Технология эмуляции локальной сети — LANE

Учитывая, что продукты и услуги ATM становятся в настоящее время все более доступными для широкого круга пользователей, менеджеры по информацион­ным технологиям ищут пути обновления сетей своих организаций. Менеджеры и администраторы сетей хотели бы сделать такую модернизацию направленной на интеграцию с технологией ATM и контролируемой на всех этапах построения новой сети. Такая модернизация выгодна тем, что обеспечивает все достоинства технологии ATM с сохранением наилучших, наработанных в процессе долгой эксплуатации, качеств существующих сетей. Для плавной интеграции техноло­гии ATM с существующими сетями и сетевыми технологиями Форум ATM раз­работал спецификацию, названную эмуляцией локальной сети (LAN Emulation, LANE). Дело в том, что многие сетевые приложения, операционные системы, программно-аппаратные комплексы контроля за сетью и т. д. неспособны непос­редственно работать с технологией ATM. В то же время пользователи, хотя и заинтересованы во внедрении ATM, не могут сразу же отказаться от существу­ющей сетевой инфраструктуры и наработанных приложений.

Основу метода, предложенного Форумом ATM для решения этой проблемы, составляет упаковка кадров Ethernet в ячейки ATM без изменения специфика­ций существующих драйверов и интерфейсов. При использовании такого метода не требуется обновление существующих приложений, так как они смогут про­зрачно работать с сетью ATM как с традиционной локальной сетью. Применяя оборудование, поддерживающее технологию LANE, можно уже сегодня гибко адаптировать существующие сети к передовой технологии ATM. На рис. 16.19 показана схема упаковки IP-дейтаграмм с использованием технологий LANE и Классический IP.

Технология эмуляции локальной сети использует ATM для взаимодействия между сетями. Она регламентирует соединения между конечными станциями ATM, функционируя на канальном уровне эталонной модели OSI в соответст­вии с существующими стандартными протоколами локальных сетей. Программ­ное обеспечение LANE совместимо с протоколами сетевого уровня (IP и IPX) и ориентировано на установление коммутируемого виртуального соединения между конечными станциями, поддерживающими LANE и нуждающимися в обмене данными. Благодаря этому любой протокол сетевого уровня, отвечающий требованиям модели OSI, может передавать пакеты по сети ATM без каких-либо дополнительных настроек. Это, в свою очередь, позволяет пользователям рабо­тать со своими приложениями в сети ATM так же, как и в традиционной локаль­ной сети.

Технология эмуляции локальной сети предусматривает управление промежу­точными устройствами в сети: маршрутизаторами, коммутаторами и т. д. За счет этого она позволяет использовать технологию ATM в качестве базовой сети для локальных сетей, построенных на этих устройствах.

То, что для согласования ATM с традиционными локальными сетями и их эмуляции потребовался специальный тщательно разработанный стандарт, не­удивительно. ATM в корне отличается от существующих технологий локальных сетей. ATM ориентирована на установление соединения, по которому и про­исходит обмен данными между двумя конечными станциями, а большинство функционирующих сегодня локальных сетей работают без установления соеди­нения.

Хотя многие производители могли бы самостоятельно предложить средства обеспечения необходимого взаимодействия, большинство пользователей (реаль­ных или потенциальных заказчиков) предпочитают стандартизованные решения. Поэтому Форум ATM проделал большую работу по стандартизации механизмов взаимодействия с существующими сетями. В частности, был выработан ключе­вой интерфейс LUNI (LAN Emulation User Networks Interface). Этот интерфейс позволяет подключенным к сети АТМ-устройствам и граничным устройствам ATM/LAN контролировать виртуальные соединения, требующиеся для переда­чи. Кроме того, он позволяет эмулировать режим без установления соедине­ния — по сути, в этом и состоит LAN Emulation.

Технология LANE предусматривает также создание виртуальной локальной сети (эмулируемой сетью ATM). При этом наиболее интенсивно обмениваю­щиеся между собой пользователи могут быть объединены в одну виртуальную локальную сеть. Кроме того, для более эффективного использования полосы пропускания технология LANE позволяет создавать в одной сети ATM несколь­ко виртуальных локальных сетей.

