Бесклассовая междоменная маршрутизация

В сентябре 1993 года в документах RFC 1517, RFC 1518, RFC 1519 и RFC 1520 была представлена концепция бесклассовой междоменной маршрутизации (Class­less Inter-Domain Routing, CIDR). Появление этой технологии вызвано резким повышением объема трафика в Internet и, как следствие, все более частым воз­никновением сбоев. Сбои происходили из-за исчерпания ресурсов магистральных маршрутизаторов. Им приходилось обрабатывать очень большой объем служеб­ной информации, связанной с обновлением маршрутов. Так в 1994 году таблицы маршрутизации магистральных маршрутизаторов в Internet содержали до 70 000 маршрутов. Внедрение технологии CIDR сократило число записей о маршрутах до 30 000. Второй причиной внедрения технологии CIDR явилась реальная опасность нехватки адресного пространства при дальнейшем расширении Internet.

Эта технология позволяет отойти от традиционной схемы классов IP (А, В, С) и более эффективно использовать адресное пространство протокола IP вер­сии 4. Кроме того, CIDR позволяет объединять маршруты. Одной записью в таблице маршрутизации можно описать сотни адресов. Это позволяет значительно уменьшить объем маршрутной информации в магистральных маршрути­заторах Internet.

Технология CIDR вводит понятие обобщенного сетевого префикса. Маршру­тизаторы используют этот сетевой префикс для определения границ в IP-адресе между номером сети и номером устройства, вместо традиционной проверки пер­вых трех бит адреса для выяснения класса адреса. Благодаря этому технология CIDR способна поддерживать сети произвольного размера.

В технологии CIDR любая маршрутная информация рассылается маршрути­заторами с указанием сетевого префикса. Длина сетевого префикса в битах слу­жит для определения числа старших бит, которые соответствуют номеру сети в записи таблицы маршрутизации.

Например, пусть в таблице маршрутизации есть адрес с номером сети, зани­мающим 20 бит, и номером устройства, занимающем 12 бит. Этот адрес отвечает сетевому префиксу длиной 20 бит, что можно записать как /20. При этом IP-адрес подсети с префиксом /20 может быть адресом любого класса (А, В или С). Маршрутизаторы, которые поддерживают технологию CIDR, не определяют класс адреса, вместо этого они полагаются на информацию о сетевом префиксе, при­шедшую с маршрутом.

Сетевой префикс можно рассматривать как непрерывный битовый блок в адрес­ном пространстве протокола IP. Сетевой префикс /20 оставляет то же самое количес­тво бит для задания адресов устройств, что и в адресах с разделением на классы, а именно 12 бит, что позволяет поддерживать до 4094 (2¹²-2) адресов устройств. В табл. 9.8 показаны примеры использования обобщенного сетевого префикса /20.

Таблица 9.8. Адреса с префиксом /20

Так как многие устройства при обработке адресов учитывают принадлеж­ность к определенному классу, то при их настройке необходимо задавать маску подсети. И если администратор вместо маски подсети укажет сетевой префикс, устройство не будет его воспринимать.

Покажем это на примере. В сети с адресом 200.25.16.0 и сетевым префиксом /20 необходимо задействовать 4094 устройства. Если устройства сети не поддер­живают технологию CIDR, то они будут интерпретировать этот адрес как адрес класса С с маской 255.255.255.0. При этом оставшихся бит в поле номера устройства не хватит для выделения такого количества адресов. Если же устрой­ства поддерживают технологию CIDR, то для данного адреса может быть указан любой обобщенный сетевой префикс.

Технология CIDR позволяет более эффективно использовать адресное прост­ранство IP. Обычно провайдеры Internet выделяют своим клиентам адреса опре­деленных классов, что приводит к некоторой избыточности. При использовании технологии CIDR провайдеры выделяют такие блоки из выделенного им адрес­ного пространства, которые точно отвечают требованиям клиента, оставляя в то же время открытой возможность расширения сети.

Предположим, что провайдеру выделен адрес 206.0.64.0 с сетевым префиксом /18. При таком префиксе для задания адресов устройств остается 14 бит, что позволяет поддерживать до 16384 (2¹⁴) устройств. Для поддержки такого же количества устройств при использовании классов адресов потребовалось бы вы­делить провайдеру 64 адреса класса С.

