12-3 IP over ATM 連結
既然 ATM 主要應用於架設網路骨幹,而目前網路中的應用程式還是以 TCP/IP 為主要架構。因此ATM 如何連結上現有的 IP 網路,乃是 ATM 網路最主要的課題,於是 ITEF 便制定 RFC 1483 和 RFC 1577 來規範 IP over ATM 的製作標準。RFC 1483(Muiltiprotocol Encapsulation over AAL 5)主要是規範封包格式;而 RFC 1577(Classical IP and ARP over ATM)是制定分級 IP,和 ARP 在 ATM 網路上如何轉換的運作程序。以下分別說明之: 12-3-1 IP over ATM 協定堆疊 以 OSI 參考模式而言,ATM 網路是介於第一、二層次的通訊功能,因此區域網路仿效軟體之中,必須處理 MAC 和 ATM 位址之間的轉換問題。如果以 IP over ATM 架構而言,那就牽涉到三種位址:IP 位址、MAC 位址和 ATM 位址之間的轉換問題。因此 RFC 1483 建議兩種連接方式:一種是架設在 LLC之上,稱之為 LLC/SNAP 封裝(Logical Link Control/Sub-Network Attachment Point Encapsulation);另一種是直接連結到 AAL 5,稱之為 VC 多工(Multiplexing Virtual Channel),如圖 12-13 所示。兩者最大的區別是可否插入 LLC 層的連接,因 LLC/SNAP 封裝有經過 LLC 層的連接,則可以連接多種通訊協定(Multiprotocol over ATM),也稱之為『多重協定封裝』(Multiprotocol Encapsulation);又 VC 多工沒有經過 LLC 層連接,因此只能適用於 IP 協定(IP over ATM)。目前 VC 多工已甚少使用,本節以介紹 LLC/SNAP 為主(SNAP 為 IEEE 802.1 標準)。
圖 12-13 IP over ATM 通訊協定堆疊 基本上,IP over ATM 都是架設在 AAL 5 之上,因 AAL 5 的 CS-PDU 所能承載的資料單元較大,而且額外承擔(Overhead)也較少。為了要讓 IP over ATM 之 LLC 封包能夠和 IP 網路相容,因此,在 LLC-PDU(Protocol Data Unit)上必須有一定的標準包裝格式,也稱之為『LLC/SNAP 封裝格式』,如圖 12-14 (a) 所示。各欄位功能如下: ● LLC 標頭(LLC Header):包含有 DASP(Destination Access Service Point)、 SSAP(Source SAP)和控制(Control)欄位。其運作方式也如同一般 LLC 連線方式,可分為非連接導向、連接導向和非連接負確認等三種服務。 ● SNAP 標頭:包含組織標示號碼(Organizationally Unique Identifier, OUI)和協定標示號碼(Protocol Identifier, PID)。OUI 和 PID 表示後面訊息欄位所承載封包之通訊協定的型態。 ● 訊息(Information):上層通訊協定單元(Protocol Data Unit)。
圖 12-14 LLC/SNAP 封包格式 12-3-2 IP over ATM 網路特性 在 IP over ATM 環境裡,我們希望將一個 ATM 網路區分為若干個子網路(Sub-network),並且能結合多個傳統之次網路(即是 IP 次網路)的功能。因此,在每部工作站除了需要有一個 IP 位址外,還需要一個 ATM 位址。 當同一網路上工作站之間連線時,需要從 IP 位址得到 ATM 位址,但跨越不同次網路之間連線,就需要路由器來連接,這就是 IP 的基本組態(Classical IP)的功能。我們將 IP over ATM 的特性歸類如下: (1) IP over ATM 之『邏輯 IP 子網路』(Logical IP Subnet, LIS)保持原來 IP 網路的模型。 (2) 邏輯 IP 子網路(LIS)內的工作站之間限定『點對點』連線方式。 (3) 在 LIS 內所有VC 的最大傳輸量(Maximum Transmission Unit, MTU)為 9180 位元組,再加上 8 位元組的 LLC/SNAP 標頭為 9188 位元組。(RFC 1626 規範可達 65536 位元組) (4) IP 封包經 LLC/SNAP 封裝後成為 AAL 5 的 CS-PDU。 (5) 在 LIS 內有關 IP/ATM 位址的解析是由 ATMARP(ATM Address Resolution Protocol)伺服器負責。 (6) 工作站之間通訊可透過 ATM PVC 或 SVC 連線。 