Пользователи могут быть объединены в сеть по какому-либо признаку, на­пример, использованию протокола IP или IPX. Такая «сегментация» позволяет изолировать различные группы пользователей друг от друга. По аналогии с ло­гической подсетью, образуемой классическим IP, эмулированная локальная сеть образует логический сегмент, в состав которого входят объединенные через ма­гистраль ATM конечные станции, которые могут принадлежать к различным эмулируемым сетям (рис. 16.20).

В соответствии со спецификацией LANE 1.0, «основная цель технологии эму­ляции локальной сети состоит в том, чтобы позволить существующим приложе­ниям получить доступ к сети ATM с помощью стандартных стеков протоколов, как если бы они работали в традиционных локальных сетях».

Чтобы сделать стандартизованную технологию доступной как можно скорее, при проектировании первой версии LANE Форум ATM несколько сузил набор предоставляемых возможностей. LANE 1.0 определяет схему, построенную по архитектуре клиент-сервер, которая подробно описывает, как клиент (LAN Emu­lation Client, LEC) взаимодействует с сервисом LANE через интерфейс UNI. Однако эта спецификация не определяет детали реализации различных функ­ций внутри самого сервиса LANF

Средства эмуляции локальных сетей функционируют поверх одного из двух стандартных интерфейсов — UNI 3.0 или UNI 3.1. Напомним, что интерфейс UNI регламентирует формирование коммутируемых виртуальных соединений, а также способы регистрации сетевыми устройствами своих адресов на коммута­торе. «Участники» технологии LANE (клиенты и сервера) должны зарегистри­роваться при помощи интерфейса UNI до того, как они начнут выполнять свои функции в эмулированных сетях.

Спецификация LANE 1.0 состоит из двух основных составляющих:

q Клиента (LEC);

q Набора услуг эмуляции локальной сети, который, в свою очередь, состо­ит из:

o сервера эмуляции (LAN Einulation Server, LES),

o сервера широковещательных и нераспознанных сообщений (Broadcast and Unknown Server, BUS),

o сервера конфигурации LANE (LAN Emulation Configuration Server, LECS).

На рис. 16.21 показана общая схема взаимодействия перечисленных выше основных составляющих технологии LANE.

Связь 1 (рис. 16.21) происходит при получении клиентом от сервера конфи­гурации LECS адреса сервера LES. Связь 2 задействуется в том случае, когда клиенту требуется выслать серверу LES запрос для определения возможности подключения к эмулированной локальной сети и получения о ней необходимой информации. Связь 3 необходима для предоставления сервером BUS услуг ши­роковещательной и групповой рассылки всем устройствам в эмулированной ло­кальной сети.

Перечисленный набор услуг эмуляции локальной сети может быть реализо­ван как централизованно, на одной из конечных станций или коммутаторе ATM, так и распределенным образом — на нескольких устройствах. Сервера могут дублироваться в сети, обеспечивая резервирование и повышая, тем самым, на­дежность.

Версия LANE 1.0 гарантирует взаимодействие всех стандартных реализаций серверов LES, но способы этого взаимодействия не регламентированы. Вторая версия LANE определяет протокол взаимодействия серверов, повышая таким образом надежность и масштабируемость эмулированных сетей.

Версия LANE 2.0 позволит уменьшить широковещательный трафик и сможет поддерживать до двух тысяч пользователей в одной эмулированной локальной сети. В этой версии станет возможным включение в эмулированную локальную сеть до двадцати серверов LES с организацией связи между ними и взаимным резервированием. Вторая версия полностью совместима с первой, повышая спо­собность к взаимодействию, масштабируемость и качество обслуживания.

Концепция LANE

На рис. 16.22 показано соответствие между различными уровнями моделей OSI, ATM и LANE. Как видно из рис. 16.22, основные функции эмуляции локальных сетей выполняются на уровне LAN Emulation. По своим функциональным воз­можностям этот уровень соответствует канальному уровню эталонной модели OSI. В модели ATM этот уровень занимает промежуточное место между уров­нем адаптации ATM AAL5 и верхними уровнями модели ATM. Уровень адап­тации AAL5 выбран в связи с его наибольшей эффективностью при передаче данных и простотой реализации. На уровне LAN Emulation реализуются функ­ции серверов LES, LECS и BUS.