Если клиенту требуется 800 адресов устройств, то провайдер может выделить ему адресный блок 206.0.68.0 /22, то есть блок с 1024 (2¹⁰, 32-22=10) адресами устройств. При этом клиент получает в свое распоряжение 224 дополнительных адреса. В соответствии с классовой адресной схемой клиенту пришлось бы вы­делить либо один адрес класса В, либо четыре адреса класса С. При выделении одного адреса класса В клиент получает 64 000 лишних адресов. При выделении четырех адресов класса С клиент получает достаточное количество адресов, но при этом в его сети увеличивается размер таблиц маршрутизации (добавляются четыре записи вместо одной) — см. табл. 9.9.

Таблица 9.9. Схема выделения адресов с префиксом и традиционная схема

Предположим теперь, что провайдеру выделен адресный блок 200.25.0.0 /16. Нетрудно подсчитать, что устройствам можно назначить до 65 536 (2¹⁶) адресов. Из этого блока провайдер хочет выделить адресный блок 200.25.16.0 /20, кото­рый поддерживает до 4096 (2¹²) адресов. При использовании классов провайде­ру потребовалось бы 16 адресов класса С (табл. 9.10).

Таблица 9.10. Пример выделения адресного пространства

Более наглядно различие между схемой с классами и технологией CIDR можно продемонстрировать при помощи круговых диаграмм. В рассмотренном примере адресное пространство можно изобразить в виде круга, разделенного на 16 одинаковых секторов (рис. 9.15). Каждый сектор соответствует одной сети класса С. Изменение в классе адресов приводит к изменению количества секто­ров, но сектора в любом случае имеют одинаковые размеры.

При использовании технологии CIDR провайдер может делить адресное про­странство на сектора произвольного размера. Предположим, провайдер обслу­живает четыре организации — А, В, С и D. Организации А необходима половина всего адресного пространства провайдера. Организации В достаточно четверти этого пространства, а организациям С и D требуется по одной восьмой адресно­го пространства. Тогда выделение адресного пространства совершается за три шага. На первом шаге адресный блок провайдера 200.25.16.0 /20 делится на две равные части. Каждая из них поддерживает до 2048 (2¹¹) адресов устройств (табл. 9.11).

Таблица 9.11. Выделение адреса по технологии CIDR: шаг 1

Сетевой префикс /21, указанный в табл. 9.11, получается следующим обра­зом. Провайдер имеет 4096 адресов устройств. При делении адресного простран­ства на две равные части организация А получает 2048 адресов. Для этого требуется 11-битовое поле номера устройства. Поэтому сетевой префикс получа­ется равным /21 (32-11).

На втором шаге оставшаяся половина вновь разбивается на две равные части. Каждая из них поддерживает до 1024 (2¹⁰) адресов устройств. Сетевой префикс равен /22 (32-10) - см. табл. 9.12.

Таблица 9.12. Выделение адреса по технологии CIDR: шаг 2

На третьем шаге оставшийся резервный блок также разбивается на две рав­ные части (512 (2⁹) адресов устройств, префикс /23 (32-9), табл. 9.13).

Таблица 9.13. Выделение адреса по технологии CIDR: шаг 3

По завершении шага 3 все адресное пространство исчерпано. Итоговая схема распределения адресов показана на рис. 9.16.

Технология CIDR требует соблюдения трех основных условий:

q в служебных сообщениях протокола маршрутизации должна передаваться информация об обобщенном сетевом префиксе;

q технология «наибольшего совпадения» должна поддерживатьсявсемимаршрутизаторами;

q для объединения маршрутов адреса должны присваиваться в соответствии с сетевой топологией.

Технология CIDR позволяет избежать неконтролируемого роста таблиц мар­шрутизации в Internet. Для уменьшения объема маршрутной информации Inter­net поделен на адресные домены. Внутри каждого домена циркулирует только внутренняя маршрутная информация о его сетях. За пределами домена маршру­тизаторы используют только общий префикс сетей домена — одна запись в таб­лице маршрутизации соответствует множеству сетей.

Необходимо учитывать, что объединение маршрутов не происходит автома­тически. Администратор должен настроить каждый маршрутизатор. При этом важно помнить, что технология CIDR является частью нового протокола поли­тики маршрутизации BGP-4. Внедрение CIDR позволит увеличить число сетей, подключенных к Internet, не «раздувая» таблицы маршрутизации.

