| Главная | Главная по Компьютерным сетям |
Предыдущая | Оглавление | Следующая
Глава 18. Технология ATM
Как и служба ретрансляции кадров, асинхронный режим передачи (Asynchronous Transfer Mode - ATM) является еще одной технологией, которая появилась в ответ на необходимость улучшения характеристик соединений между локальными и глобальными сетями. Обе технологии можно считать развитием более привычного стандарта цифровой сети интегрального обслуживания (ISDN). Основные различия между технологиями асинхронной передачи и ретрансляцией кадров сводятся к некоторым деталям принципов организации и несовпадающим характеристикам производительности. В главе 17 указывалось, что технология ретрансляции кадров была специально разработана для реализации в узкополосных D-каналах линий ISDN.
Поскольку пропускная способность этих каналов была ограничена 16 Кбит/с, разработчики достаточно быстро отказались от идеи их использования. Различные провайдеры служб ретрансляции кадров обеспечивают любую полосу пропускания, необходимую пользователю. Технология ATM прошла иной путь развития. Когда комитет CCITT предпринял первую попытку стандартизировать ATM, предполагалось превратить эту технологию в основной способ передачи данных по линиям широкополосной сети ISDN. В Соединенных Штатах первыми провайдерами службы ATM были компании Sprint и AT&T. Обе компании первоначально предлагали услуги ATM по выделенным линиям Т-3.
ПРИМЕЧАНИЕ
Пропускная способность линий Т-3 (или DS3) составляет приблизительно 45 Мбит/с.
На первом этапе внедрения новой технологии (1990-1993) основной проблемой было отсутствие у большинства пользователей оборудования, совместимого с коммутаторами и линиями ATM.
В те дни переход на технологию ATM был по карману только очень богатым пользователям. Любой сетевой администратор подтвердит, что основным сдерживающим фактором любой модернизации является ее стоимость. По этой причине технология не приобрела такой популярности, как предполагалось.
Имейте в виду, что первоначально асинхронный режим передачи задумывался как алгоритм обработки трафика в широкополосной сети ISDN. В начале 80-х годов стандарты ISDN еще находились на стадии развития. К сожалению, на первых этапах разработки технологии ISDN между основными игроками на рынке цифровых сетей интегрального обслуживания не было достигнуто четких договоренностей. В результате при проектировании коммутаторов, телефонов, адаптеров и устройств ISDN каждый разработчик пошел своим путем. Устройства, которые гордо назывались ISDN-совместимыми, далеко не всегда могли взаимодействовать друг с другом.
Сам факт обладания ISDN-телефоном, изготовленным компанией GTE, еще не гарантировал совместимости этого телефона с коммутатором System 85 компании AT&T (несмотря на то, что изготовители обоих устройств клянутся в их совместимости с технологией ISDN). Это вызвало полную неразбериху на рынке. ВВС США рискнули приобрести несколько ISDN-систем, но их использование превратилось в настоящий кошмар, поскольку телефонные коммутаторы и телефонные устройства оказались несовместимы между собой.
Короче говоря, в те дни никто не мог гарантировать совместимости устройств ISDN. Технология асинхронного режима передачи сумела избежать подобных недоразумений. Как только ATM заслужила право называться новой перспективной технологией, сразу же был создан специальный комитет - так называемый форум (forum) ATM. Форум должен был предотвратить фиаско, которое прочили следующему представителю технологии ISDN.
ATM Forum с честью справился с возложенными на него обязанностями, а также приложил все усилия для развития технологии. С помощью списка рассылки все заинтересованные компании и частные лица получали пресс-релизы и информацию о всех мероприятиях (обсуждениях, дискуссиях, собраниях), проходивших под эгидой ATM Forum. Нет никаких сомнений в том, что интенсивная комплексная деятельность ATM Forum (не прекратившаяся до сих пор) в значительной степени способствовала развитию технологии. После неминуемого снижения стоимости услуг ATM станет серьезным конкурентом технологии ретрансляции кадров.
В следующем разделе проводится сравнение технологий асинхронного режима передачи и ретрансляции кадров, которая на сегодняшний день является самым распространенным способом передачи данных в глобальных сетях. Вне всякого сомнения, ATM со временем превзойдет технологию ретрансляции кадров, но на данный момент очень важно изучить обе технологии в сравнении.
