Tempus S_JEP-12435-97Számítógép-hálózatok1 ATM ATM hálózatok (Asynchronous Transfer Mode) Tartalom Szélessávú, többszolgáltatású hálózatok Különböző média.

Az előadások a következő témára: "Tempus S_JEP-12435-97Számítógép-hálózatok1 ATM ATM hálózatok (Asynchronous Transfer Mode) Tartalom Szélessávú, többszolgáltatású hálózatok Különböző média."— Előadás másolata:

1 Tempus S_JEP-12435-97Számítógép-hálózatok1 ATM ATM hálózatok (Asynchronous Transfer Mode) Tartalom Szélessávú, többszolgáltatású hálózatok Különböző média típusok sávszélesség szükségletei Cella alapú hálózatok ATM LAN A cella szerkezete és a kapcsolás elve A protokoll architektúrája Az ATM funkcionális rétegei Az ATM adaptációs réteg (AAL) szolgáltatásai Az ATM réteg LAN emuláció Klasszikus IP ATM hálózat felett

2 Tempus S_JEP-12435-97Számítógép-hálózatok2 ATM Szélessávú, többszolgáltatású hálózatok A hálózatok szolgáltatásai •Adat továbbítás, •Hang (telefon) átvitel, •Kép (videofon) átvitel, •Multimédia dokumentumok átvitele, •Számítógéppel segített oktatás (Computer Aided Learning = CAL), •Számítógéppel segített kooperatív munka. A fenti szolgáltatásokat nyújtó számítógépek a többszolgáltatású munkaállomások. A hálózatokat pedig, amelyek összekapcsolják őket, szélessávú, többszolgáltatású hálózatoknak nevezzük. A követelmények messze meghaladják az adathálózatokkal szemben támasztott követelményeket.

3 Tempus S_JEP-12435-97Számítógép-hálózatok3 ATM Szélessávú, többszolgáltatású hálózatok Hagyományos (adat) LAN-ok összeköttetése Szélessávú többszolgáltatású hálózat Magán telefonközpontok összeköttetése Több szolgáltatású munkaállomások adat, telefon, videó-telefon, videó- konferencia, multimédia dokumentum szerverek használatára Hagyományos adat- szerverek: - E-mail - file szerverek - nyomtató szerverek - stb. Hálózati videó- konferencia szerverek: Igény szerinti videó- konferencia támogatása Multimédia információ szerverek: Interaktív elérés hálózaton keresztül Alkalmazás példák

4 Tempus S_JEP-12435-97Számítógép-hálózatok4 ATM Szélessávú, többszolgáltatású hálózatok Videó kamera Hangszóró Mikrofon Szélessávú, többszolgáltatású hálózat Alkalmazás példa

5 Tempus S_JEP-12435-97Számítógép-hálózatok5 ATM Különböző média típusok sávszélesség szükségletei JPEG = Joint photographic expert group

6 Tempus S_JEP-12435-97Számítógép-hálózatok6 ATM Különböző média típusok sávszélesség szükségletei

7 Tempus S_JEP-12435-97Számítógép-hálózatok7 ATM Különböző média típusok sávszélesség szükségletei Az audió és videó átvitele állandó bit sebességet igényel. Videókonferencia rendszerekben az egymás utáni képkockák keveset változnak, képtömörítés lehetséges. Hang, kép és videó átvitele esetén a tömörítés lehet információvesztő, amely jelentősen csökkenti az átviendő információt. Az állandó bitsebességet igénylő média típusok az eddig tárgyalt hálózatokkal nem vihetők át biztonsággal. Olyan új technológiára van szükség, amely az adatátvitelen kívül a többi média típus átvitelére is alkalmas. Az egyik ilyen hálózat az ATM LAN (Asynchronous Transfer Mode).

