ATM LAN EmulationATM LAN EmulationATM LAN EmulationATM LAN EmulationProf. Dr. W. RiggertProf. Dr. W. Riggert

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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

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ATM Einsatzgebiet

ATM-Netzwerk

LAN-Arbeitsgruppe LAN-ArbeitsgruppeDas Einsatzfeld von ATM istvielfältig. Im Diagramm wird esals Backbone-Technologie zurVerknüpfung von Arbeitsgruppen eines LANs genutzt. Aber auch die ausschließliche Verwendung von ATM bis zum einzelnen Arbeitsplatz ist denkbar.

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Verbindung : LAN – ATM 1

ATM-Netzwerk

Da ein herkömmliches LANPakete variabler Länge verwendet, einATM-Netz aber auf Zellen fester Längeberuht, ist eine Netzkomponente not-wendig, die eine Konversion in denjeweiligen Typus vornimmt.In einem reinen ATM-Netz, in dem keine Umwandlung von Pakete inZellen und umgekehrt vorkommt, ist hingegen lediglich ein Gerät, der sog. ATM-Switch für die Weiterleitung von ATM-Zellen zuständig.

herkömmliches Netzwerk

Konversion

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Verbindung : LAN – ATM 2

Die Verknüpfung eines reinen ATM LANmit 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 Rechnernnun, 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.

herkömmliches Netzwerk

ATM-Netzwerk

ATM LAN

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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 aufder Grundlage von Ethernet oder Token Ring entwickelt. Eine neue Basis-technologie darf daher nicht zu einer vollständigen Neukonzeption dieserApplikationen führen.

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Emulation

ATM-Netzwerk

Um herkömmlichen LAN-Anwendungendie Kommunikation über ein ATM-Netzzu erlauben, muss ein System dieverbindungslose broadcast-Natur nachbilden.

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LAN-Phasen

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.

• Adressregistrierung• Suche des LECS und des

LES• Suche des BUS• Kommunikation zwischen

den LECs

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Komponenten einer LANE

LANE-KomponentenLANE-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 MulticastzieleInitial Unicasts gesendet werden.

LECS: LAN Emulation Configuration Server

Kontrolliert und konfiguriert VerbindungenRegistriert und löst MAC-Adressen auf

LEC

ATM Switch

es

LEC

LECS LES BUS

LEC

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Services einer LANE

LAN Emulation Clients (LEC)

LAN Emulation ServiceLANE Configuration Server (LECS)

Initialisierung

LAN Emulation Server (LES)

Adressauflösung

Broadcast and Unknown Server (BUS)

Daten-Flooding

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Phase 1 : ILMI

ILMI MIBATM Präfix = 47xPort n Addr = ???

ATM- Endstation

ATM-Switch / LECS

Port nVCI = 16

Was ist der ATM Präfix ?Meine MAC=aabb

MAC Addr = aabbATM Addr = ???

Netzwerk ESIaabb?

Netzwerk ESI47x ?

UNI

Das ATM-Endsystem informiert den nächsterreichbaren ATM-Switch/LECS über UNI mit seiner MAC-Adresse und erhält den um weitere Angaben ergänzten Rest der vollständigen Adresse zurück.

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Phase 2 : ILMI

ILMI MIBATM Präfix = 47xPort n Addr = 47xaabb

ATM- Endstation

ATM-Switch / LECS

VCI = 16

Netzwerk = 47xMAC Addr = aabbATM Präfix = 47x

Netzwerk ESIaabb47x

Netzwerk ESI47x aabb

UNI

19 BytesDieser 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.

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Adressauflösung

• Die Dynamische Adressauflösung durch ILMI (Interim Link Management Interface)– macht die LEC-Adressbestimmung überflüssig– liefert dem LEC die Adresse des LECS

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Adressbekanntmachung 1

LES

LECS

LEC 1

LEC 2

Der LECS kennt die ATM-Adressedes LES für ein gegebenes ELAN.Dabei kann die LECS-Konfigurations-tabelle Einträge für mehrere LESfür unterschiedliche ELANs ent-halten.Der LES selbst verfügt überdie Adresse des zugeordneten BUS.Die Anbindung einer ATM-Station an einen ATM-Switch löst den Adressregistrierungsprozess über ILMI aus.