Сравнение технологий асинхронного режима передачи и ретрансляции кадров
В главе 17 уже шла речь о том, что ретрансляция кадров является новым подходом к изжившей себя технологии глобальных сетей Х.25. Именно в ответ на необходимость повышения пропускной способности появилась методика ретрансляции кадров. ATM - это следующий шаг в том же направлении. Однако если Х.25 и Frame Relay были технологиями исключительно глобальных сетей, ATM уже не делает различия между локальными и глобальными сетями.
ATM является воистину универсальной технологией, поскольку в состоянии осуществлять передачу данных как в локальных сетях, так и в глобальных. По существу, ATM является всеохватывающей технологией, которая поддерживает любые сетевые топологии и протоколы. Методика ретрансляции кадров этого не делает. Frame Relay является замечательным методом для объединения локальных сетей в единое целое, однако не может быть одновременно задействована различными пользователями, терминалами и устройствами локальной сети.
А вот технология ATM способна даже на большее. Оборудованные адаптерами ATM персональные компьютеры и оконечное оборудование в состоянии обрабатывать трафик как локальной, так и глобальной сети (см. рис. 18.1).
РИСУНОК 18.1. Стандартная топология локальной/глобальной сети с асинхронным режимом передачи.
Другими словами, генерируемые компьютером пользователя данные могут быть переданы через локальную сеть ATM в точку подключения коммутатора или маршрутизатора, также поддерживающего технологию ATM. Коммутатор или маршрутизатор пересылает данные «во внешний мир» либо по постоянному (Permanent Virtual Circuit - PVC), либо по коммутируемому виртуальному каналу (Switched Virtual Circuit - SVC). В другую локальную сеть данные прибывают по магистрали ATM.
Итак, какой можно сделать вывод? Технология ATM стирает различия между локальными и глобальными сетями. Интегрируя ресурсы локальной и глобальной сети в единую сеть, ATM в состоянии удовлетворить любые требования пользователей, от установки новых телефонов до развертывания производительных компьютерных сетей. Технология ретрансляции кадров не подходит для локальных сетей. Приведенное сравнение ATM и Frame Relay является некорректным - это все равно, что сравнивать яблоки и бананы. В следующем разделе обсуждаются некоторые причины, по которым у сетевого администратора может возникнуть желание использовать технологию ATM.
Преимущества технологии ATM
При выборе сетевой топологии администратору сети прежде всего необходимо взвесить все преимущества и недостатки каждого возможного решения. Главным преимуществом технологии ATM является сглаживание граней между глобальными и локальными сетями и возможность отказа от использования других технологий. Большинство промышленных сетей на сегодняшний день являются некой смесью различных технологий. Например, в состав глобальной сети могут входит локальные сети, работающие под управлением операционных систем Windows NT, Novell MacOS и UNIX.
Если во всех локальных сегментах глобальной сети используются различные топологии, то глобальная часть сети будет отвечать за обеспечение некоторой совместимости между локальными сегментами. Вот тут появляются дополнительные проблемы. Если глобальная часть сети использует протокол Х.25, то, скорее всего, причиной перегрузок и остальных проблем окажется недостаточная пропускная способность. С другой стороны, если в глобальной части сети реализована технология ретрансляции кадров, на некоторое время о заторах в сети можно будет забыть. Но в будущем, по мере увеличения нагрузки (по вине провайдера или пользователя), требования к пропускной способности перестанут соответствовать объявленной согласованной скорости передачи данных (CIR).
ПРИМЕЧАНИЕ
Более подробные сведения о согласованной скорости передачи в сетях ретрансляции кадров можно найти в главе 17, «Ретрансляция кадров».
Суть этого обсуждения сводится к тому, что все характеристики технологии ATM в значительной степени превышают аналогичные показатели ее предшественников. Что может быть лучше единой технологии, способной передавать трафик из любой точки корпоративной сети в другую произвольную точку? Кроме того, технология ATM как будто специально предназначена для модернизации. Как только возрастают требования к количеству систем или пропускной способности, в состав существующей сети ATM можно ввести дополнительные, более производительные узлы. Все это можно проделать без изменения существующей инфраструктуры.