8 Tempus S_JEP-12435-97Számítógép-hálózatok8 ATM Cella alapú hálózatok Kialakítottak egy átviteli és kapcsoló rendszert, amely független az átvinni kívánt média típusától, de elég rugalmas, hogy támogassa azokat. Az állandó bit sebességű forgalmat (pl. digitalizált beszéd) előre meghatározott időszeletekben viszik át (125 mikroszekundumonként 1 byte), az adatokat pedig váltózó hosszúságú keretekben, statisztikai alapon multiplexálják az egyéb forgalommal. Mindkét típust kiszolgáló hibrid rendszert alakítottak ki. A forrás által generált adatokat rögzített méretű cellákra tördelik. A különböző média típusok celláit pedig statisztikai alapon közös folyamba illesztik (multiplexing). A rögzített méretű cellák kapcsolása nagy sebességgel végezhető. Az ilyen hálózatot cella alapú hálózatnak, vagy mivel az azonos forrásból származó cellák meghatározatlan időközönként követik egymást, asynchronous transfer mode (ATM) hálózatnak nevezzük.

9 Tempus S_JEP-12435-97Számítógép-hálózatok9 ATM Fejrész 5 byte Cella hossza: 53 byte ATM cella felépítése 48 byte Adat Cella alapú hálózatok A cella mérete A rövid cella méret választása előnyös az állandó bit sebességet igénylő alkalmazásoknál az alacsony késleltetés szempontjából. Az azonos forrásból származó cellák a keletkezésük idején továbbítva lesznek, nem kell bevárni, amíg nagyobb adatmennyiség összejön. Az átvitel így folyamatosabb. A rövid cella méret viszont a relatív magas overhead miatt hátrányos (a hasznos adatra eső kísérő információ mennyisége magas). Az ATM hálózat kapcsolat orientált, ezért a cella fejrésze nem tartalmazza a célállomás teljes címét, hanem csak útvonal azonosítót.

10 Tempus S_JEP-12435-97Számítógép-hálózatok10 ATM LAN ATM switch RCU LAN ATM switch RCU LAN ATM switch RCU LAN ATM switch RCU ATM switch SCPNMCLS ATM switch Szerver Broad- cast szerver Multimedia szerver ATM gerinchálózat (155/622/1200 Mbps) ATM 10/16/100 Mbps Internet ATM WAN 100/155/622 Mbps A épület B épület D épület 25/51/100 Mbps ATM LAN

11 Tempus S_JEP-12435-97Számítógép-hálózatok11 ATM Bridge/router Több szolgáltatású munkaállomás Gateway RCU: Távoli koncentrátor SCP: Signaling Control Point NM: Network Management CLS:Connectionless Server ATM LAN jelmagyarázat

12 Tempus S_JEP-12435-97Számítógép-hálózatok12 ATM ATM LAN A különféle átviendő média típusok miatt, amelyeknek egy része minőségi szolgáltatást követel meg a hálózattal szemben, nem lehet osztott használatú átviteli közeget használni. ATM hálózat hálószerű (mesh) topológiát követ, amelyben egymással összeköttetésben lévő kapcsolók biztosítják az átvitelt a kommunikáló állomások között. Az elv hasonlítható a telefon hálózathoz. Nem csatlakozik minden állomás közvetlenül kapcsolóra, mivel nem feltétlenül veszik igénybe egyszerre a hálózati szolgáltatást. Több egymáshoz közeli állomás ún. remote concentrator unit- ra (RCU) csatlakozik, amely nem kapcsoló, hanem multiplexálja ill. demultiplexálja az állomások cella folyamát a kapcsoló felé. Mielőtt két állomás kommunikálna egymással, a kapcsolókon keresztül egy útvonalat kell felépíteniük. Minden cella, amely az adott híváshoz tartozik, ezen az útvonalon halad keresztül. Az útvonalat virtuális összeköttetésnek nevezzük (Virtual connection: VC). A kapcsolat felépítése során az igényelt szolgáltatás típusnak megfelelő átviteli kapacitás lesz lefoglalva a kapcsolókban. Van olyan szolgáltatás, amely rögzített bit sebességet igényel, van olyan, amelyik változó bit sebességgel dolgozik, de az átvitt adatok átlagos mennyisége rögzített, és van olyan szolgáltatás, amelynél nincs semmilyen megkötés a szolgáltatás minőségére.

