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ATM LAN Emulation

ATM LAN Emulation. Prof. Dr. W. Riggert. Inhalt. Das Tutorial ist in drei Abschnitte gegliedert.

corina
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ATM LAN Emulation

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Presentation Transcript

  1. ATM LAN Emulation Prof. Dr. W. Riggert

  2. Inhalt • Das Tutorial ist in drei Abschnitte gegliedert. • Abschnitt 1 behandelt die Frage, warum LAN Emulation benötigt wird, Abschnitt 2 widmet sich der Frage, welche Mechanismen nachgebildet werden müssen und der letzte Abschnitte zeigt den Ablauf und die benötigten Verbindungen einer erfolgreichen LAN-Emulation. Warum LAN Emulation ? Nachzubildende Verfahren Verbindungen und Ablauf Prof. Dr. W. Riggert

  3. ATM Einsatzgebiet Das Einsatzfeld von ATM ist vielfältig. Im Diagramm wird es als Backbone-Technologie zur Verknüpfung von Arbeitsgruppen eines LANs genutzt. Aber auch die ausschließliche Verwendung von ATM bis zum einzelnen Arbeitsplatz ist denkbar. LAN-Arbeitsgruppe LAN-Arbeitsgruppe ATM-Netzwerk Prof. Dr. W. Riggert

  4. Verbindung : LAN – ATM 1 Da ein herkömmliches LAN Pakete variabler Länge verwendet, ein ATM-Netz aber auf Zellen fester Länge beruht, ist eine Netzkomponente not- wendig, die eine Konversion in den jeweiligen Typus vornimmt. In einem reinen ATM-Netz, in dem keine Umwandlung von Pakete in Zellen und umgekehrt vorkommt, ist hingegen lediglich ein Gerät, der sog. ATM-Switch für die Weiterleitung von ATM-Zellen zuständig. herkömmliches Netzwerk Konversion ATM-Netzwerk Prof. Dr. W. Riggert

  5. Verbindung : LAN – ATM 2 herkömmliches Netzwerk Die Verknüpfung eines reinen ATM LAN mit einem herkömmlichen LAN zeigt, dass der ATM-Teil des Konversionsdevices zum ATM-Netz gehört und der Rest zum Frame- basierten Teil. Die LAN Emulation erlaubt es den Rechnern nun, sich das ATM LAN als bekanntes Ethernet oder Token Ring vorzustellen. Der Stern im Diagramm zeigt die Endpunkte im ATM LAN an, an denen die Emulation aktiv sein muss. ATM LAN ATM-Netzwerk Prof. Dr. W. Riggert

  6. Motiv : LAN Emulation • Die bisherigen Anwendungen müssen über die neue Netzinfrastruktur in Form eines ATM-Netzes wie bisher zu betreiben sein. Netzfähige Anwendungen wurden in der Vergangenheit ausschließlich auf der Grundlage von Ethernet oder Token Ring entwickelt. Eine neue Basis- technologie darf daher nicht zu einer vollständigen Neukonzeption dieser Applikationen führen. Prof. Dr. W. Riggert

  7. Emulation Um herkömmlichen LAN-Anwendungen die Kommunikation über ein ATM-Netz zu erlauben, muss ein System die verbindungslose broadcast-Natur nachbilden. ATM-Netzwerk Prof. Dr. W. Riggert

  8. LAN-Phasen • Adressregistrierung • Suche des LECS und des LES • Suche des BUS • Kommunikation zwischen den LECs Bevor zwei Stationen in Anlehnung an die LAN-Technologie über ein ATM-Netz transparent kommunizieren können, müssen mehrere Phasen durchlaufen werden. In der folgenden Konfiguration wird von zwei, direkt an das ATM-Netz angeschlossenen Stationen ausgegangen. Prof. Dr. W. Riggert

  9. Komponenten einer LANE • LANE-Komponenten : • LEC: LAN Emulation Client • LES: LAN Emulation Server – weist individuelle LEC einem ELAN zu • BUS: Broadcast and Unknown Server – behandelt Daten, die von den LEC an: • Broadcast MAC Adresse • Multicastziele • Initial Unicasts gesendet werden. • LECS: LAN Emulation Configuration Server • Kontrolliert und konfiguriert Verbindungen • Registriert und löst MAC-Adressen auf LECS LES BUS ATM Switches LEC LEC LEC Prof. Dr. W. Riggert

  10. Services einer LANE LAN Emulation Service LANE Configuration Server (LECS) Initialisierung LAN Emulation Server (LES) Adressauflösung Broadcast and Unknown Server (BUS) Daten-Flooding LAN Emulation Clients (LEC) Prof. Dr. W. Riggert