12-3-3 IP over ATM 運作程序 任何一部工作站啟動時,都必須向 ATMARP(ATM Address Resolution Protocol)伺服器登錄其 ATM 和 IP 位址。ATMARP 伺服器維護一個 IP/ATM 對照表,以供其它工作站查詢。因此,在每一個邏輯 IP 子網路(Logical IP Subnet, LIS)內都必須具備一部 ATMARP 伺服器,其運作程序如下:(依圖 12-15 程序)。 (1) 位址登錄:工作站(如 A)啟動後,便以自己的 ATM 位址(如 ABCD)向 ATMARP 建立 VCC 連線。ATMARP 循所建立之連線,發送 InATMARP req 訊號詢問工作站 A 之 IP 位址,其訊號內攜帶本身 ATM 位址、IP 位址和對方的 ATM 位址。工作站 A 以 InATMARP replay 回應自己的 ATM 和 IP 位址。(以 ILMI 協定之運作程序) (2) 位址解析:工作站 A 欲知道 163.15.2.3 的 ATM 位址,便發送 ATMARP req 訊號給 ATMARP 伺服器。ATMARP 伺服器以 ATMARP replay 回應 163.15.2.3 之工作站的 ATM 位址給工作站 A。 (3) 連線:工作站 A 到 163.15.2.3 的 ATM 位址後,便可以直接和工作站 B 連線。
圖 12-15 IP over ATM 運作程序 如果在單一個 IP over ATM 之次網路(LIS)下,每部工作站啟動時,便向 ATMARP 伺服器登錄 IP 和 ATM 位址的對照表,整個運作程序也算單純。但如果由一個 LIS 網路連結多個傳統 IP 子網路(IP Subnet),在傳統 IP 子網路下的工作站,就無法向 ATMARP 伺服器登錄,因為它們沒有 ATM 位址,因此該 IP 子網路所跨接的路由器,便要負起『代理者』(Proxy)的責任。如圖 12-16 中,IP over ATM 的 LIS 網路(163.15.1.X)連結 3 個 IP subnet,ATMARP 伺服器只登錄 LIS 網路下工作站的 IP/ATM 位址對照表,所有路由器除了必須維護『路徑選擇表』(Routing Table)外,還必須建立 IP/ATM 位址的對照表(又稱 Cache Table)。例如,163.15.2.3 之工作站欲連接 163.15.4.4 工作站,當該封包進入路由器(163.15.2.1)時,路由器由路徑選擇表上,得知必須將封包轉送到 163.15.1.2 之路由器,再由它本身之 Cache Table 上查詢出,163.15.2.1 工作站的 ATM 位址(ABF),再利用 ABF 之位址連結到 163.15.2.1,並將封包轉送給它。以下再由 163.15.2.1 將封包轉送給 163.15.4.4 之工作站。
圖 12-16 IP over ATM 範例 12-3-4 IP over ATM 跨接網路 在圖 12-16 中,只有一個 LIS 網路,如果跨越多個 LIS 網路之間通訊,就牽涉到 LIS 之間路徑選擇的問題。基本上,每一個 LIS 網路有一部 ATMARP 伺服器紀錄有關本網路內 IP/ATM 位址對照表,但在跨越不同網路之間,也許需要透過其他網路上的 ATMARP 伺服器來查詢 IP/ATM 的對照位址。然而,不同 LIS 網路之間的工作站欲相互通訊時,大多是必須透過路由器連接,因此路由器很容易成為 ATM 網路終點對終點連接的瓶頸。『下一跳躍解析協定』(Next Hop Resolution Protocol, NHRP)是用來讓這些路由器之間互相通訊,來達到位址解析的目的,NHRP 並不是路徑選擇功能,而是希望在訊問者和被詢問者之間,跨接多個 LIS 網路之間,建立一條直接的捷徑連線,以作為查詢位址之用。有關於路徑選擇功能,還是必須仰賴原來 IP 之路徑選擇功能。 在一個 LIS 網路下,處理 NHRP 協定之伺服器,稱之為『下一跳躍伺服器』(Next Hop Server, NHS)。NHS 伺服器同樣保有 IP/ATM 對照表的維護能力,工作站啟動時,也必須向 NHS 伺服器登錄,以做查詢之用。如圖 12-17 中,工作站 A 欲連接到 LIS 3 網路上的工作站 B。 首先工作站 A 向 NHS 查詢工作站 B 的 ATM 位址(攜帶工作站 B 的 IP 位址和自己的 IP 及 ATM 位址),NHS 1 透過路由器連結到 NHS 2,NHS 2 也透過路由器連結到 NHS 3,並得到工作站 B 的 ATM 位址。再依照原來路徑回應給工作站 A。工作站 A 得到工作站 B 的 ATM 位址後,便可以直接和它建立連線。我們可以發現 NHS 伺服器比 ATMARP 伺服器增加了伺服器之間的通訊協定(即是 NHRP 協定),因此可以將 NHS 和 ATMARP 整合成一個完整的伺服器,功能就非常完整了。
圖 12-17 IP over ATM 跨接網路
|
翻轉工作室:粘添壽
電腦網路與連結技術:
翻轉電子書系列:
|