Технология CIDR и маски подсетей переменной длины позволяют делить адресное пространство на небольшие части подходящего размера. Основное раз­личие между этими технологиями в том, что при использовании маски подсетей переменной длины разбиение (рекурсия) выполняется в адресном пространстве, присвоенном организации. Схема разделения определяется внутри организации. Технология CIDR позволяет делить адресное пространство уже на уровне про­вайдеров.

Часть III Технология ATM

Введение в технологию АТМ

Можно выделить два основных типа сетей: сети общего пользования (public) и частные (private) сети. Сетями общего пользования, в основном, владеют теле­фонные компании, предоставляя доступ к ресурсам этих сетей за абонентскую плату. Доступ к таким сетям возможен практически из любого места охватыва­емой ими территории. Частными сетями, к которым относятся локальные вычислительные сети LAN, владеют и пользуются организации, учебные заведения и т. д. Такие сети являются физически изолированными от сетей других органи­заций. Однако в настоящее время наметилась тенденция подключения частных сетей к сетям общего пользования. Кроме того, локальные сети, до недавнего времени ориентированные на передачу данных, в последнее время стали использоваться для передачи аудио- и видеоинформации.

При постоянном увеличении требований к эффективности и надежности сетей немногие технологии сейчас остаются конкурентоспособными. И лишь технология ATM (Asynchronous Transfer Mode, асинхронный режим передачи) может обеспечить достаточно большой резерв эффективности и надежности в среднесрочной перспективе как для частных сетей, так и для сетей общего поль­зования. Кроме того, ATM сейчас используется в магистрали, соединяющей эти сети.

Технология ATM фундаментально отличается от основных повсеместно используемых на сегодняшний день сетевых технологий и может, на первый взгляд, показаться довольно сложной. Наиболее эффективным методом изуче­ния технологии ATM является четкое понимание различий между ней и сущес­твующими технологиями локальных и глобальных сетей.

Появление ATM

В качестве инициаторов создания и развития этой технологии выступили круп­ные телекоммуникационные компании. Их совместные усилия были направле­ны на разработку и стандартизацию методов передачи данных с использованием технологии ATM и быструю, но недорогую и надежную доставку информации. После того как технология ATM стала соответствовать этим требованиям, она была положена в основу транспортного механизма широкополосной технологии B-ISDN, которая стала цифровым стандартом передачи данных и определила коммуникационные протоколы, позволяющие абонентам телефонных сетей пе­редавать потоки данных через глобальные сети.

Телекоммуникационные компании хотели иметь в своем распоряжении ши­рокополосные высокопроизводительные сети, так как они были заинтересованы в снижении стоимости предоставляемых ими услуг и уменьшении числа разно­родных сетей, которые им необходимо поддерживать для предоставления раз­личных услуг различным пользователям. Многообразие сетей, работающих с различными сетевыми протоколами, приводило к повышению цены на их обслу­живание и к постоянной модернизации этих сетей для предоставления все более широкого спектра услуг. Технология ATM, реализуя все выдвинутые требова­ния, стала именно той единой технологией, которую можно использовать как в локальных, так и в глобальных сетях. Она предоставляет высокую пропускную способность и не расходует ресурсы сети, если нет информации для передачи. Когда эта информация появляется, она упаковывается в ячейки, которые затем передаются по определенному каналу получателю. Если устройство в сети ATM ничего не посылает, то свободные ресурсы сети могут быть использованы дру­гими устройствами.

Выделяя только те ресурсы, которые требуются приложению, технология ATM обеспечивает высокую эффективность сетей при значительном сокращении на­кладных расходов. Потенциал этой технологии достаточен, чтобы в ближайшем будущем обеспечить большую прозрачность локальных и глобальных сетей, по­степенно стирая границы между ними за счет формирования логического соеди­нения между любыми двумя точками. Такое соединение может быть прямым и создаваться без использования традиционных маршрутизаторов или мостов.

Технология асинхронной передачи данных ATM изначально разрабатывалась для сетей общего пользования с интегрированной передачей данных, голоса и видео. Однако благодаря высокой пропускной способности и обеспечению ка­чества обслуживания, она находит все большее применение в магистралях ло­кальных сетей. В этой главе мы рассмотрим основные понятия ATM. Более сложные концепции излагаются в следующей главе.

Прежде чем рассматривать основы ATM, необходимо остановиться на факто­рах, которые привели к широкому распространению этой технологии.

