PROJEKTOWANIE I BUDOWA SIECI KOMPUTEROWYCH Wykład VII dla studentów „Informatyki stosowanej” sem. VII Specjalizacja SIECI Prowadzący: Prof. dr hab. inż. Jerzy Lipski e-mail lipski@archimedes.pol.lublin.pl

Technologia sieciowa ATM ATM (ang. Asynchronous Transfer Mode) jest szerokopasmową technologią komunikacyjną, która wykorzystywana jest do przesyłania danych interakcyjnych, różnej wielkości plików, transmisji głosu, a także sygnału wizyjnego. Standard ATM może być stosowany zarówno w sieciach lokalnych LAN, miejskich MAN jak i rozległych WAN. Połączenie pomiędzy odbiorcą a nadawcą, tworzone jest na podstawie informacji zawartej w przesyłanych komórkach informacyjnych (ang. cell) o jednakowych rozmiarach.

Architektura ATM Model architektury ATM składa się z trzech warstw: fizycznej - definiującej funkcje związane z dostępem do medium transmisyjnego; ATM - określającej format komórki oraz funkcje zapewniające niezawodny transfer komórek, bez względu na typ usługi; AAL (ang. ATM Adaptation Layer - AAL) - adaptacyjnej, obejmującej funkcje zależne od typu realizowanej usługi, które określają sposób konwersji informacji z warstw wyższych do postaci komórek ATM,

Architektura ATM oraz płaszczyzn: użytkownika - pełniącej funkcje transferu informacji użytkownika oraz sterowania przepływem strumieni tych informacji, itp.; sterowania - odpowiedzialnej za realizacje zgłoszeń; w płaszczyźnie tej zawarte są funkcje sygnalizacyjne odpowiedzialne za ustanawianie, zarządzanie i rozłączanie połączeń; zarządzania - realizującej funkcje nadzoru warstwą (zarządzanie zasobami oraz parametrami obiektów istniejących w protokole) i nadzoru płaszczyzną (koordynacja miedzy płaszczyznowa).

Warstwy ATM

Funkcje warstw Funkcje wyższych warstw ISO Wyższe warstwy ISO Podwarstwa zbieżności CS AAL Podwarstwa segmentacji i składania SAR Sterowanie przepływem informacji Generacja i wydzielanie nagłówka Translacja identyfikatora ścieżki logicznej/kanału logicznego Multipleksacja i demultipleksacja komórek   ATM Dopasowywanie szybkości transmisji komórek Generowanie i weryfikacja nagłówka komórki Wydzielanie komórek ze strumienia bitów Adaptacja ramki transmisyjnej Generowanie i odtwarzanie ramki transmisyjnej TC Warstwa fizyczna Realizacja podstawy czasu Funkcje łącza fizycznego PM

Rodzaje interfejsów fizycznych UNI (ang. User-to-Network Interface) - styk użytkownik-sieć - określający zasady połączenia użytkownika z siecią ATM. Istnieją przy tym dwa rodzaje interfejsów UNI: - prywatny UNI (ang. private UNI)- odnosi się do styku pomiędzy użytkownikiem, a przełącznikiem ATM, należącym do tej samej korporacji co użytkownik publiczny; - UNI (ang. public UNI) wykorzystywany jest, gdy użytkownik lub sieć prywatna łączy się z publiczną siecią ATM. NNI (ang. Network-to-Network Interface lub Node-to-Node Interface) - styk międzywęzłowy opisujący zasady łączenia przełączników ATM i odpowiadający głównie za zarządzanie ich współdziałaniem. W przypadku NNI możemy także wyróżnia dwa rodzaje styków: - NNI (ang. private NNI) – prywatny, dotyczący przełączników w prywatnych sieciach ; - publiczny NNI (ang. public NNI) - stosowany w sieciach publicznych.