Анализируя модели ATM и OSI более детально, давайте посмотрим, как опи­санное выше разделение на уровни отражается в сетевых устройствах: устройст­вах ATM, устройствах, соединяющих сеть ATM и локальные сети, и устройствах локальной сети. Технология эмуляции локальной сети как бы создает некий транслирующий уровень между устройствами ATM и устройствами традицион­ной локальной сети (рис. 16.23).

Рассмотрим различия между уровнями конечной станции в сети ATM и ко­нечной станциии в локальной сети. Напомним, что уровень ATM управляет заголовком ячейки — он принимает единицы данных с верхних уровней, добав­ляет к ним заголовки и помещает сформированные ячейки на физический уро­вень. При обратном процессе ячейки ATM поступают с физического уровня, у них удаляется заголовок, а оставшиеся 48 байт передаются протоколам верхнего уровня. Уровень адаптации ATM (AAL5 на рис. 16.23) расположен выше уровня ATM и отвечает за сегментацию пользовательских данных на блоки по 48 байт. После того как ячейки достигают получателя, данные собираются из отдельных фрагментов и передаются верхним уровням.

Из рис. 16.23 видно, что уровень LAN Emulation располагается выше уровня адаптации AAL5 в иерархии протоколов. Это позволяет скрыть все процессы установления виртуальных соединений от протоколов верхних уровней и при­ложений и спроектировать МАС-адресацию на виртуальные соединения. В ре­зультате протоколы выше уровня LAN Emulation считают, что они работают в традиционных локальных сетях.

При организации связи сети ATM и локальной сети важное место занимает преобразователь ATM/LAN. В общем случае в качестве него выступает обычный коммутатор локальной сети, имеющий порты ATM и поддерживающий техноло­гию эмуляции локальной сети. Для более глубокого понимания процессов, про­исходящих в этом устройстве, приведенный выше рис. 16.23 можно представить в несколько ином виде (рис. 16.24). Идентификатор клиента LECID будет рас­смотрен ниже.

Можно еще более детализировать процесс преобразования информации на участке между блоками Ethernet LANE и AAL SAR (следуя обозначениям на рис. 16.24). На рис. 16.25 показано преобразование и размещение информации из кадров Ethernet в ячейки.

На рис. 16.26 показан пример сети, в которой реализована технология LANE. Так как сеть ATM «замаскирована» под классическую локальную сеть, комму­татор ATM/LAN с поддержкой LANE может применять стандартные технологии коммутации прозрачно для протоколов верхних уровней. При этом не требуются изменение конфигурации или настройка персональных компьютеров, подклю­ченных к сети. А для повышения производительности сервера могут подклю­чаться к сети ATM напрямую. В такой сети эмуляция локальной сети должна быть реализована на сетевых адаптерах серверов и граничном коммутаторе (коммутатор ATM/LAN с поддержкой LANE на рис. 16.26).

Как уже упоминалось, технология LANE базируется на архитектуре клиент-сервер. При этом локальная сеть, образованная в процессе эмуляции, рассмат­ривается как состоящая из набора услуг (сервисов) LANE и клиентов, взаимодействующих с помощью интерфейса LUNI (рис. 16.27).

Клиент в технологии LANE реализуется комбинацией программных и аппа­ратных агентов, встроенных в сетевые устройства, и предназначается для пере­дачи данных, разрешения адресов и выполнения ряда контрольных функций. Каждое сетевое устройство может поддерживать несколько функциональных об­разов клиента, тем самым допускается существование нескольких эмулирован­ных локальных сетей в одной физической сети. Например, поддерживающий технологию ATM маршрутизатор, который управляет трафиком между двумя эмулированными локальными сетями (возможно, виртуальными), должен для этого поддерживать как минимум два образа клиента LANE.

В то время как для традиционных локальных сетей поддержка широкове­щания не является существенной проблемой, технология ATM поддерживает только два типа соединения: точка-точка (единичный трафик) и точка-группа (групповой или широковещательный трафик). Для решения этой проблемы сер­вера LES и BUS работают совместно для передачи единичного и широковеща­тельного трафика.

Сервер LES управляет механизмом разрешения адресов и обрабатывает кон­трольную информацию. Его основная задача заключается в регистрации и опре­делении соответствия между MAC- и АТМ-адресами устройств. Сервер BUS разработан для передачи широковещательного трафика, например, формируемо­го запросами протокола ARP стека TCP/IP или протоколом SAP в сетях Novell NetWare. Кроме того, этот сервер обрабатывает весь групповой трафик.

