ATM LAN技術的原理、應用及展望

2019-11-03 10:12:47

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ATM LAN技術的原理、應用及展望<1>（金宇航）一序言 ATM是廣泛應用于廣域網的技術，得到了傳統電信運營商及設備提供商的高度重視。近幾年ATM技術被運用于局域網，尤其是本地、校園、工廠等的計算機局域網上。ATM LAN技術能得以在局域網領域拓展，主要有以下幾個原因：（1）錄像傳送、計算機圖像、多媒體會議這些應用需要非常高的帶寬和多媒體能力；（2）計算機的處理速度越來越快，計算機間的傳送能力可達100Mb／s；（3）由于距離短，高帶寬的鏈路在本地和校園環境內相對便宜，將ATM用于LAN經濟上可行；（4）現行的局域網無法提供業務所需的高帶寬及QoS保證；（5）隨著用戶的增長，局域網需提供模塊化的擴容和帶寬增長。 ATM LAN必需提供現存LAN應用協議和 ATM設備之間的通信，支持虛擬網絡和將來的應用。二 ATM LAN結構與功能1．對無連接業務的支持 ATM是面向連接的，故并不直接支持ATM LAN中的無連接業務，為了支持面向無連接的業務．ITU在ATMLAN中定義了直接和非直接兩種方式來支持無連接的業務。 a．直接方式其中起主要關鍵作用的是CLSF（ConnectionLess Service Function），它可以位于ATM內，也可以和ATM獨立地連接。為傳送數據，瑞點節將無連接的數據分組通過ATM虛連接傳送至特定CLSF。端節點可以是IWU、LAN集線器、橋、路由器、ATM接口的計算機等。CLSF類似于分組交換機，將分組數據傳送至目標節點或是其對應的CLSF。CLSF通過ATM虛通道相連接。在ATM網上形成一個覆蓋網。其優點是，減少了連接的數目，這一點在廣域網范圍尤為明顯，在局域網則不太明顯。缺點是由于無連接服務器的引入導致其本身可能成為系統的瓶頸。 b．間接方式它是通過在ATM相連設備間建立虛電路來實現的，通過一條分立的ATM連接來達到無連接服務的目的，這種方式在ATM網絡上建立起一個端節點之間的網狀網。通路可以是永久虛電路、交換式虛電路（SVC）或是兩者的組合。在直接方式中，ATM LAN節點通過PVC／SVC來連接的優點是避免了無連接服務器的瓶頸問題。但這種連接方式不得不解決地址解析和快速連接問題，此外，間接方式在網絡資源利用上效率不高，尤其在帶寬利用上。2．對ATM地址、MAC地址及ip等高層協議的地址提供解析今天的LAN協議利用了LAN現有的廣播功能來支持地址解析，由于ATM本身并不支持廣播功能， ATM LAN必需在面向連接業務的基礎上來實現地址解析功能。眾所周知，LAN網上的主機和其他網絡設備是通過其不同的MAC地址業區分的，如果一個節點是通過ATM接口直接連接于ATM LAN或是IEEE802 LAN通過 IWU相連干ATM LAN。ATM到MAC層的地址必需被解析，如果應用高層的API，高層的地址（如網絡層）到ATM的地址也必需被解析。地址解析可采用與IP類似的ARP廣播協議機制或直接利用分布式地址數據庫來映射。不管何種方式，主機發送地址解析申請，在廣播地址解析機制中；對單播地址，發送主機向本地ATM LAN子網及所有連接子網的設備廣播地址解析請求，所有主機檢查申請的目標 MAC地址，含此 MAC地址的主機返回它的ATM地址；多播、廣播地址解析則由特殊的邏輯來完成，如果協議接口在高層。也采用類似的技術。在利用數據庫來映射地址解析時，地址申請由網絡中的地址解析服務器來完成的，服務器擁有每個ATM LAN主機的 MAC地址、高層協議地址和 ATM的地址映射表，需要地址解析的主機向服務器申請，服務器將響應回ATM地址。3．對廣播和多播業務的支持為了支持多播和廣播能力，ATM接口接收的信元必需復制到所有的ATM接口，以便在組內傳送接收。為此ATM中定義了兩類多點連接；點到多點連接和多點到點連接。在ATM LAN上的主機和在傳統LAN上的類似，也可能是多播業務的發送者或接收者。支持多播的最有效方式是通過多點到多點的連接，此法要求接收端具備一定的復用功能，或者具有多個虛信道的連接。由于ATM LAN中不支持ATM AAL3／4，用它來作多播是不太可能的。因此可以利用令牌環在組內的傳送機制，從而來仲裁是否建立多點到多點的連接。多播也可以通過點到多點的連接來支持，其中一個方法是，利用從每個主機到其他主機的點到多點的連接；但是由于每個主機均需維護所有的廣播組內的地址，這將導致嚴重的管理問題。另一方法是在ATM LAN中放置廣播服務器，此時每個主機只需將多播的業務通過點到點的連接送到服務器中；然后由服務器來實現多播功能，此時只需服務器組內成員的地址和連接。因此，相對而言，基于服務器的方法是ATM LAN的最佳選擇。4．支持與傳統局域網的互聯 ATM LAN支持虛擬LAN內的主機互聯一部分主機可能是ATM接口，而另一部分則是傳統局域網接口。傳統的LAN互聯是由IWU單元來實現和 ATM網絡互聯的，和ATM相聯的主機中含相應的互聯功能。例如，IWU可以是具有互聯功能的以大網交換機集線器，它包含以下網絡互聯功能：ATM層功能、AAL功能、PDU成幀和封裝、傳統LAN或MAC子層和ATM地址解析及映射關系。其中ATM層和AAL功能和ATM相朕的主機相同，即包括信元成幀、頭標記糾錯、閑置信元插入、AAL協議和UNI協議約定。PDU成幀是指傳統LAN和ATM主機互相認可的數據封裝成幀方式，它包括和橋等效的LAN MAC子層封裝，或是與路由器等效的網絡層PDU單元，不管何種情形，IWU和 ATM主機必須使用相同的 PDU封裝格式。

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