Protokoły związane ze stykami ILMI (ang. Integrated Local Management Interface) protokół odpowiedzialny jest za autokonfigurację wielu parametrów protokołu ATM, np. wyznaczanie adresów serwerów inicjalizujących różne protokoły sieciowe ATM czy też określanie adresów ATM stacji końcowych. Mechanizm rejestracji adresów ATM w standardzie ILMI pozwala przełącznikom ATM rezerwować początkową cześć adresu stacji końcowych, podczas gdy pozostała cześć stanowi unikatowy 48-mio bajtowy adres MAC stacji. Protokół ten umożliwia administratorowi sieci kontrole rezerwowanych adresów. PNNI (ang. Private Network-to-Network Interface) protokół definiuje zbiór reguł dynamicznego routingu oraz sterowania, obejmujących zasady ustalania połączenia z gwarancją jakości usług QoS, z uwzględnieniem dostępnej w danej chwili przepustowości, obciążenia sieci i średniego opóźnienia transmisji. Protokół PNNI umożliwia przełącznikom ATM wymianę informacji o dostępnych adresach w sąsiednich przełącznikach oraz metryk QoS, wykorzystywanych przy określaniu parametrów kontraktu nowego połączenia.

Rodzaje połączeń w sieci ATM PVC (ang. Permanent Virtual Connection) - połączenie zestawiane jest na stałe, niezależnie od tego czy jest wykorzystywane do transmisji. Wartości identyfikatorów połączenia ustala administrator sieci, który też ustanawia i zamyka połączenie; SPVC (ang. Soft-Permanent Virtual Connection) - różni się od stałego tym, że połączenie jest ustalane tylko na czas przesyłania danych, ale wartości identyfikatorów połączenia są z góry nadane przez administratora sieci; SVC (ang. Switched Virtual Connection) - połączenie zestawiane jest tylko na czas przesyłania danych. Wartości identyfikatorów połączenia ustalane są podczas ustanawiania połączenia.

Kanały i ścieżki wirtualne Zgodnie z koncepcją ATM pomiędzy stacjami źródłową a docelową zestawiane jest logiczne połączenie zwane kanałem wirtualnym VCC (ang. Virtual Channel Connection). Zestaw kanałów o wspólnym węźle docelowym tworzy tzw. wirtualną ścieżkę VPC (ang. Virtual Path Connection). W komutatorze ATM ma więc miejsce multipleksacja statystyczna poszczególnych kanałów. Kanały i ścieżki wirtualne są rozróżniane przez części adresowe VPI (ang. Virtual Path Identifier - 12-to (w NNI) lub 8-mio (w UNI) bitowe identyfikatory w zależności od wersji styku ATM) i VCI (ang. Virtual Channel Identifier - 16-to bitowy identyfikator) umieszczone w nagłówku komórki.

Warstwa fizyczna ATM Warstwa fizyczna ATM została podzielona na dwie podwarstwy: podwarstwę PM (ang. Physical Medium Sublayer) określającą charakterystyki medium transmisyjnego, parametry nadajnika, odbiornika itp., podwarstwę TC (ang. Transmision Convergence) służącą dopasowaniu otrzymanego ciągu bitów do struktury komórek ATM, określaniu granicy poszczególnych komórek, sprawdzaniu poprawności transmisji (pole HEC), oraz generowaniu i usuwaniu komórek warstwy fizycznej.

Struktura komórki ATM W standardzie ATM dane przesyłane są w postaci komórek o stałym, wynoszącym 53 bajty rozmiarze. Składają się one z 5-cio bajtowego nagłówka oraz 48-u bajtów danych (ang. payload). Ich stała długość powoduje, że sieć ATM jest przystosowana do transportu różnorodnych protokołów komunikacyjnych i usług. Jednocześnie fakt jednakowej długości komórek informacyjnych daje możliwość przydzielenia aplikacjom takiego pasma przesyłania, jakie jest im niezbędne, a w razie potrzeby zmianę jego zakresu