Обычно, функции серверов LES и BUS объединяются в одном устройстве, хотя такая конфигурация и выходит за рамки первой версии спецификации LANE.

Сервер LECS отвечает за динамическое присоединение различных клиентов LANE к отдельным эмулированным локальным сетям. Присоединение может выполняться либо с учетом физического расположения клиента, либо логиче­ски. Один сервер LECS может управлять всей конфигурационной информацией даже для очень больших сетей ATM. Это связано с тем, что он используется только в начальный период работы клиентов в эмулированной локальной сети.

Клиенты LANE взаимодействуют с набором сервисов LANE при помощи двух различных типов виртуальных соединений (VCC): контрольных соеди­нений и соединений данных. Первые передают административные сообщения, например, запросы на начальную конфигурацию и адреса других клиентов. Со­единения данных служат для обработки всех остальных видов взаимодействия. В основном, они связывают клиентов друг с другом для прямой передачи дан­ных, а также соединяют клиентов с сервером BUS для передачи широковеща­тельных и групповых сообщений.

Оба типа виртуальных соединений могут работать как через динамически устанавливаемые коммутируемые виртуальные соединения, так и через постоян­ные виртуальные соединения. Кроме того, могут одновременно использоваться и те, и другие соединения.

Чтобы обрисовать общую схему совместной работы компонентов LANE, рас­смотрим последовательность событий, происходящих с момента первоначально­го подключения клиента к сети ATM для обмена данными с другими клиентами. Обычно, процесс начинается с того, что клиент инициирует взаимодействие с сервером конфигурации LECS и сообщает о своем желании подключиться к эмулированной локальной сети. Затем клиент должен получить конфигурацион­ную информацию от сервера LECS для подключения к эмулированной сети. Спецификация LANE предлагает различные варианты обнаружения сервера LECS (рис. 16.28):

q Клиент может использовать так называемые «широко известные адреса». Теоретически, такой подход является очень элегантным и простым в реа­лизации. Он предназначается для управления конфигурацией множества клиентов. Однако такие адреса и их форматы были определены для ис­пользования в будущих спецификациях сигнальных сообщений техноло­гии ATM, и в настоящее время (для первой версии LANE) их применение вызывает некоторые трудности. Ожидается, что этот подход будет, в пол­ной мере реализован в последующих версиях;

q Клиент может послать запрос протокола ILMI коммутатору ATM, к кото­рому он подключен. Такой подход требует, чтобы сетевой администратор указал адрес сервера LECS на каждом коммутаторе. В настоящее время это наиболее подходящий метод обнаружения сервера, так как он требует настройки только коммутаторов ATM, а не конечных станций, мостов, маршрутизаторов и других устройств, реализующих функции клиента LANE в сети;

q Клиент может использовать заранее предопределенное виртуальное со­единение. Такой подход требует предварительной настройки соединения к серверу LECS для каждого интерфейса ATM в сети. При этом требуется поддержание большого количества виртуальных соединений, значитель­ная часть из которых может простаивать;

q Клиент может вообще не пользоваться услугами сервера LECS, если ему напрямую указан АТМ-адрес сервера LES;

q После того как клиент обнаружил сервер LECS, он устанавливает с ним виртуальное соединение и передает некоторую информацию, а именно: свои ATM- и МАС-адреса, тип локальной сети, в которой он работает, и максимальный размер кадра. После получения этих данных сервер LECS отвечает информацией, в которой указывает текущий тип локальной сети, текущий максимальный размер кадра и АТМ-адрес сервера LES.

Следует отметить, что первая версия спецификации LANE не указывает, как сервер LECS должен управлять своей базой данных. Этот вопрос остается «на совести» конкретных реализаций технологии LANE и администраторов, внедря­ющих их в жизнь.

После того как клиент получает АТМ-адрес сервера LES, он устанавливает с ним виртуальное соединение. После получения сервером LES запроса на уста­новление соединения от клиента, он определяет его адрес ATM из служебной части сообщения-запроса. Обычно, сервер LES добавляет очередной клиент в качестве листа при схеме соединения точка-группа, в котором он сам является корнем (рис. 16.29).