13 Tempus S_JEP-12435-97Számítógép-hálózatok13 ATM ATM LAN Az ATM hálózatnak összeköttetést kell biztosítania hagyományos LAN hálózatok között, és az ATM hálózatra kapcsolt munkaállomások számára is biztosítani kell a hagyományos LAN-ok elérését, és az ATM alapú LAN-ok használatát. Az ATM hálózaton csak előre felépített virtuális útvonalon lehet forgalmazni. A kapcsolat kiépíthető állandóra is az útvonalat meghatározó switch-ek konfigurálásával (Permanent Virtual Connections: PVC). Kapcsolt ATM szolgáltatás (Switched Virtual Connections: SVC) esetén a kapcsolat felépítését egy állomás kérésére a signaling control point (SCP) állomás építi fel. Az SCP állandó összeköttetésben (PVC) van az összes kapcsolóval, és az összes munkaállomással. Az SCP felveszi a kapcsolatot a megfelelő kapcsolókkal és a megcímzett állomással, lefoglalja a szükséges átviteli kapacitást, és felépíti a virtuális kapcsolatot a kezdeményező és a megcímzett állomás között. A kommunikáció befejeztével a kapcsolatot le kell bontani. Ezt szintén az SCP végzi el.

14 Tempus S_JEP-12435-97Számítógép-hálózatok14 ATM ATM LAN Az állandó kapcsolatok kiépítését a network management (NM) állomás végzi, amely szintén állandó összeköttetéssel rendelkezik az ATM switch-ekkel az SCP-vel és az RCU-kkal. A kapcsolat felépítéséhez megfelelő címzéssel kell rendelkezni. Az ATM cím 20 byte-os, a címzés hierarchikus: ország kód, körzet számok sora, végállomás címe (E.164 szabvány). A hagyományos LAN szolgáltatás az ATM hálózaton elvégezhető úgy, hogy minden munkaállomás és szerver állandó összeköttetéssel (PVC) rendelkezik egy továbbító állomással, a connectionless server-rel (CLS) és a LAN emulációs szerverrel (LES). A munkaállomások a CLS-en keresztül érik el a szervereket.

15 Tempus S_JEP-12435-97Számítógép-hálózatok15 ATM A cella szerkezete és a kapcsolás elve Minden cella, haladása során kapcsolóról kapcsolóra, követi a kapcsolat felépítésekor létrehozott virtuális összeköttetést. Az útvonalat az útvonal azonosító határozza meg, amelyet minden cella a fejrészében tartalmaz. Az útvonal azonosító két részből áll:  virtuális útvonal azonosító (virtual path identifier: VPI) és  virtuális csatornaazonosító (virtual channel identifier: VCI) Az út meghatározás elvégezhető csak az egyikkel, vagy a kettővel együtt. A cella útvonalának meghatározása az alábbi ábrán követhető.

16 Tempus S_JEP-12435-97Számítógép-hálózatok16 ATM A cella szerkezete és a kapcsolás elve 1243 24 1. port 2. port 3. port 63 1 1 2 2 1 2 2 4 1 3 3 3 1 4 3 6 BeKi Port KA 1. port kapcsolási táblázat KA = Kapcsolat azonosító 2 2 1 1 2 4 1 2 BeKi Port KA 2. port kapcsolási táblázat A cella kapcsolás elve 3. port kapcsolási táblázat 3 3 1 1 3 6 1 4 BeKi Port KA

17 Tempus S_JEP-12435-97Számítógép-hálózatok17 ATM A cella szerkezete és a kapcsolás elve GFC:Generic flow control VPI:Virtual path identifier VCI:Virtual channel identifier PTI:Payload type identifier CLP:Cell loss priority HEC:Header error checksum PTI:000 - 011adat 100 - 111vezérlés ATM cella formátum: user - network interfész GFCVPI VCI PTI CLP HEC 48 oktet információ mező Fejléc Adat 8 7 6 5 4 3 2 1bit 1 2 3 4 5 6 53 oktet...

