Учебно-методическии комплекс дисциплины «Компьютерные сети» для специальности 6М011100 — «Информатика» (стр. 74 )

□  На приемной стороне подуровень ТС определяет границы между ячейками. Если используется подуровень PMD, основанный не на кадрах, а на ячейках, тогда определение границ ячеек, как правило, выполняется путем проверки контрольной суммы заголовка на всей непрерывной последовательности из 40 бит (то есть пяти байтов). Если контрольная сумма совпадает, подуровень ТС решает, что начало ячейки найдено. Если контрольная сумма совпадает у четырех ячеек, считается, что синхронизация установлена, и последующие ячейки передаются уровню ATM.

□  Если используется подуровень PMD, основанный не на кадрах, а на ячейках, тогда, не получив вовремя ячейки от уровня ATM, подуровень сам посылает холостую ячейку, формируя непрерывный поток ячеек. Получающий подуровень ТС не передает холостые ячейки уровню ATM. Холостые ячейки особым образом помечаются в поле типа полезной нагрузки заголовка.

Уровень ATM

При работе протокола IP поверх ATM ATM-ячейки играют роль кадра канального уровня. Структура ATM-ячейки и значение каждого поля ячейки определяются уровнем ATM. Первые 5 байт ячейки составляют заголовок. Остальные 48 байт несут полезную нагрузку. Структура заголовка ATM-ячейки показана на рис. 15.3

Рис. 15.3Формат заголовка АТМ-ячейки

Ниже перечислены поля заголовка АТМ-ячейки.

□  VCI (Virtual Channel Identifier — идентификатор виртуального канала). Определяет виртуальный канал, которому принадлежит ячейка. Как и в большинстве сетевых технологий, использующих виртуальные каналы, идентификатор виртуального канала ячейки транслируется от линии к линии (см. раздел «Ядро компьютерных сетей» в главе 1).

□  РТ (Payload Туре — тип полезной нагрузки). Указывает тип полезной нагрузки, содержащейся в ячейке. Определены несколько типов полезной нагрузки для данных, еще несколько типов полезной нагрузки для управляющих ячеек, а также тип полезной нагрузки для холостых ячеек. (Вспомним, что холостые ячейки иногда бывают нужны физическому уровню для синхронизации.)

□  CLP (Cell-Loss Priority — приоритет отбрасывания ячеек). Бит CLP может устанавливаться источником для разграничения высокоприоритетного и низкоприоритетного трафиков. Если возникает затор и ATM-коммутатору приходится отбрасывать ячейки, при помощи этого бита коммутатор может отфильтровывать ячейки низкоприоритетного трафика.

□  НЕС (Header Error Control — контрольная сумма заголовка). Восемь избыточных битов, позволяющих обнаруживать и исправлять некоторые ошибки в заголовке ячейки.

Виртуальные каналы

Прежде чем источник сможет начать передачу ячеек адресату, ATM-сеть должна установить виртуальный канал (VС) от источника до адресата. Виртуальный канал образуется из линий связи, расположенных между отправителем и получателем. Каждая из линий, входящих в виртуальный канал, идентифицируется собственным номером виртуального канала. При установке или разрыве виртуального канала таблицы трансляции номеров виртуального канала должны обновляться. Как уже отмечалось ранее, в ATM-магистралях Интернета часто применяются постоянные виртуальные каналы, что позволяет избавиться от необходимости устанавливать и разрывать виртуальный канал в динамическом режиме.

Уровень адаптации ATM

Назначение уровня AAL (ATM Adaptation Level — уровень адаптации ATM) заключается в том, чтобы позволить существующим протоколам (например, IP) и приложениям (например, потоковое видео с постоянной скоростью передачи данных) работать поверх ATM-сети. Как показано на рис. 15.4, уровень AAL реализуется только на оконечных точках ATM-сети. Данной оконечной точкой может быть хост (если ATM обеспечивает сквозное соединение от хоста к хосту) или IP-маршрутизатор (если ATM используется для соединения двух 1Р-маршрутизаторов). В этом случае уровень AAL аналогичен транспортному уровню в стеке протоколов Интернета.

Рис. 15.4Уровень AALреализуется только на конечных точках ATM-сети

Несколько версий уровня AAL были стандартизированы международным союзом телекоммуникаций (ITU) и ATM-форумом. Ниже приводятся некоторые наиболее важные варианты уровня AAL и поддерживаемые ими модели обслуживания ATM:

У уровня AAL есть собственные поля в заголовке. Как видно из рис. 15.5, эти поля занимают небольшую часть поля полезной нагрузки АТМ-ячейки.

□  AAL 1 — для обслуживания с постоянной битовой скоростью (CBR) и эмуляции цепи;

□  AAL 2 — для обслуживания с переменной битовой скоростью (VBR);

□  AAL 5 — для передачи данных (например, 1Р-дейтаграмм).

Рис. 15.5AAL-поляв поле полезной нагрузки АТМ

Структура AAL

Уровень AAL состоит из двух подуровней: SAR (Segmentation And Reassembly — сегментация и повторная сборка) и CS (Convergence Sublayer — подуровень конвергенции). Как показано на рис. 15.6, подуровень SAR располагается сразу над уровнем ATM, а подуровень CS — между пользовательским приложением и подуровнем SAR. Данные более высоких уровней (например, IP-дейтаграмма) сначала дает ATM-сеть, выходным маршрутизатором.