После этого клиент регистрирует свои ATM- и МАС-адреса, и сервер LES выделяет ему идентификатор (LECID). С этого момента клиент может устанав­ливать соответствие между MAC- и АТМ-адресами других устройств в сети. Первый адрес, который ему нужен, — это адрес сервера широковещания BUS. Клиент посылает запрос LE ARP (LAN Emulation Address Resolution Protocol) серверу LES об АТМ-адресе соответствующему МАС-адресу, все биты которого установлены в единицу (то есть широковещательный адрес в локальной сети). Сервер LES отвечает АТМ-адресом сервера BUS. Вопросы получения сервером LES адреса сервера широковещания выходят за рамки спецификации LANE, но они, очевидно, не возникают в том случае, когда функции этих серверов совме­щены в одном устройстве.

Существует два типа клиентов LANE: клиент-посредник (прокси-клиент) и простой клиент. Первый предоставляет МАС-адрес устройства, отличного от себя самого. Иными словами, он работает как мост. Второй тип клиента — это устройство, которое имеет собственный МАС-адрес. Спецификация LANE 1.0 позволяет серверам различать типы клиентов для повышения эффективности процесса разрешения адресов. В этом случае сервер управляет двумя соединени­ями точка-группа, одно из которых предназначено для клиентов-посредников, а второе — для обычных клиентов (рис. 16.30). Клиент во время подключения к эмулированной локальной сети может идентифицировать себя как посредник.

Когда поступает сообщение LE ARP, сервер LES проверяет свою адресную таблицу и отвечает с указанием соответствующего АТМ-адреса, если он присут­ствует в таблице. Если поиск не дал результата, сервер может предположить, что полученный МАС-адрес ассоциируется с посредником, и передать запрос LE ARP ему.

После того как клиент узнал адрес сервера BUS, он устанавливает с ним виртуальное соединение. Как и сервер LES, сервер широковещания обычно до­бавляет клиент в качестве листа в соединение точка-группа. Сервер широкове­щания BUS участвует в передаче как единичных, так и широковещательных или групповых сообщений. Клиент может использовать свою связь с сервером BUS для широковещательной передачи отдельных кадров всем станциям в эмулиро­ванной локальной сети. Но это может произойти только после того, как сервер LES обнаружит неизвестные АТМ-адреса получателей и выполнит процедуры, необходимые для установления прямых соединений.

После того как клиент получит кадр канального уровня для передачи его по сети, он может узнать тип кадра по первому биту МАС-адреса получателя в этом кадре. Кадр может иметь единичную (первый бит равен нулю) или широ­ковещательную/групповую адресацию (первый бит равен единице).

На рис. 16.31 показан поток сообщений в сети ATM при широковещательной передаче данных. Схему ее работы можно представить пошагово. Клиент пере­дает широковещательный или групповой кадр серверу BUS через установленное виртуальное соединение (шаг 1). Затем сервер BUS передает кадр всем листьям данного соединения типа точка-группа, то есть все клиенты в эмулированной локальной сети получат этот кадр (шаг 2).

Если сервер BUS получает два широковещательных/групповых кадра одно­временно, он помещает один из них в свой буфер на время отправки другого. Такой подход делает невозможным смешивание ячеек, принадлежащих различ­ным кадрам данных, что недопустимо, так как уровень адаптации AAL5 может собирать из ячеек только один кадр в определенный момент времени.

Протокольная информация в заголовке каждого кадра однозначно идентифи­цирует клиент, который был инициатором широковещания. Эта информация является идентификатором клиента (LECID), присвоенным сервером LES. Для ускорения обработки широковещательных кадров клиент проверяет идентифи­катор каждого входящего кадра и, если кадр предназначается ему, приступает к работе с этим кадром немедленно. Иначе, он просматривает адрес получателя. Обычные клиенты сохраняют только те кадры, чей МАС-адрес получателя со­впадает с их собственным адресом, а клиенты-посредники сохраняют все груп­повые кадры.

Сервера BUS разработаны для обработки небольшого объема широкове­щательного трафика, например трафика, генерируемого протоколами ARP или SAP. Однако с большим объемом широковещательного трафика сервер BUS может не справиться. Например, предположим, что клиенту необходимо пере­давать по эмулированной сети видеоинформацию в реальном времени пяти абонентам из ста. Используя распределенную схему взаимодействия, которая применяется в настоящее время, 95 клиентов будут отбрасывать кадры после их получения. Такая схема, в которой 95 % задействованной полосы пропускания тратится впустую, может стать непосильной «ношей» даже для сети ATM. Вто­рая версия спецификации LANE предоставляет более эффективные механизмы обработки широковещательного трафика большого объема.