В современных локальных сетях для подключения новых пользователей, принтеров или файловых серверов в инфраструктуру добавляется коммутатор или концентратор. Преимуществом технологии ATM является тот факт, что при установке новых коммутаторов производительность сети повышается. Современные локальные сети с помощью дополнительных концентраторов и коммутаторов действительно позволяют увеличить число пользователей и серверов. Но за счет чего? Новые устройства не расширяют полосу пропускания сети, как это делает ATM. В действительности они заставляют всех пользователей совместно использовать существующую полосу пропускания. Легкость модернизации сетей ATM относится как к расширению полосы пропускания, так и к возможности увеличения количества пользователей, серверов, принтеров и т.д.
Это характерное свойство технологии ATM означает возможность экономии как времени, так и денег. Если рассматривать только аспекты производительности, технология ATM качественно улучшает характеристики корпоративной сети, в которой используется. И последний штрих - принятие решения о модернизации сети в большинстве случаев связано с необходимостью изменения существующей инфраструктуры. Если же сеть развернута на базе технологии ATM, инфраструктура остается без изменений (если не считать размеры сети).
Подумайте о времени и усилиях, которые можно сэкономить в случае использования технологии ATM. Предположим, что вы администратор сети крупной корпорации. Представьте, что соединения шести локальных узлов глобальной сетью установлены по обычным аналоговым телефонным линиям. Максимальная скорость передачи данных по таким линиям ограничена 56 Кбит/с, В локальных сетях используется технология Ethernet. А теперь предположим, что возникла необходимость выделить в одной локальной сети меньшие группы пользователей (см. рис. 18.2).
На рисунке 18.2 пять из шести локальных сетей изображены просто в виде соединенных кружков. А теперь посмотрим на шестую локальную сеть, к которой подключена система маршрутизаторов. Давайте предположим, что к этим двум маршрутизаторам подключены другие зарегистрированные пользователи шестой локальной сети. Предположим также, что все концентраторы Ethernet, находящиеся за маршрутизатором 1, задействованы, а за маршрутизатором 2 (в только что выделенной подсети) также заняты. Администратору локальной сети остается только медленно агонизировать. В один прекрасный день отдел менеджмента сообщит о том, что за маршрутизатором 2 необходимо разместить еще пять пользователей. Единственное решение - установить новый концентратор за маршрутизатором 2. Теперь вся полоса пропускания, используемая маршрутизатором 2 для взаимодействия с маршрутизатором 1, будет совместно использоваться пятью новыми пользователями.
РИСУНОК 18.2. Корпоративная сеть (соединения цокольных сетей с глобальной установлены по телефонным линиям).
Так что же произошло? После введения в существующую инфраструктуру локальной сети новых концентраторов среда передачи данных совместно используется всеми пользователями и устройствами. Другими словами, пользователи на новом концентраторе вынуждены будут соперничать с каждым пользователем на всех остальных концентраторах, подключенных к маршрутизатору 2. Все пользователи потеряют небольшую часть полосы пропускания в Ethernet-магистрали маршрутизатора 2. Если бы в локальной сети была реализована технология ATM, таких проблем бы не существовало. ATM-коммутатор предоставил бы каждому пользователю локальной сети отдельное соединение. Преимущества над ретрансляционной технологией Ethernet очевидны.
Если сигнал от компьютера пользователя адресуется согласующему устройству локальной сети Ethernet, такое соединение выделяется среди соединений с другими пользователями. Поэтому (вновь обратимся к приведенному выше небольшому примеру) все пользователи маршрутизатора 2 обратят внимание на увеличившиеся паузы при обращении к ресурсам локальной сети. Локальная сеть ATM позволит избежать снижения производительности в результате добавления пяти пользователей (см. рис. 18.3).
РИСУНОК 18.3. Корпоративная сеть (в одной локальной сети развернута технология ATM).
Предположим, что вместо стандартных маршрутизаторов в разделенной на подсети шестой локальной сети будет задействована технология асинхронного режима передачи, покрывающая области действия прежних маршрутизаторов 1 и 2. Если бы возникла необходимость разместить пять новых пользователей в этой локальной сети, каждому из них коммутатором ATM, концентратором или мостом было бы предоставлено отдельное соединение. Более того, для обмена данными с пользователями локальной или глобальной сети новичкам опять будет предоставлено действительно отдельное соединение. Такое положение вещей выгодно отличается от ситуации, когда пользователи вынуждены совместно использовать среду ретрансляции данных Ethernet. В данном случае подключение новых пользователей никоим образом не влияет на скорость обслуживания уже зарегистрированных пользователей. В среде ATM все пользователи обслуживаются независимо друг от друга.