18 Tempus S_JEP-12435-97Számítógép-hálózatok18 ATM A cella szerkezete és a kapcsolás elve GFC:Generic flow control VPI:Virtual path identifier VCI:Virtual channel identifier PTI:Payload type identifier CLP:Cell loss priority HEC:Header error checksum PTI:000 - 011adat 100 - 111vezérlés ATM cella formátum: network - network interfész VPI VCI PTI CLP HEC 48 oktet információ mező Fejléc Adat 8 7 6 5 4 3 2 1bit 1 2 3 4 5 6 53 oktet...

19 Tempus S_JEP-12435-97Számítógép-hálózatok19 ATM Az ATM funkcionális rétegei 1. Fizikai réteg 2. Adatkapcsolati réteg OSI Modell 3. Hálózati réteg ATM réteg ATM adaptációs réteg AAL Magasabb réteg Fizikai réteg Az ATM az alsó két rétegben helyezkedik el A protokoll architektúrája Az ATM három réteggel rendelkezik, amelyek az OSI 1-2 rétegének felelnek meg: Az ATM hálózat több különböző szolgáltatást kínál a különböző típusú alkalmazások számára. Az ATM adaptációs réteg kínálja ezeket a szolgáltatásokat az alkalmazások számára, és fedi el a cellakapcsolást, amellyel az átvitelt az alsó két réteg lebonyolítja.

20 Tempus S_JEP-12435-97Számítógép-hálózatok20 ATM A protokoll architektúrája Fizikai réteg ATM réteg AAL Jelzés protokollok Jelzés AF Fizikai réteg ATM réteg AAL Menedzs. protokollok Menedzs. AF Fizikai réteg ATM réteg Jelzés protokollok Felhasználó- orientált protokollok Menedzsment protokollok Jelzés AFFelhasználói AFMenedezs. AF AAL funkciók és protokollok ATM cella kapcsolású hálózat Control (C) síkFelhasználói (U) síkMenedzsment (M) sík Felhasz. réteg Magasabb réteg protokollok ATM protokoll rétegek AF = alkalmazói folyamat

21 Tempus S_JEP-12435-97Számítógép-hálózatok21 ATM A protokoll architektúrája Az ATM 3 alkalmazási síkot fog át:  Control sík:a jelzéssel foglalkozik  User sík:az alkalmazásokat szolgálja  Management sík:az állomások menedzsmentjével foglalkozik Az ATM adaptációs réteg (AAL) szolgáltatásai AAL1 (Class A) Kapcsolat orientált és figyelembe veszi a két végállomás időbeli kapcsolatát. Állandó bitsebességet biztosít (Constant bit rate: CBR). Példaalkalmazás: beszédkapcsolat. AAL2 (Class B) Kapcsolat orientált és figyelembe veszi a két végállomás időbeli kapcsolatát. Változó bitsebességet biztosít (Variable bit rate: VBR). Példaalkalmazás: tömörített videó továbbítás. AAL3/4 és AAL5 (Class C/D) Kapcsolat nélküli és nem veszi figyelembe a két végállomás időbeli kapcsolatát. Változó bitsebességet biztosít (Available bit rate: ABR). Példaalkalmazás: LAN.

22 Tempus S_JEP-12435-97Számítógép-hálózatok22 ATM A protokoll architektúrája Az ATM adaptációs réteg (AAL) szolgáltatásai Szolgálat típusa AAL 1AAL 2AAL 3/4AAL 5 VanNincs ÁllandóVáltozó Kapcsolat orientáltKapcsolat nélküli Bit sebesség Kapcsolat módja Időbeli kapcsolat Az ATM adaptációs réteg: a szolgáltatás osztályok kapcsolata

23 Tempus S_JEP-12435-97Számítógép-hálózatok23 ATM A protokoll architektúrája Az ATM adaptációs réteg (AAL) szolgáltatásai Az ATM adaptációs réteg: alréteg protokollok és funkcióik ATM Fizikai réteg SAP 1SAP 2SAP 3/4SAP 5 SAP 1SAP 2SAP 3/4SAP 5 AAL CS protokollok SAR alréteg protokollok Cella adat feldolgozása Cella fejléc feldolgozása Cella továbbítása Interfész elvárásainak biztosítása CS = konvergencia alrétegSAR = Szegmentálás és újraegyesítés Cella-vesztés érzékelése AAL 3/4/5 Időzítési problémák és cella-vesztés megoldása AAL 1/2 Szegmentálás és újraegyesítés

24 Tempus S_JEP-12435-97Számítógép-hálózatok24 ATM A protokoll architektúrája Az ATM réteg A cellák képzésével, a cella fej kialakításával, a cellák forgalomirányításával és cella- folyamba illesztésével foglalkozik.