Когда клиенту необходимо передать кадр по единичному адресу, он сначала проверяет свою локальную таблицу на предмет наличия АТМ-адреса, ассоциирующегося с этим МАС-адресом. Если таких данных у клиента нет, он не может сразу установить прямое соединение с получателем. Для установления этого соединения у клиента есть несколько возможностей:

q клиент может приостановить отсылку кадра до получения АТМ-адреса получателя;

q передать кадр серверу BUS. Сервер BUS ответит в соответствии со своей обычной схемой — то есть передаст данный кадр каждому своему клиенту (см. выше).

Одновременно с этим клиент посылает запрос протокола LE ARP серверу LES для нахождения неизвестного МАС-адреса получателя. Это сообщение включает в свой состав АТМ-адрес отправителя. В большинстве случаев сервер LES просто передаст это сообщение всем клиентам, действуя примерно так же, как сервер широковещания (рис 9.32).

Получив сообщение LE ARP, клиент, которому требуется передавать данные, определяет, что в сообщении ищется его МАС-адрес, и посылает ответ серверу LES. В ответе указывается собственный АТМ-адрес и адрес клиента, пославшего запрос. Сервер LES передает это ответное сообщение с искомым АТМ-адресом всем клиентам по широковещательной схеме. Этот цикл заканчивается тогда, когда клиент-инициатор этого процесса получит в ответе искомый АТМ-адрес. С этого момента, зная адрес ATM, соответствующий искомому МАС-адресу, он может установить прямое соединение с получателем. Когда отравителю нужно передавать кадры по уже определенному МАС-адресу получателя, он может не­медленно послать их через установленное соединение. Каждый клиент строит свою собственную таблицу MAC- и АТМ-адресов, увязывая их с виртуальными соединениями. Если определенный МАС-адрес не был востребован за опреде­ленный промежуток времени, клиент может удалить его из своей таблицы. На рис. 16.33 показана общая схема взаимодействия клиентов до начала обмена данными.

Время, требуемое для создания нового соединения LANE, минимально (в масш­табе времен, характерных для традиционных локальных сетей). В качестве примера на рис. 16.34 показаны все этапы передачи файла с помощью стека прото­колов TCP/IP от подключенной к сети Ethernet конечной станции к серверу в сети ATM.

В общем случае этот сложный многоуровневый процесс можно разделить на 14 этапов:

1. Сначала программное обеспечение на конечной станции должно обнаружить сервер. Для определения МАС-адреса сервера конечная станция рассылает широковещательный запрос протокола ARP, содержащий в себе IP-адрес сервера. Напомним, что это стандартная процедура в любой IP-сети.

2. Данный запрос принимается коммутатором локальной сети, который яв­ляется клиентом LANE (точнее, клиентом-посредником). Этот клиент пе­решлет широковещательный запрос серверу BUS.

3. Сервер BUS отправит полученный запрос протокола ARP всем членам эмулированной локальной сети через виртуальное соединение точка-группа.

4. Сервер, которому требуется передать файл, получит запрос протокола ARP и найдет в нем свой собственный IP-адрес. После этого он поместит свой МАС-адрес в ответ на запрос протокола ARP и направит ответ по МАС-адресу конечной станции. В данный момент еще не существует пря­мого виртуального соединения с коммутатором локальной сети, и сервер (который также является клиентом LANE) пошлет ответ протокола ARP серверу BUS. В это же время он начнет устанавливать прямое виртуаль­ное соединение с коммутатором локальной сети (см. шаг 7 ниже).

5. Сервер BUS передаст ответ протокола ARP коммутатору локальной сети, который, в свою очередь, ретранслирует его конечной станции.

6. Конечная станция с этого момента знает МАС-адрес сервера и начинает процесс передачи файла.

7. Тем временем сервер устанавливает прямое виртуальное соединение с коммутатором локальной сети. Данный процесс начинается с посылки запроса LE ARP серверу LES. В этом сообщении LE ARP запрашивает­ся АТМ-адрес, который соответствует МАС-адресу конечной станции. Напомним, что этот адрес получен из запроса протокола ARP на шаге 4.