В настоящее время во многих организациях ощущается нехватка пропускной способности сети. Если в какой-либо организации в будущем планируется внед­рять приложения мультимедиа, администратор имеет широкий выбор способов модернизации сети. Традиционно в локальных сетях используются коммутиру­ющие технологии, которые поддерживают скорость передачи до 100 Мбит/с. В глобальных сетях обычно задействованы технологии, обеспечивающие ско­рость передачи 1.5-2 Мбит/с.

В настоящее время большинству пользователей локальной сети вполне до­статочно пропускной способности в 10 Мбит/с. Однако этого может быть недо­статочно, если те же пользовательские приложения работают в глобальной сети. Кроме того, этих ресурсов недостаточно для распространения мультимедийных приложений по всей организации. Например, поток видеоинформации, сжатый по стандарту MPEG-1, практически полностью занимает канал со скоростью передачи 1.5 Мбит/с. Стандарт MPEG-2 поддерживает качество изображения на уровне вещательного стандарта и требует пропускную способность канала до 8 Мбит/с. При этом любые задержки при передаче, вызываемые, например, коммутацией или конфликтами, делают качество изображения неприемлемым. Системы автоматизированного проектирования требуют полосу пропускания до 155 Мбит/с. Итак, некоторые современные приложения уже не могут работать в нынешних локальных сетях, не говоря о глобальных.

Для некоторых приложений, например видеоконференций, может возникнуть необходимость расширения числа участников совещания. Это приведет к тому, что от сети потребуются дополнительные ресурсы. Приводятся данные о том, что для нормальной работы видеоконференции требуется полоса пропускания в 0.7 Мбит/с на одного пользователя. Нетрудно посчитать, что локальная сеть с пропускной способностью 10 Мбит/с сможет поддерживать до 15 участников видеоконференции.

В локальной сети, построенной на базе технологий Fast Ethernet или FDDI, количество пользователей можно увеличить до некоторого фиксированного предела (порядка сотни). Однако этого явно недостаточно для сетей масштаба предприятия или крупной организации.

Технология ATM обеспечивает скорость передачи данных до 622 Мбит/с. Этого вполне достаточно для всех существующих приложений. Она является самым дорогим, но и самым эффективным способом передачи мультимедийной информации в сети.

В табл. 10.1 содержится список наиболее популярных технологий, областей их применения и поддерживаемых ими скоростей передачи.

Таблица 10.1. Скорость передачи в различных технологиях

Технология ATM может использоваться для построения высокоскоростных локальных сетей или магистралей, объединяющих отдельные локальные сети организации или нескольких организаций. В настоящее время организации, за­нимающиеся выработкой стандартов ATM, уже разработали стандарты, которые позволяют различным производителям создавать устройства ATM, способные взаимодействовать друг с другом и с традиционным оборудованием локальных сетей.

Форум ATM

В 1991 году четыре производителя сетевых продуктов (StrataCom, Newbridge, Cisco Systems и NET) сформировали так называемый Форум ATM, основная цель которого состояла в том, чтобы способствовать развитию технологии ATM, разработке и внедрению новых стандартов.

В настоящее время усилия этой организации, объединяющей свыше 850 раз­работчиков и изготовителей аппаратного и программного обеспечения, сосредо­точены на двух основных направлениях: выработке стандартов и разработке методик, позволяющих бороться с перегрузками. Перегрузки возникают, когда несколько пользователей одновременно обращаются к одной и той же информа­ции. Ниже перечислены некоторые наиболее важные стандарты, разработанные Форумом ATM:

q uni;

q Private NNI (PNNI);

q Integrated PNNI (I-PNNI);

q LAN Emulation (LANE);

q Multiprotocol Over ATM (MPOA).

Основные компоненты ATM

В технологии ATM используются небольшие пакеты фиксированной длины, на­зываемые ячейками (cells). Ячейка имеет длину 53 байта, из которых 48 байт отводится под данные, а 5 байт занимает заголовок.

Технология ATM ориентирована на соединение. Это означает, что для пере­дачи данных между двумя узлами ATM необходимо установить виртуальное соединение. Пока действует это виртуальное соединение, данные будут пере­даваться по одному и тому же пути, определяемому этим соединением. Здесь можно провести аналогию с телефонным разговором: сначала набирается номер, затем удаленный абонент поднимает трубку (тем самым устанавливается соединение), и только после этого можно говорить. Виртуальные соединения образу­ются парой отправитель—получатель и не могут использоваться другими узлами. В одном физическом канале связи могут поддерживаться несколько виртуаль­ных соединений (отсюда и пришло название — виртуальные). При использо­вании традиционных сетевых технологий, таких как Ethernet или Token Ring, соединение между отправителем и получателем не устанавливается — кадры с указанными адресами просто помещаются в общую для всех среду передачи.