В следующем разделе рассматривается принцип действия и способ передачи данных технологии ATM.
Принцип действия ATM
ATM - это не такая уж большая загадка, как может показаться на первый взгляд. Когда асинхронный режим впервые был представлен в качестве совершенной технологии передачи данных в глобальных сетях, многие опасались огромных материальных затрат на его внедрение. Вместо того, чтобы попытаться вникнуть в суть технологии, пользователи решили, что из-за большой стоимости сети ATM все равно будут недоступны. Если бы они потратили некоторое время на изучение принципов работы ATM и способов достижения огромных скоростей передачи данных, они пришли бы к другому выводу.
Мы не согрешим против истины, заявив, что технология асинхронной передачи задумывалась по аналогии с ретрансляцией кадров. Она в значительной степени зависит от надежности соединений между точками служб сети. Аналогично Frame Relay технология ATM не осуществляет проверку целостности передаваемых данных. Также аналогично Frame Relay, приступая к контролю ошибок и повторной передаче, технология ATM просто полагается на интеллектуальность оборудования пользователя и оконечных устройств.
При передаче данных технология ATM использует пакеты фиксированного размера - ячейки (cells). Фактически каждая ячейка ATM является небольшим пакетом данных длиной в 53 байта, из которых 5 байт используется в качестве адреса/заголовка/дескриптора. Подробнее эти 5 байт будут рассмотрены немного ниже. Оставшиеся 48 байт используются для передачи полезных или служебных данных. Линии ATM идеально подходят для одновременной передачи цифровых данных, звуковой и видеоинформации. Соединения между двумя оконечными точками сети асинхронного режима передачи могут устанавливаться по коммутируемым или постоянным виртуальным каналам.
В предыдущей главе уже упоминалось о том, что технология ретрансляции кадров также использует виртуальные каналы. Технология ATM принципиально иным способом работает с виртуальными каналами. Независимо от типа канала (SVC или PVC) соединение по нему устанавливается заранее. Это не только упрощает процедуру передачи данных, но и позволяет в значительной степени сократить этап подготовки в ней. В результате снижается нагрузка на центральный процессор системы и сокращается время обработки данных, передаваемых как между локальными пользователями, так и между локальными сетями.
В соответствии с технологиями Х.25 и Frame Relay все соединения устанавливались по каналам PVC. Это был длительный процесс, а время работы в сети, как известно, стоит денег. Аналогично, если предполагалось использовать каналы SVC, между точками соответствующими точками сети устанавливались временные соединения. ATM этого не делает. Всем пользователям заранее выделено по отдельному каналу. Перед началом процедуры передачи данных каналы настраиваются должным образом. Идеальное приложение ATM - использование в коммутируемой оптической сети (SONET). Если учесть скорость передачи данных в волоконно-оптической среде и тот факт, что в сети SONET соединения устанавливаются заранее, в этом нет ничего удивительного. Технология ATM идеально соответствует характеристикам каналов ОСЗ и свойственной сетям SONET схеме адресации.
Как действует эта схема адресации и каким образом ATM определяет адресат данных? В ячейке ATM есть заголовок размером 5 байт. Именно это поле предоставляет устройствам ATM информацию, определяющую UNI и NNI (см. рис. 18.4).
РИСУНОК 18.4. Заголовки ячеек UNI и NNI.
Заголовок UNI
Один байт позволяет определить 256 уникальных физических адресов или виртуальных путей интерфейса UNI. В заголовке байт, который описывает эти 256 путей, называется идентификатором виртуального пути (Virtual Path Identifier - VPI). Далее идут два байта (16 бит), позволяющие определить в каждом из виртуальных путей до 65536 виртуальных каналов. Схема на рисунке 18.4 показывает порядок, в котором биты расположены в заголовке. Обратите внимание, что на уровне UNI используются еще и некоторые другие поля. Раздел из 4 бит известен под названием флага контроля передачи данных (Generic Row Control - GFC). Другое 1-битовое поле называется приоритетом потерь ячейки (Cell Loss Priority - CLP). Для поля тип полезных данных (Payload Type) зарезервировано три бита. Структура заголовка NNI значительно отличается от рассмотренной только что структуры UNI.