8. Сервер LES не найдет в своей таблице МАС-адреса конечной станции, так как последняя «спрятана» за коммутатором локальной сети, и разошлет запрос LE ARP всем клиентам эмулированной локальной сети.

9. Клиент LANE, установленный на коммутаторе локальной сети, получает запрос LE ARP и видит в нем МАС-адрес конечной станции, подключен­ной к нему.

10. Коммутатор помещает свой собственный АТМ-адрес в ответ LE ARP, ко­торый посылается обратно серверу LES.

11. Сервер LES передает ответ LE ARP всем клиентам в эмулированной ло­кальной сети.

12. Клиент LEC получает ответ LE ARP, извлекает из него АТМ-адрес ком­мутатора локальной сети и сигнализирует о необходимости установления прямого виртуального соединения с коммутатором.

13. Магистральные коммутаторы ATM устанавливают прямое виртуальное соединение между сервером и коммутатором локальной сети.

14. Конечная станция начинает передавать файл, который будет следовать до коммутатора, а затем по виртуальному соединению до сервера.

Если рассмотреть накладные расходы на передачу, реализуемую технологией LANE, то даже в сетях, содержащих более трех переходов между конечной стан­цией и сервером (как в рассматриваемом примере), накладные расходы будут минимальны (в масштабе затрат, характерных для передачи файла с использо­ванием традиционных технологий). Так, для АТМ-коммутаторов CELLplex 7000 фирмы 3Com транзакции с серверами LES и BUS будут занимать менее 1 мс, а установление виртуального соединения потребует менее 10 мс обработки на каждом коммутаторе. Итого, в нашем примере потребуется менее 40 мс для установления прямого виртуального соединения.

Наиболее медленным при передаче файла будет канал от рабочей станции до коммутатора локальной сети. Если не принимать в расчет накладные расходы, вносимые приложением, сетью и протоколами канального уровня, и считать, что используются все доступные 10 Мбит/с, то передача файла размером 5 Мбайт по сегменту локальной сети займет ориентировочно четыре секунды. На этом фоне 40 мс, затрачиваемые на установление виртуального соединения, выглядят пренебрежимо малыми (1 % времени).

Архитектура клиент-сервер, на которой основывается стандарт LANE, под­держивает разделение одной физической сети на множество эмулированных ло­кальных сетей. Клиенты, связанные с одним сервером LES, не могут получать информацию об адресах клиентов, связанных с другим сервером, так как все запросы LE ARP передаются в пределах локального соединения типа точка-группа, управляемого сервером LES. О формировании виртуальных локальных сетей говорят в том случае, когда несколько различных доменов LANE сущест­вуют на одном или нескольких коммутаторах в сети.

Виртуальные локальные сети позволяют эффективным и безопасным обра­зом разделять пользователей по рабочим группам и ограничивать зоны действия широковещания, что, помимо прочего, приводит к более рациональному исполь­зованию пропускной способности сети. Широковещательная передача на МАС-уровне, инициированная одним клиентом LANE, дойдет до клиентов только одной виртуальной сети, но не до клиентов в других сетях. Кроме того, вирту­альные сети упрощают администрирование, так как позволяют сгруппировать пользователей по некоторым логическим критериям, а не по их физическому расположению.

Как видно из приведенных выше рисунков, для управления эмулированными локальными сетями необходимо некоторое количество виртуальных соединений (VCC). Каждый клиент устанавливает соединение, связывающее его с серверами LES и BUS. Эти соединения могут быть однонаправленными или двунаправлен­ными. В большинстве случаев эти виртуальные соединения двунаправленные, и их требуется до четырех для каждого клиента.

Так как сервера не могут поддерживать бесконечное число виртуальных со­единений, существует верхняя граница числа клиентов, которые могут сущест­вовать в одной эмулированной сети. Например, если рассматривать коммутатор CoreBuilder 7000 производства 3Com, то он может поддерживать не более 1000 соединений с серверами LES/BUS. Это означает, что каждый такой коммутатор может поддерживать до 250 клиентов (1000/4). Здесь следует отметить, что по­нятие клиента LANE шире понятия конечной станции. Клиентом может быть высокоскоростной коммутатор локальной сети, имеющий как порты для под­ключения к сети ATM, так и порты для подключения к сети Ethernet.