В сетях ATM коммутаторы используются для взаимодействия устройств и сетей. Коммутаторы ATM содержат таблицы коммутации, в которые записыва­ются номера портов и идентификаторы соединений, присутствующие в заголовке каждой ячейки. Данная таблица играет основную роль в установлении виртуаль­ного соединения. Коммутатор обрабатывает поступающие ячейки, основываясь на идентификаторах данного виртуального соединения в их заголовке.

Технология ATM предоставляет методы управления трафиком и механизмы качества обслуживания. Последнее означает, что в сетях ATM могут быть за­резервированы ресурсы, гарантирующие требуемые пропускную способность, задержку передачи и уровень потерь. Эти механизмы также основаны на уста­новлении виртуальных соединений. Сети ATM поддерживают различные типы трафика (голос, данные, видео и т. д.).

Слово «асинхронный» в названии ATM означает, что ячейки могут быть пере­даны от отправителя к получателю в любое время, а не в определенный времен­ной промежуток, как это должно быть в случае синхронного режима передачи.

Мультиплексирование является составной частью технологии ATM, так как множество виртуальных соединений может функционировать через один физи­ческий канал.

Сети, построенные на базе технологии ATM, состоят, по существу, из четы­рех основных физических компонентов:

q конечных станций;

q коммутаторов ATM;

q граничных устройств;

q каналов связи.

Конечная станция (в ее роли может выступать как рабочая станция, так и сервер) имеет сетевой адаптер ATM, с помощью которого подключается к сети ATM. В роли передающей среды может выступать оптоволоконный кабель. Адаптер ATM посылает ячейки в сеть и принимает их из сети. Он также исполь­зует служебную информацию, которая в ATM называется сигнализацией, для установления, поддержания в работоспособном состоянии и завершения вирту­альных соединений. Конечная станция является одной из конечных точек в вир­туальном соединении, которое может иметь топологию вида точка-точка или точка-группа. Программное обеспечение конечной станции поддерживает уро­вень адаптации ATM (см. ниже), который является интерфейсом между прило­жениями высокого уровня и низкоуровневыми функциями ATM.

Коммутатор ATM имеет несколько (как минимум, два) физических портов для подключения устройств ATM. Он связывается с другими коммутаторами или конечными станциями через физические каналы связи. Коммутатор посылает поступающие к нему ячейки из входящего порта на исходящий, основыва­ясь на содержимом полей VPI/VCI (см. ниже раздел «Формат ячеек ATM») в заголовке каждой ячейки. Он также использует служебную информацию сиг­нализации для установления соединения, поддержания его в работоспособном состоянии и закрытия. Коммутатор принимает решение о возможности установ­ления виртуального соединения с определенными требованиями к качеству обслуживания без негативного воздействия на другие, уже существующие, со­единения. Коммутатор следит за трафиком и проверяет соблюдение условий, предъявленных к соединению.

Хотя термин «граничное устройство» появился относительно недавно в лек­сиконе ATM, он несет достаточно важную смысловую нагрузку. Дело в том, что сеть ATM повсеместно интегрируется с сетями, построенными на базе других технологий. Граничным устройством называется устройство, расположенное между этими сетями. С одной стороны, такое устройство играет роль конечной станции ATM. С другой стороны, оно выполняет функции моста и/или маршру­тизатора для передачи данных между сетью ATM и другими сетями (Ethernet, Token Ring и т. д.). В частности, оно транслирует ячейки в кадры и наоборот.

Уровни ATM

Сетевые архитектуры часто определяются внутренним содержанием своего мно­гоуровневого протокольного стека. При этом каждый уровень в стеке выполняет строго определенные функции, увязанные с соседними уровнями.