Struktura komórki ATM 8 7 6 5 4 3 2 1 bit/oktet GFC VPI VCI PT CLP HEC Format nagłówka komórki ATM dla styku UNI, użytkownik - sieć 8 7 6 5 4 3 2 1 bit/oktet VPI VCI PT CLP HEC Format nagłówka komórki ATM dla styku NNI, sieć - sieć

Oznaczenia informacji nagłówkowych GFC (ang. Generic Flow Control) - pole kontroli dostępu. Pole GFC jest używane tylko na styku użytkownik-sieć. W interfejsie NNI nie występuje. Służy do kontroli przepływu danych od stacji użytkownika do sieci ATM oraz zapobieganiu krótkotrwałym przeciążeniom na tym styku. Pole to nie jest związane z dalszą częścią nagłówka, dlatego nie może być używane do kontroli przepływu w poszczególnych ścieżkach czy kanałach. VPI (ang. Virtual Path Identifier) - identyfikator ścieżki logicznej VPI, w zależności od rodzaju styku UNI czy NNI, ma długość 8 lub 12 bitów. VCI (ang. Virtual Channel Identifier) - identyfikator kanału logicznego VCI, łącznie z poprzednim polem, służy do wyznaczania drogi przesyłania komórki. Długość tego pola jest identyczna dla obu rodzajów interfejsów styku. PT (ang. Payload type) - typ danych, określa jakiego typu dane są przesyłane w danej komórce, np. wartość "000" wskazuje na dane użytkownika. W przypadku danych sieci pole to przenosi informacje potrzebne do zarządzania oraz przeprowadzenia określonych operacji. CLP (ang. Cell-Loss Priority) - bit priorytetu. Wartość "1" oznacza niski priorytet i taka komórka może ulec zniszczeniu w zależności od stanu sieci, np. przy zatłoczeniu. Bit CLP może być określany przez użytkownika lub usługę sieciową. Komórki przenoszące dane CBR mają zawsze wysoki priorytet CLP="0". Wiele usług VBR ma niskie wymagania co do jakości transmisji i komórki z ich danymi mogą mieć ustawiony bit CLP na "1". Poziom jakości transmisji jest określany przy ustalaniu połączenia, przy czym w trakcie trwania transmisji może ulec zmianie. HEC (ang. Header-Error-Control) - pole kontrolne. HEC w odróżnieniu od pozostałych pól nagłówka, ustawianych w warstwie ATM, określane jest w warstwie fizycznej i służy do sprawdzania poprawności transmisji, a także korekcji błędów. Generowane jest na podstawie pierwszych 32-ch bitów nagłówka według wielomianu generującego: x8+x2+x+1.

Funkcje warstwy ATM Warstwa ATM odpowiada za ustawienie połączenia, ustalenie parametrów przepływu oraz jego kontrole. Do rozróżniania połączeń służą wskaźniki ścieżek VPI oraz kanałów VCI. Dwa różne kanały w dwóch różnych ścieżkach mogą mieć identyczny wskaźnik kanału VCI. Dlatego dopiero oba wskaźniki jednoznacznie określają połączenie. Wartość VPI zmieniana jest w miejscu zakończenia ścieżki (np. komutator ścieżek), a VCI w miejscu zakończenia kanału. Dlatego z definicji ścieżki i kanału wynika, że wraz ze zmianą VCI następuje zmiana VPI.

Warstwa adaptacyjna ATM W skład warstwy adaptacyjnej AAL wchodzą: podwarstwa CS (Convergence Sublayer), która zależy od wybranej usługi, jakie prowadzi poprzez punkty udostępniania usług AAL-SAP, będące adresami aplikacji. podwarstwa SAR (Segmentation And Reassembly)- segmentująca pakiety PDU z podwarstwy CS i składająca komórki warstwy ATM w pakiety CS PDU

Przydatne linki http://www.technologie.pl/ http://www.atmforum.com/atmforum/specs/approved.html http://www-comm.itsi.disa.mil/atm/index.html http://www.cis.ohiostate.edu/~jain/refs/atm_refs.htm http://www.atmdigest.com/