Заголовок NNI
Анализируя рисунок 18.4, вы несомненно обратили внимание на некоторые отличия в структуре заголовков. Раздел VPI заголовка NNI (12 бит) в состоянии адресовать 4096 путей. Эти VPI не относятся к физическим адресам, как при UNI. В данном случае VPI определяют виртуальный путь между коммутатором и магистралью ATM. Поле VCI по-прежнему занимает 16 бит так же, как и в структуре UNI. Это означает возможность расположения 65536 виртуальных каналов в каждом виртуальном пути. Кроме того, присутствуют уже знакомые 3-битовое поле Тип полезных данных и 1-битовое поле CLP.
При сравнении двух структур на рисунке 18.4 обратите внимание на тот факт, что 3 |нижних| байта заголовка ячейки идентичны. Отличаются только 2 верхних байта ячейки. Причиной этого является различная длина поля VPI (8 бит в UNI, 12 бит в NNI). Сведения о поле НЕС приведены в разделе «Назначение поля НЕС».
В следующем разделе рассматриваются действительные виртуальные каналы, по которым будут передаваться ячейки ATM. В дальнейшем мы не будем делать различия между SVC и PVC и будем рассматривать их в качестве виртуальных соединений (Virtual Connection - VC). Каждое виртуальное соединение передает по сети ATM полезную информацию. Технология ATM не поддерживает одновременную передачу цифровых, звуковых и видеоданных. Для каждого типа трафика необходимо устанавливать независимое виртуальное соединение.
Способ поддержки виртуальных соединений
Трафик сети асинхронного режима передачи по одному из виртуальных соединений пересекает несколько коммутаторов, концентраторов или маршрутизаторов. Изменение полей VPI и VCI позволяет с минимальными усилиями «перемещать» соединение по сетевым узлам. Уже шла речь о том, что каналы ATM настраиваются перед тем, как данные будут действительно переданы по ним. В каждом узле для поддержки виртуальных соединений организуются буферы.
Следовательно, существуют определенные характеристики, которые будут общими для всех виртуальных соединений. Во-первых, виртуальное соединение будет организовано либо по каналу PVC, либо по каналу SVC. Во-вторых, значения идентификаторов VPI и VCI присваиваются всем узлам сети (кроме интерфейсов UNI). Третий пункт касается скорости передачи ячеек по виртуальному соединению. Эти три аспекта определяют уникальность каждого виртуального соединения в сети ATM. Таким образом сеть рассылает ячейки по виртуальным соединениям.
Скорости ATM и алгоритм «дырявого ведра»
В главе 17 упоминался так называемый алгоритм дырявого ведра, который позволял пользователям пересылать определенное количество данных по сети ретрансляции кадров. Технология ATM в этом плане не отличается. Единственное отличие сводится к терминологии. Вместо согласованной скорости передачи (Committed Information Rate - CIR) в сети ретрансляции кадров технология ATM использует название «непрерывная скорость передачи ячеек» (Sustained/Sustainable Cell Rate - SCR). Обе технологии предполагают организацию временного буфера.
ПРИМЕЧАНИЕ
Более подробные сведения о согласованной скорости ретрансляции кадров, временных буферах и дырявых ведрах можно найти в главе 17.
Однако не следует забывать о существенном отличии. В технологии ATM коммутация ячеек осуществляется аппаратным образом, а не программным. Поскольку каждая ячейка имеет определенную длину, 53 байта, то буферы функционируют значительно эффективнее, нежели в сети Frame Relay. Буферы заранее «знают» размер каждой передаваемой ячейки. Это позволяет реализовать более эффективный алгоритм «дырявого ведра».
Вспомните бит CLP, приведенный на рисунке 18.4. Он выполняет те же функции, что и биты допустимой ошибки (Discard Eligibility - DE) в технологии ретрансляции кадров при превышении скорости CIR. Узлы Frame Relay будут взводить бит DE в своих пакетах после превышения значения CIR канала. ATM поступает аналогичным образом, но использует уже бит CLP. Логично будет предположить, что это происходит после превышения скорости SCR.
Следующий раздел посвящен байту контроля ошибок в заголовке (Header Error Control - НЕС), входящему во все ATM-ячейки.