Хотя технология ATM не выглядит как традиционный (точно соответствую­щий модели OSI) протокольный стек, ее архитектура позволяет использовать множество функций на уровнях модели ATM. Это достигается благодаря цело­му ряду обстоятельств. Во-первых, функции уровней могут разрабатываться и расширяться без влияния на функции смежных уровней. Во-вторых, взаимодей­ствие между уровнями на сетевом устройстве остается простым и прозрачным, вне зависимости от функционального наполнения того или иного уровня. И, на­конец, межуровневое взаимодействие стеков на удаленных устройствах происходит симметрично (уровень на одной из систем взаимодействует с тем же уровнем на другой). Многоуровневый подход также позволяет все функции и протоколы технологии ATM свести в общую модель, которой следуют все производители и которая понятна пользователям.

Чтобы хорошо уяснить структуру модели ATM, необходимо представлять ее себе в аспекте уровней OSI, но в то же время следует учитывать, что на некото­рых уровнях ATM отходит от традиционной модели OSI. Модель ATM позаим­ствовала четыре верхних уровня эталонной модели OSI без изменений. Точнее, эти верхние уровни для ATM не определены. Но, начиная с сетевого уровня и ниже, модель ATM использует несколько другой подход к выделению уровней.

Для согласования уровней модели ATM с уровнями модели OSI вводят:

q уровень адаптации ATM (ATM Adaptation Layer, AAL),

q уровень ATM,

q физический уровень.

Необходимо подчеркнуть, что эти уровни модели ATM подобны уровням модели OSI, но не во всем, так как первые более функционально насыщены. На рис. 10.1 показана упрощенная схема трех нижних уровней модели ATM, кото­рые соответствуют физическому, канальному и сетевому уровню модели OSI.

Как видно из рис. 10.1, обработка пользовательской информации отделена от обработки служебной информации. Еще одной характерной чертой технологии ATM является отсутствие четкой границы между уровнем адаптации ATM и уровнем ATM. Некоторые функции уровня адаптации ATM выполняются на уровне ATM. Вопрос, который вызывает наибольшее недоумение, заключается именно в разграничении уровня адаптации ATM и уровня ATM — они как бы перекрываются, «отнимая» обязанности друг у друга. В связи с этим существуют две точки зрения на ATM. В соответствии с первой, технология ATM рассмат­ривается как протокол канального уровня. Распространено и другое мнение, которое описывает функционирование технологии ATM как процессы, происхо­дящие при работе протоколов сетевого уровня, таких как IP или IPX. Обе вер­сии имеют право на существование, поскольку в технологии ATM используются иерархическое адресное пространство и сложные протоколы маршрутизации. Отображенная на рис. 10.1 модель ATM приведена для пояснения ее соответст­вия модели OSI, и поэтому рис. 10.1 описывает модель ATM только с этой точки зрения. Для более всеобъемлющего ее описания чаще всего используется так называемая трехмерная модель ATM.

По мнению многих сетевых аналитиков, основной причиной, вызывающей появление вопроса: «Какой из двух вышеописанных подходов к ATM прави­лен?», — являются ограничения эталонной модели OSI и неполное понимание реальных сетевых процессов. Дело в том, что эталонная модель OSI не учитыва­ет перекрытие уровней, когда один уровень может выполнять функции другого. Тем не менее, такой механизм часто используется в сетях, в которых один про­токол должен прозрачно передаваться при помощи другого. В настоящее время такие протоколы сетевого уровня, как IP и IPX, часто туинелируются через сети, построенные на базе других протоколов, например, Х.25 и Frame Relay. Такое взаимодействие на практике организовать проще и дешевле, чем использовать специальные шлюзы.

Несмотря на некоторые сложности при освоении, перекрывающаяся модель ATM облегчает жизнь специалистам, занятым разработкой и внедрением новых протоколов и модификацией существующих протоколов технологии ATM. Такая модель позволяет также упростить операции коммутации, сохранить существующую базу установленного оборудования и упростить перенос прило­жений.

Архитектура ATM базируется на трехмерной модели В-ISDN, состоящей из трех плоскостей:

q плоскости управления;

q плоскости пользователя;

q плоскости менеджмента.

Эти три плоскости связывают физический уровень, уровень ATM, уровень адаптации ATM и высшие уровни, показанные на рис. 10.2 в виде одного уровня.

Плоскость управления отвечает за установление, закрытие и отслеживание соединений. Для этого плоскость выполняет функции сигнализации, адресации и маршрутизации. Для создания виртуального соединения необходимо указать адрес отправителя и получателя. Кроме того, должны быть выработаны четкие механизмы определения маршрута, по которому будет проложено это соеди­нение.

