP作出响应。
　　LEC将把通过LE-ARP得到的所有MAC地址从本地缓存到ATM地址映射中，如果LEC收到把
一个信息包发送到同一MAC地址的要求，它将参考这个本地缓存表并使用缓存的映射，而不
会再发出另一个LE-ARP。
　　LEC也使用BUS进行信息包广播和多路广播。信息包被传递给BUS后， BUS即把它们重新
导向所有LEC，LEC对所有从BUS收到的数据帧根据前缀LECID过滤有关字段，以便确保不会
收到自己发出的帧。

    Muller
    7.19于深圳


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        送你的时候，正是深秋
        我的心象那秋树，把无奈挂满枝头
        你的身影是帆，我的目光是河流
        多少次，想挽留你，终不能够
※ 来源:·听涛站 tingtao.dhs.org·[FROM: 匿名天使的家]