Говоря о достоинствах технологии LANE, нельзя обойти вниманием и сущес­твующие ограничения. Для взаимодействия абонентов, находящихся в разных эмулированных локальных сетях, необходим маршрутизатор. А так как на одном физическом канале могут находиться несколько эмулированных локальных сетей, то данный маршрутизатор должен подключаться к этому каналу с приме­нением схемы подключения, которую называют «однорукий маршрутизатор» (употребляется также название «леденец на палочке»). У такого маршрутизато­ра одна цель — пересылка данных из одной эмулированной сети в другую. По сути, эти данные возвращаются в сеть ATM, которая и передает их адресату.

Однако применение маршрутизатора создает «узкое место», что может резко снизить общую производительность. Например, маршрутизаторы, направляющие потоки данных между двумя эмулируемыми локальными сетями, могут иметь ограниченное, весьма небольшое число соединений с каждым из многочислен­ных граничных устройств в локальной сети. Вторая версия спецификации LANE позволяет снизить нагрузку на маршрутизатор за счет мультиплексирования по­тока данных между двумя устройствами в одно виртуальное соединение.

Следует упомянуть о таком качестве технологии LANE, как обеспечение защиты данных. В стандарте LANE 1.0 механизм защиты данных сводится к следующему: на основании АТМ-адреса запрашивающей стороны сервер LECS может определять, обслуживать или нет этот запрос. Однако это обеспечивает недостаточную степень безопасности, так как клиент способен обойти фазу кон­фигурации и обратиться непосредственно к серверу LES. Некоторые фирмы реализовали средства защиты на уровне LES, которые являются прозрачными для сервера LECS и клиента, не нарушая при этом спецификации LANE 1.0.

Существует также ограничение по масштабируемости эмулированных локаль­ных сетей — в одной эмулированной локальной сети нельзя иметь более двух тысяч конечных станций. При этом существует зависимость качества работы сети от количества конечных станций: чем больше станций, тем хуже работает сеть — это является далеко не очевидным и не неизбежным, если учесть, что речь идет о технологии ATM. -

И, пожалуй, самое основное ограничение состоит в том, что LANE весьма ограниченно использует такое достоинство технологии ATM, как предоставле­ние качества обслуживания. Так, первая версия поддерживает только службу UBR. Во второй версии предусмотрено управление потоком данных с использо­ванием доступной скорости передачи ABR. С помощью этой службы трафик, не требующий передачи в реальном времени, может временно задействовать доступ­ную полосу пропускания сети ATM. Такой метод хорошо подходит для передачи многих типов данных и позволяет значительно повысить производительность сети. Кроме того, появляется возможность использовать качество обслуживания для виртуальных каналов, выделенных специально для передачи данных.

Говоря о второй версии, следует подчеркнуть, что она содержит протоколы, ко­торые могут быть использованы клиентами и серверами МРОА (см. ниже) для обнаружения друг друга. Это очень важное обстоятельство, так как на практике технологии МРОА и LANE не могут подменять друг друга. Технология МРОА основывается на второй версии LANE, используя все ее положительные стороны.

Спецификация LANE 2.0 опубликована в двух документах под названия­ми LANE User Network Interface (LUNI) 2.0 и LANE Network-Network Interface (LNNI) 2.0. Как следует из названий, LUNI представляет собой протокол обмена сообщениями между клиентом и сервером, а LNNI — протокол обмена между серверами.

LNNI определит метод использования нескольких серверов эмуляции локаль­ных сетей, в том числе, выпускаемых независимыми производителями, в составе одной эмулируемой локальной сети. В стандарте предусмотрена поддержка в эмулируемой сети до 20 серверов эмуляции локальной сети и до 2000 клиентов. Кроме того, протокол LNNI будет поддерживать избыточные серверы эмуляции локальных сетей. В случае распределенной избыточности клиенты эмуляции ло­кальных сетей, обслуживаемые вышедшим из строя сервером LES, автоматически переназначаются другим активным серверам, пока вновь не начнет функциони­ровать их основной сервер.

Поскольку вторая версия LANE является полностью совместимой с первой, администраторы сетей смогут использовать клиенты первой версии совместно с серверами и клиентами второй версии. Несмотря на поддержку различных вер­сий стандарта, эти устройства смогут без ограничений взаимодействовать друг с другом. Кроме того, предусматривается возможность модернизации клиентов первой версии LANE с помощью программных средств.