Назначение поля НЕС
В обоих заголовках, изображенных на рисунке 18.4, присутствовал байт (8 бит) с названием НЕС. В сетях с асинхронным режимом передачи это поле выполняет очень важную функцию. Когда ячейки проходят через узлы сети ATM, существует вероятность возникновения помех, а также связанных с ними ошибок. Вы уже знаете, что технология ATM не осуществляет никакой проверки ошибок. Однако поскольку узел «видит» проходящие по сети ячейки, в случае появления незначительных ошибок (например, повреждения только одного бита), узлы могут использовать поле НЕС (т.е. соответствующие ему 8 бит) для выполнения части процедуры предстоящей коррекции ошибки.
Запомните, что эта описываемая процедура применима только к небольшим ошибкам. Такое событие происходит редко, но его вероятность все же существует. ATM предпринимает слабую, но все же попытку устранить ошибку. Даже столь незначительный уровень оперативной коррекции, достаточный для качественных современных высокоскоростных линий передачи и производительности ATM, способствует организации чрезвычайно надежных способов передачи данных.
Кроме того, поле НЕС имеет и другое назначение. Когда ячейки пересекают различные узлы и точки сети с асинхронным режимом передачи, узлы могут использовать поле НЕС в качестве индикатора того, насколько благополучно ячейки «летят» через порты. Пока коммутаторы или узлы в состоянии распознавать поля НЕС ячеек, синхронизация осуществляется должным образом. Опять же, здесь применим алгоритм «дырявого ведра», но устойчивого потока распознанных байтов НЕС вполне достаточно для согласования и синхронизации для ATM.
Следующий раздел охватывает фактическую часть полезной нагрузки ATM-ячеек. В конце концов, ведь именно полезные данные ATM-ячейки должны надежно передаваться от точки до точки.
Что такое AAL
Даже настолько быстрая, надежная и стабильная технология передачи данных, как ATM, все же предполагает определенное количество сбоев. И тут ничего не поделаешь. Именно поэтому деятельность ATM Forum (см. выше) оказалась настолько важной в период развития технологии асинхронного режима передачи. ATM Forum определил набор требований к линии ATM, известный под названием уровня адаптации асинхронного режима передачи (ATM Adaptation Layer - AAL). На этот уровень возложены функции исправления плохих, потерянных или искаженных ячеек.
Фактически это уровень программного и/или микропрограммного обеспечения. Он объединяет две ступени или подуровня операций. Первая ступень называется подуровнем сходимости (Convergence Sublayer - CS), вторая - подуровнем сегментации и повторной компоновки (Segmentation And Reassembly Sublayer - SAR), В действительности, CS является той частью, которая определяет тип трафика, например, цифровые данные, звуковую и видеоинформацию. CS также занимается контролем ошибок, корректного расположения и размера информации в ячейках. Это первая часть процесса. После того как CS выполнил свои функции, в дело вступает подуровень SAR и преобразовывает необработанные данные в пакеты длиной 48 бит. Это группы данных, которые будут составлять часть полезной информации ячейки.
Завершающая часть процесса - проверка заголовков подуровнем SAR. К каждой из групп, только что созданных SAR, следует прикрепить заголовок из 5 байт. Работа SAR состоит в том, чтобы убедиться в корректности всей информации заголовка, правильности ее размещения и соответствии 48-ми байтам полезной нагрузки. После завершения этого этапа будет создана 53-байтовая ячейка, готовая для передачи. Поскольку у пользователей еще не было хлопот с акронимами, ATM Forum и решил исправить это упущение и создал пять отдельных и независимых сервисных структур AAL: AAL1, AAL2, AAL3, AAL4 и AAL5.
Существует резонная причина, по которой ATM Forum представил эти пять уровней адаптации. Каждый из них разработан для разных типов полезной информации. Функции AAL выполняются передающим узлом. Получающему узлу остается только принять ячейки, правильно их классифицировать и передать в соответствующий процесс.
В следующих разделах рассматриваются каждый из пяти уровней AAL и соответствующие им типы трафика.