  11. ? aabb Phase 1 : ILMI ATM- Endstation ATM-Switch / LECS UNI ILMI MIB ATM Präfix = 47x Port n Addr = ??? MAC Addr = aabb ATM Addr = ??? Was ist der ATM Präfix ? Meine MAC=aabb VCI = 16 Port n Netzwerk ESI Netzwerk ESI 47x ? Das ATM-Endsystem informiert dennächsterreichbaren ATM-Switch/LECS über UNI mit seiner MAC-Adresse und erhält den um weitere Angaben ergänzten Rest der vollständigen Adresse zurück. Prof. Dr. W. Riggert

  12. Phase 2 : ILMI ATM- Endstation ATM-Switch / LECS UNI MAC Addr = aabb ATM Präfix = 47x ILMI MIB ATM Präfix = 47x Port n Addr = 47xaabb Netzwerk = 47x VCI = 16 Netzwerk ESI Netzwerk ESI 47x aabb 47x aabb 19 Bytes • Dieser Prozess läuft vollständig automatisiert über einen reservierten Pfad ab. • Dazu wird eine ATM-Adresse in zwei Teile zerlegt : • einen Präfix, den typischerweise der Switch liefert • einen Benutzerteil, den die Endstation beisteuert. Prof. Dr. W. Riggert

  13. Adressauflösung • Die Dynamische Adressauflösung durch ILMI (Interim Link Management Interface) • macht die LEC-Adressbestimmung überflüssig • liefert dem LEC die Adresse des LECS Prof. Dr. W. Riggert

  14. Adressbekanntmachung 1 Der LECS kennt die ATM-Adresse des LES für ein gegebenes ELAN. Dabei kann die LECS-Konfigurations- tabelle Einträge für mehrere LES für unterschiedliche ELANs ent- halten. Der LES selbst verfügt über die Adresse des zugeordneten BUS. Die Anbindung einer ATM-Station an einen ATM-Switch löst den Adressregistrierungsprozess über ILMI aus. LECS LEC 1 ILMI Adress- registrierung LES LEC 2 BUS Prof. Dr. W. Riggert

  15. Adressbekanntmachung 2 Die Endstation und der ATM-Switch kennen nun die ATM-Adresse von LEC 1. Die anderen Switches des Netzes erhalten diese über das PNNI. Die ATM-Adressen des LES und BUS werden über den gleichen Mechanismus verteilt, sobald sie Teil des ATM-Netzes werden. LECS PNNI-Routing LEC 1 LES LEC 2 BUS Prof. Dr. W. Riggert

  16. LES-Suche 1 Um Teil des emulierten LANs zu werden, muss ein LEC sich beim LES registrieren lassen. Dazu Fragt er zunächst den LECS nach der Adresse des LES. Die Adresse des LECS ist durch den ILMI-Prozess bereits bekannt. LEC 1 baut dazu eine bidirektionale Punkt-zu-Punkt-Verbindung zum LECS, den Configuration Direct VCC auf. Der LECS antwortet mit der ATM-Adresse des LES, für den die Mitgliedschaft gewünscht wird. LECS Configuration Direct LEC 1 LES LEC 2 BUS Prof. Dr. W. Riggert

  17. LES-Suche 2 • LEC1 versucht nun den LES • zu erreichen. Dank des PNNI • Protokolls wird die Anfrage • durch das ATM-Netz geleitet. • Als Ergebnis werden zwischen • LEC1 und LES zwei Verbindungen • eingerichtet : • Ein Control Direct VCC, als • bidirektionale Punkt-zu-Punkt • Verbindung • Ein Control Distribute VCC, • als Punkt-zu Mehrpunkt- • Verbindung mit dem LES als • Wurzel Control Direct LECS Configuration Direct Control Distribute LEC 1 LES LEC 2 BUS Prof. Dr. W. Riggert

  18. BUS-Suche • Um den BUS zu finden, sendet • LEC 1 einen Broadcast an LES. • Dies ist möglich, weil LES bereits • die Adresse des BUS kennt. Der • LES antwortet mit der entsprech- • enden ATM-Adresse und baut zwei • VCs zwischen LEC 1 und BUS auf : • Ein Multicast-Send VCC, als • bidirektionale Punkt-zu-Punkt • Verbindung • Ein Multicast Forward VCC, • als Punkt-zu Mehrpunkt- • Verbindung Multicast Send LECS Multicast Forward LEC 1 LES LEC 2 BUS Prof. Dr. W. Riggert

  19. Kommunikationsziel LECS LES BUS Die LANE Server LECS, LES und BUS ermöglichen einen Mechanismus, um eine direkte LEC-zu-LEC-Kommunikation aufzubauen. Data Direct VCC LEC LEC Ethernet Prof. Dr. W. Riggert