25 Tempus S_JEP-12435-97Számítógép-hálózatok25 ATM LAN emuláció A kapcsolat nélküli alkalmazások példája az ATM állomások és a hagyományos LAN-ok együttműködése. A LAN emulációt akkor használják, amikor hidak kapcsolják össze a hagyományos LAN-t az ATM hálózattal. A hálózati eszközök emulálják a hagyományos LAN-ok broadcast üzemmódját a kapcsolat orientált ATM LAN-on. Ez a LAN emuláció (LE). Három összetevő közreműködik: •LE configuration server (LECS) •LE server (LES) •Broadcast and unknown address server (BUS) Minden állomás rendelkezik egy MAC címmel (Ethernet vagy Token Ring) és egy ATM címmel. Az állomások ismerik a célállomás MAC címét, de a virtuális összeköttetés létesítéséhez az ATM címre is szükség van. A LES adja meg a MAC címnek megfelelő ATM címet. A BUS a multicast és broadcast funkciókért fefel. A LECS az ATM hálózat összes állomása arra használja, hogy beszerezze tőle a LES és a BUS címét. A munkaállomások az inicializálási folyamat során állandó virtuális kapcsolatot építenek ki a LES-sel és a BUS-sal. Ekkor mindenállomás bejelenti az LE-nek a saját MAC-ATM címeit. Ha egy munkaállomásnak szüksége van egy másik állomás ATM címére, felad egy ARP kérést az LE-nek, amely megválaszolja. Ha nincs meg az adatbázisában, megkérdezi az összes állomást. Tipikusan a híd válaszol az ilyen kérdésekre, amikor a keresett MAC cím a híd másik oldalán lévő eszköz címe.

26 Tempus S_JEP-12435-97Számítógép-hálózatok26 ATM LAN emuláció ATM állomás vagy híd ATM állomás vagy híd ATM LAN Többesküldés VCC LAN emuláció konfigurációs szerver (LECS) Többesküldés VCC Közvetlen vezérlő VCC Közvetlen adat VCC Többesküldés továbbítás VCC Vezérlés szétosztás VCC LAN emulációs szerver (LES) Broadcast vagy ismeretlen cím szerver (BUS) A LAN emuláció komponensei = LAN emulációs kliens (LEC) VCC = Virtuális csatorna összeköttetés

27 Tempus S_JEP-12435-97Számítógép-hálózatok27 ATM Klasszikus IP ATM hálózat felett Ezt a módszert akkor alkalmazzák, amikor az ATM hálózat router-rel csatlakozik a hagyományos LAN-hoz. Az alkalmazásban együttműködő eszközöket az IP cím azonosítja. Minden munkaállomás és router rendelkezik állandó összeköttetéssel egy központi eszközzel, az ún. connectionless server-rel (CLS). A CLS két funkcióval rendelkezik: •elvégzi a cím feloldást az IP cím és az ATM cím között, és • továbbítja az adatgrammákat a router vagy munkaállomás felé. A CLS adatbázisa úgy alakul ki, hogy minden ATM port regisztrálja a saját IP-ATM cím párját a CLS szervernél.

28 Tempus S_JEP-12435-97Számítógép-hálózatok28 ATM Irodalom •Stallings W. Data and Computer Communications, Fifth Edition. Prentice-Hall, Inc. 1997. •Fred Halsall. Data Communications, Computer Networks and Open Systems, Fourth Edition. Addison-Wesley Publishers Ltd. 1996. •Andrew S. Tanenbaum. Számítógép-hálózatok, Panem Könyvkiadó Kft. 1999.