AAL1
AAL1 - это основная сервисная структура, которая обрабатывает речевой трафик сетей с асинхронным режимом передачи. Можно подумать, что это простая задача, но она действительно требует незначительного участия со стороны AAL1. Для того чтобы корректно передать речь по сети, AAL1 должен убедиться в том, что все передаваемые ячейки расположены в корректной последовательности. Если какая-нибудь ячейка будет передана вне очереди, абоненты подумали бы, что каждый из них говорит на иностранном языке.
Кроме того, если ячейки передаются слишком близко друг к другу, собеседники не смогли бы различать начало и конец некоторых слов. AAL1 готов к природным паузам, которые делает человек в разговоре. Он гарантирует, что последовательные числа, назначаемые ячейкам, позволяют определить ячейки с речевым трафиком и без него.
AAL2
Эта сервисная структура имеет отношение к поддержке процесса передачи видеоинформации. Как и AAL1, AAL2 должен выполнять упорядочение и синхронизацию ячеек, созданных его процессом. Однако есть еще и дополнительная новинка - циклические избыточные коды (Cyclic Redundancy Checks - CRC), используемые при передаче видеоинформации. Причиной этого является большой объем информации, соответствующей каждому пикселу видеопередачи.
Кроме того, AAL2 выполняет своего рода разметку каждой передаваемой ячейки. Эта разметка ячеек помогает оконечному видеоустройству определить начало и конец каждого кадра. При передаче видеоданных это имеет существенное значение. Каждая ячейка является или первой, или средней, или последней ячейкой передачи каждого кадра. Общее количество пиксельной информации, передаваемой по сети, зависит от интенсивности движений изображения. С помощью этого метода разметки AAL2 может по требованию изменять полосу пропускания при передаче видеоданных. Количество ячеек статического изображения по сравнению с динамическим окажется меньшим.
AAL3/AAL5
Причина, по которой я сгруппировал AAL3 и AAL5, заключается в том, что они оба разработаны для использования с протоколами, ориентированными на установление соединения (Connection-Oriented Protocols - СОР). СОР предполагает установление реального соединения между отправителем и адресатом данных. Хорошим примером является глобальная сеть Internet, в которой используется протокол TCP/IP. Когда кто-нибудь подключается к службе World Wide Web с запросом на загрузку определенного ресурса или начальной страницы, перед началом обмена данными между Web-ресурсом и пользователем устанавливается соединение. Отсюда и термин «ориентированный на установление соединения».
Обе службы AAL будут осуществлять контроль за ошибками, упорядочение и идентификацию данных в ячейках на этапе формирования последних. Вся информация помещается в структуру ячейки для того, чтобы ее можно было передать по сети ATM. AAL5 использует меньший объем служебной информации по сравнению с AAL3 и во многом полагается на интеллектуальность цифрового оборудования ATM. Именно поэтому большинство сетей с асинхронным режимом передачи, передающие данные по протоколам, ориентированным на установление соединения, при формировании ячеек будут использовать структуру AAL5.
AAL4
Эта служба значительно отличается от AAL3 и AAL5. AAL4 предназначается для передачи данных без установления соединения. В этом случае ни речевую, ни видеоинформацию передавать невозможно, поскольку нельзя гарантировать корректную последовательность прибытия ячеек. Даже если соединение установлено по виртуальному каналу SVC или PVC, оно все же установлено. AAL4 не полагается на это соединение. Вместо этого служба просто «отпускает гулять» данные по сети и предполагает, что сеть каким-нибудь образом доставит данные по назначению. Существует 10-битовое идентификационное поле (MultiplexIdentifier - MI), которое используется AAL4 для доставки данных по правильному адресу.
ATM: Общие концепции Теперь, когда читатель знает все о ячейках, виртуальных каналах и т.п., представьте себе пользователей различных локальных сетей в глобальной сети ATM. Дав полет своей фантазии, представьте вымышленного пользователя (пользователь А) локальной сети Ethernet в Чикаго и вымышленного пользователя (пользователь Б) сети Token Ring в Колорадо Спрингс. Обе локальные сети связаны вместе с помощью глобальной сети ATM (см. рис. 18.5).
РИСУНОК 18.5. Пользователь А и пользователь Б.