  20. LEC Kommunikation 1 Da der LEC nun Teil des emulierten LANs ist, kann eine Verbindung zu einem weiteren LEC aufgebaut werden. LEC 1 möchte mit LEC 2 eine TCP/IP- Anwendung nutzen. Dazu hat LEC 2 bereits den gleichen Registrierungspro- zess wie LEC 1 durchlaufen. In einer Ethernet-Umgebung wären vier Schritte erforderlich : LECS LEC 1 LES LEC 2 BUS • LEC 1 kennt die IP-Adresse von LEC 2 • LEC 1 sendet einen ARP-Request als Broadcast • LEC 2 sendet eine ARP-Antwort als Unicast • LEC 1 beginnt die TCP/IP-Kommunikation Prof. Dr. W. Riggert

  21. LEC Kommunikation 2 LEC 1 LEC 2 • LEC 1 kennt die IP-Adresse von LEC 2 • LEC 1 sendet einen ARP-Request als Broadcast • LEC 2 sendet eine ARP-Antwort als Unicast • LEC 1 beginnt die TCP/IP-Kommunikation Da LEC 1 die IP-Adresse von LEC 2 kennt, muss lediglich die Ethernet-MAC-Adresse von LEC 2 gefunden werden. Prof. Dr. W. Riggert

  22. LEC Kommunikation 3 LEC 1 LEC 2 • LEC 1 kennt die IP-Adresse von LEC 2 • LEC 1 sendet einen ARP-Request als Broadcast • LEC 2 sendet eine ARP-Antwort als Unicast • LEC 1 beginnt die TCP/IP-Kommunikation TCP/IP nutzt das ARP-Protokoll, um den Adressauflösungsprozess einzuleiten. LEC 2 erkennt ihre eigene IP-Adresse und antwortet mit ihrer MAC-Adresse. Prof. Dr. W. Riggert

  23. LEC Kommunikation 4 Um diesen Ablauf nachzubilden, muss ATM transparent einen ARP-Prozess emulieren, obwohl ATM keine IP- oder MAC-Adressen nutzt und keinen direkten Broad- cast-Mechanismus kennt. Die ARP-Anforderung wird als MAC- Broadcast über den Multicast Send VCC an den BUS gerichtet. Multicast Send LECS LEC 1 LES LEC 2 BUS Prof. Dr. W. Riggert

  24. LEC Kommunikation 5 Über den Multicast Distribute Pfad verteilt der BUS die ARP Anforderung an alle Mitglieder des emulierten LAN. LEC 2 erhält den ARP-Request und antwortet mit einer MAC- Unicast, die an LEC 1 gerichtet ist. Aus der ARP-Nachricht kennt LEC 2 die MAC-Adresse von LEC 1. Um eine Pfad über das ATM-Netz aufzubauen, ist aber die Kenntnis der ATM-Adresse von LEC 1 erforderlich. Multicast Forward LECS LEC 1 LES LEC 2 BUS Prof. Dr. W. Riggert

  25. LEC Kommunikation 6 Der LES besitzt aber die gewünschte Adressinformation. Daher sendet LEC 2 eine Unknown Unicast-Nachricht über den Multicast Send VCC an den BUS. Der BUS leitet darauf- hin eine Kopie dieser Nachricht über den Multicast Distribute an alle Mitglieder des emulierten LAN. Wahrscheinlich wird die Antwort des LES eher bei LEC 2 eintreffen als die Antwort auf die Unknown Unicast Anfrage. LECS Multicast Forward Multicast Send LEC 1 LES LEC 2 BUS Prof. Dr. W. Riggert

  26. LEC Kommunikation 7 Mit Eintreffen einer Antwort weiß LEC 2 nun, welche ATM Adresse der MAC-Adresse von LEC 1 zugeordnet ist. LEC 2 baut sofort eine direkte Verbindung zu LEC 1 unter Ausnutzung des Routing-Protokolls PNNI auf. LEC 1 und LEC 2 halten diese Verbindung selbst im inaktiven Zustand für 20 Minuten. Die ATM-MAC-Adresszuordnung legen beide Stationen in einem Cache ab, der über einen Timer das Aging der Einträge steuert. LECS Data Direct LEC 1 LES LEC 2 BUS Prof. Dr. W. Riggert

  27. 1.Configure Direct - bidirektional zwischen LEC und LECS 2. Control Direct - bidirektional zwischen LEC und LES 3. Control Distribute - vom LES 4. Multicast Send - zum BUS 5. Multicast Forward - vom BUS 6. Data Direct - bidirectional zwischen LECs Alle LANE-Verbindungen Configure Direct LECS LECS LES BUS LES BUS Multicast Multicast Multicast Forward Multicast Forward Control Control Send Send 5 Control Distribute Control Distribute Direct 4 Configure Direct 1 3 Direct 2 Data Direct LEC LEC LEC 6 Prof. Dr. W. Riggert

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