Входной маршрутизатор выполняетследующие действия.

1.  Маршрутизатор изучает адрес получателя дейтаграммы.

2.  С помощью таблицы маршрутизации входной маршрутизатор определяет IP-адрес выходного маршрутизатора (то есть следующего маршрутизатора на пути дейтаграммы).

3. Чтобы доставить дейтаграмму к выходному маршрутизатору, входной маршрутизатор рассматривает ATM как еще один протокол канального уровня. Чтобы передать дейтаграмму следующему маршрутизатору, необходимо определить его физический адрес. Как отмечалось в разделе «Адресация в локальных сетях и протокол ARP», определение физического адреса осуществляется при помощи протокола ARP. В частности, входной маршрутизатор по 1Р-адресу выходного маршрутизатора находит в ARP-таблице его АТМ-адрес.

4.  Протокол IP входного маршрутизатора передает дейтаграмму канальному уровню (то есть ATM) вместе с ATM-адресом выходного маршрутизатора.

Рис. 15.6. ATM-сеть в центре магистрали Интернета

После того как выполнятся эти четыре действия, ответственность по перемещению дейтаграммы передается от протокола IP протоколу ATM. Протокол ATM должен переместить дейтаграмму узлу с ATM-адресом, полученным на шаге 3. Эта задача распадается на две подзадачи.

□ Нахождение идентификатора виртуального канала, ведущего к получающему узлу АТМ-сети.

□ На передающей стороне виртуального канала (то есть на входном маршрутизаторе) дейтаграмму необходимо разбить на ячейки, а на приемной стороне виртуального канала (то есть на выходном маршрутизаторе) ее следует вновь собрать.

Первая из этих задач проста. Интерфейс на передающей стороне поддерживает таблицу соответствий ATM-адресов и идентификаторов виртуального канала. Поскольку мы предполагаем, что виртуальный канал постоянный, эта таблица не изменяется со временем и не может устареть. (Если бы виртуальный канал не был постоянным, тогда для динамической установки и разрыва виртуального канала потребовался бы сигнальный протокол ATM.) Вторая задача заслуживает более пристального рассмотрения. Один из методов заключается в том, чтобы использовать IP-фрагментацию, обсуждавшуюся в подразделе «Фрагментация IP-дейтаграмм» раздела «Интернет-протокол» главы 4. При этом передающий маршрутизатор должен сначала разбить оригинальную дейтаграмму на отдельные фрагменты размером не более 48 байт, чтобы каждый фрагмент поместился в поле полезной нагрузки ATM-ячейки. Но у данного метода есть один существенный недостаток: каждая IP-дейтаграмма, как правило, содержит 20-байтовый заголовок, так что в ATM-ячейке, переносящей фрагмент, будет 25 байт накладных расходов и только 28 байт полезной информации. Для предоставления более эффективного способа фрагментации и повторной сборки дейтаграммы используется уровень AAL5.

Вспомним, что протокол IP входного маршрутизатора передает дейтаграмму уровню ATM вместе с ATM-адресом выходного маршрутизатора. ATM-протокол на входном маршрутизаторе по ATM-адресу получателя находит идентификатор ведущего к нему виртуального канала. Из IP-дейтаграммы уровень AAL5 формирует АТМ-ячейки по следующей схеме.

1. Дейтаграмма инкапсулируется в единицу обмена подуровня CPCS.

2. Единица обмена подуровня CPCS разбивается на 48-байтовые фрагменты. Каждый фрагмент помещается в поле полезной нагрузки АТМ-ячейки.

3.  Во всех ячейках, кроме последней, третий бит поля РТ устанавливается на 0. В последней ячейке он устанавливается в 1.

Затем уровень AAL5 передает ячейки уровню ATM. Уровень ATM устанавливает значения поля идентификатора виртуального канала и бит приоритета отбрасывания ячеек (CLP), после чего передает каждую ячейку подуровню ТС. Для каждой ячейки подуровень ТС вычисляет контрольную сумму заголовка и помещает ее в поле НЕС. Далее подуровень ТС передает ячейку подуровню PMD.

После этого ATM-сеть перемещает каждую ячейку по сети к получателю, используя ATM-адрес. На каждом ATM-коммутаторе между ATM-отправителем и ATM-получателем ATM-ячейка обрабатывается физическим уровнем ATM и уровнем ATM, но не уровнем AAL. Как правило, на каждом коммутаторе транслируется идентификатор виртуального канала, после чего контрольная сумма заголовка вычисляется заново. Прибывающие к ATM-получателю АТМ-ячейки направляются в AAL-буфер, выделенный для определенного виртуального канала. Затем с помощью бита AALIndicate, указывающего на последнюю ячейку, восстанавливается единица обмена подуровня CPCS. Наконец, IP-дейтаграмма извлекается из единицы обмена подуровня CPCS и передается вверх по стеку протоколов уровню IP.

2. Frame Relay

В данном разделе мы обсудим две сквозные технологии глобальных сетей (Wide-Area Network, WAN), а именно стандарты Х.25 и Frame Relay (ретрансляция кадров). Появившийся в начале 80-х годов и пользовавшийся популярностью в Европе вплоть до середины 90-х, стандарт Х.25 представляет собой первую публичную технологию коммутации пакетов. Технология Frame Relay, преемница стандарта Х.25, является другой публичной технологией коммутации пакетов, популярной в Северной Америке на протяжении 90-х годов.