Пользователь А в Чикаго отправляет данные, предназначенные пользователю Б в Колорадо Спрингс. Скажем, это графический файл определенного формата. Возможно, пользователь А составит сообщение электронной почты для локальной сети в Чикаго с помощью приложения Microsoft Mail. Затем он присоединит к сообщению графический файл. После того как Microsoft Mail определит, что это сообщение не адресовано пользователям данной локальной сети, он отправит сообщение маршрутизатору или контроллеру домена, которому поручена обработка входящего и исходящего трафика локальной сети.
Это все происходило в сети Ethernet. Как только маршрутизатор получит сообщение от компьютера пользователя А, он определит (с помощью своих таблиц маршрутизации), что сообщение необходимо переслать в глобальную сеть. Имейте в виду, что в этой вымышленной глобальной сети реализована технология ATM. Маршрутизатор отправит эти данные в «черный ящик» ATM, который содержит все программное/микропрограммное/аппаратное обеспечение, необходимое для помещения данных маршрутизатора в сеть ATM. Этим ящиком может быть модуль CSU или реальный коммутатор ATM с интегрированными функциями CSU. В любом случае этот ящик ATM преобразует данные в 53-битовые ячейки, которые будут передаваться по виртуальному ATM-соединению, заранее установленному между сетью пользователя А и сетью пользователя Б.
ПРИМЕЧАНИЕ
Имейте в виду, что технология ATM использует заранее установленные между точками сети виртуальные каналы.
После прибытия этих ячеек (это произойдет достаточно быстро) в ATM-ящик пользователя Б, модуль CSU или коммутатор они будут снова разобраны в такой формат данных, который сможет распознать маршрутизатор пользователя Б. После того как согласующее оборудование ATM выполнит эту процедуру, оно перешлет данные маршрутизатору, управляющему входящим и исходящим трафиком локальной сети пользователя Б. На этом этапе маршрутизатор поместит данные в локальную сеть Token Ring пользователя Б, расположенную в Колорадо Спрингс. Локальная сеть доставит электронную почту на компьютер пользователя Б, где он может открыть сообщение и просмотреть присоединенный графический файл. Вот и вся процедура передачи сообщения. Хотя этот пример может показаться утрированным, он достаточно наглядно иллюстрирует способ использования технологии ATM.
Резюме
Много организаций имеет локальные сети, которые будут удовлетворять их требованиям в течение многих лет. Простая замена существующих локальных сетей на локальные сети ATM лишь с целью поддержки новой технологии абсолютно лишена смысла. Однако объединение этих локальных сетей с помощью технологии ATM целесообразно. Когда новые организации начинают разворачивать локальные сети в различных местах, следует рассмотреть возможность использования технологии ATM. Через несколько лет технология ATM будет такой же общедоступной, как и обычный телефон. Но сейчас она по-прежнему остается сетью «технофилов» и самой «нежелательной» для руководящего звена (из-за своей стоимости). ATM будет развиваться значительно быстрее ISDN, поскольку за этой технологией пристально следит специально созданная организация - ATM Forum. Нам остается только занять позицию наблюдателя и ожидать.
Без сомнения, ATM будет технологией локальных и глобальных сетей будущего. Целесообразно использовать для передачи данных от одного пользователя к другому ячейки фиксированной длины. В конце концов, какая главная цель любой сети? Мы знаем, что эффективную и продуктивную передачу данных от одной точки к другой можно организовать с помощью многих технологий. Однако мы уже знаем, что ATM является наиболее эффективным и продуктивным способом достижения этого. Поскольку стоимость адаптеров ATM для персональных компьютеров, ATM-коммутаторов, мостов, концентраторов и маршрутизаторов достигла приемлемого уровня, администраторы постепенно полностью перейдут на перспективную технологию.
Все изложение этой главы подводило читателя к выводу о возможности перемещения данных по сети с минимальным участием программного обеспечения. В сетях ATM процессы аппаратного и сервисного обеспечения выполняют подавляющую часть обработки и маршрутизации данных, что способствует столь быстрому и эффективному перемещению данных. Когда различия между локальной или глобальной сетью становятся невыразительными, именно технология ATM решает глубокие противоречия и предоставляет администраторам сети единое технологическое решение для реализации во всех сетевых сегментах. Многие изготовители уже начинают осваивать рынок аппаратного обеспечения и оборудования для ATM. Нет никаких сомнений, что в скором будущем технология ATM станет основной сетевой топологией.
| Главная | Главная по Компьютерным сетям |
Предыдущая | Оглавление | Следующая