Схема адресации должна соответствовать следующим требованиям:

q уникальность адресов;

q автоматическое распределение адресов;

q оптимальность использования адресного пространства;

q масштабируемость;

q простота в использовании.

Плоскость пользователя обеспечивает передачу пользовательской информа­ции. С учетом того, что она может представлять собой как данные, так и аудио- или видеоинформацию, функциональная нагрузка на плоскость пользователя достаточно велика. Эта плоскость отвечает за защиту пользовательских данных от ошибок, производит контроль и управление потоком данных и т. д. На выс­шем уровне плоскости пользователя располагаются все протоколы обмена данными. Эти протоколы не зависят от уровня ATM и уровня адаптации ATM. Некоторые из этих протоколов рассматриваются ниже.

Плоскость менеджмента обеспечивает совместную работу двух первых плос­костей. Она выполняет две задачи: управление плоскостями и управление уров­нями. Управление плоскостями позволяет получить единую систему с единым описанием, а управление уровнями обеспечивает предоставление требуемых от отдельных уровней ресурсов в каждом конкретном случае. Система управления уровнями имеет четко описанные схемы взаимодействия с физическим уровнем, уровнем ATM, уровнем адаптации ATM и высшими уровнями. Управление уровнями отвечает за сетевое управление, которое можно разделить на следую­щие основные функции: восстановление после перегрузки, управление произво­дительностью, конфигурирование, сбор статистики и обеспечение безопасности.

Для облегчения восприятия модели ATM можно представить рассмотренную трехмерную модель в более привычном виде (рис. 10.3).

Уровень адаптации ATM

Уровень адаптации ATM отвечает за взаимодействие между уровнем ATM и более высокими уровнями. При перемещении информации вниз в модели ATM уровень адаптации разбивает пользовательскую информацию на единицы дан­ных длиной до 48 байт, которые затем используются для формирования поля полезной нагрузки ячейки ATM. На пути вверх в модели ATM происходит сбор­ка поступающих ячеек, при которой происходит восстановление пользователь­ской информации.

На уровне адаптации могут происходить различные процессы, которые на­прямую зависят от типа трафика в сети. Введение этого уровня позволяет сде­лать сеть не зависящей от вида трафика. Иными словами, уровень ограждает верхние и нижние уровни от несвойственных им функций. Так, например, он позволяет снять с коммутаторов функции фрагментации и сборки, передав их на конечные станции.

Уровень адаптации состоит из двух подуровней: подуровня схождения (Con­vergence Sublayer, CS) и подуровня сегментации и сборки (Segmentation and Reassemble, SAR) (рис. 10.4).

Пользовательские данные (например файл размером 1 Мбайт) передаются с более высоких уровней вниз до уровня адаптации ATM, а точнее, до подуровня CS и разбиваются на кадры (блоки) переменной длины. Размер одного кадра не может превышать 64 Кбайт. К кадру добавляются поля, которые описывают его тип и размер. После этого кадр передается на нижний подуровень (SAR), где он разбивается на блоки данных размером 44, 47 или 48 байт, в зависимости от уровня адаптации. Другими словами, не все 48 байт будут заняты пользователь­ской информацией; до четырех байт могут использоваться для служебных целей. Эти блоки затем передаются на уровень ATM. При поступлении ячеек с нижних уровней, подуровни SAR и CS восстанавливают их в пользовательские данные.

Разные виды трафика предъявляют разные требования к сети. Например, при передаче аудиоинформации требуется постоянный поток; видеоинформация критична к временным задержкам; передача данных обычно носит непостоян­ный характер и допускает некоторые задержки и т. д. Различные уровни адапта­ции ATM предназначены именно для предоставления возможности любому виду трафика передаваться с теми характеристиками, которые ему необходи­мы. Введены несколько уровней адаптации: AAL1, AAL3/4, AAL5 (табл. 10.2).

Например, для передачи данных используется уровень адаптации AAL5.

Таблица 10.2. Уровни адаптации ATM

Помимо перечисленных в таблице уровней адаптации, существует уровень AAL2, который был разработан с целью обеспечения переменной скорости для синхронного, чувствительного к задержкам трафика со сжатым видео. В настоя­щее время эта функция выполняется уровнем адаптации AAL3/4.

Для наглядности уровень адаптации ATM можно представить так, как пока­зано на рис. 10.5.