BUS

ILMI Adress-registrierung

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Adressbekanntmachung 2

LES

LECS

LEC 1

LEC 2

Die Endstation und derATM-Switch kennen nun dieATM-Adresse von LEC 1.Die anderen Switches des Netzeserhalten diese über das PNNI.Die ATM-Adressen des LES und BUS werden über den gleichenMechanismus verteilt, sobald sieTeil des ATM-Netzes werden.

BUS

PNNI-Routing

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LES-Suche 1

LES

LECS

LEC 1

LEC 2

Um Teil des emulierten LANszu werden, muss ein LEC sich beim LES registrieren lassen. Dazu Fragt er zunächst den LECS nach der Adresse des LES. DieAdresse des LECS ist durch denILMI-Prozess bereits bekannt.LEC 1 baut dazu eine bidirektionalePunkt-zu-Punkt-Verbindung zum LECS, den Configuration Direct VCCauf. Der LECS antwortet mit derATM-Adresse des LES, für den dieMitgliedschaft gewünscht wird.

BUS

ConfigurationDirect

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LES-Suche 2

LES

LECS

LEC 1

LEC 2

LEC1 versucht nun den LESzu erreichen. Dank des PNNIProtokolls wird die Anfragedurch das ATM-Netz geleitet.Als Ergebnis werden zwischen LEC1 und LES zwei Verbindungeneingerichtet :1. Ein Control Direct VCC, als bidirektionale Punkt-zu-Punkt Verbindung2. Ein Control Distribute VCC, als Punkt-zu Mehrpunkt- Verbindung mit dem LES als Wurzel

BUS

ConfigurationDirect

ControlDirect

ControlDistribute

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BUS-Suche

LES

LECS

LEC 1

LEC 2

Um den BUS zu finden, sendetLEC 1 einen Broadcast an LES.Dies ist möglich, weil LES bereitsdie Adresse des BUS kennt. DerLES antwortet mit der entsprech-enden ATM-Adresse und baut zweiVCs zwischen LEC 1 und BUS auf :1. Ein Multicast-Send VCC, als bidirektionale Punkt-zu-Punkt Verbindung2. Ein Multicast Forward VCC, als Punkt-zu Mehrpunkt- Verbindung BUS

MulticastSend

MulticastForward

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Kommunikationsziel

Die LANE Server LECS, LES und BUS ermöglichen einen Mechanismus, um eine direkte LEC-zu-LEC-Kommunikation aufzubauen.

LECEthernet

LEC

Data Direct VCC

LECS LES BUS

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LEC Kommunikation 1

LES

LECS

LEC 1

LEC 2

Da der LEC nun Teil des emuliertenLANs ist, kann eine Verbindung zueinem weiteren LEC aufgebaut werden.LEC 1 möchte mit LEC 2 eine TCP/IP-Anwendung nutzen. Dazu hat LEC 2bereits den gleichen Registrierungspro-zess wie LEC 1 durchlaufen. In einerEthernet-Umgebung wären vier Schritte erforderlich :

BUS1. LEC 1 kennt die IP-Adresse von LEC 22. LEC 1 sendet einen ARP-Request als Broadcast3. LEC 2 sendet eine ARP-Antwort als Unicast4. LEC 1 beginnt die TCP/IP-Kommunikation

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LEC Kommunikation 2

Da LEC 1 die IP-Adresse von LEC 2 kennt, muss lediglich die Ethernet-MAC-Adresse von LEC 2 gefunden werden.

1. LEC 1 kennt die IP-Adresse von LEC 2

2. LEC 1 sendet einen ARP-Request als Broadcast

3. LEC 2 sendet eine ARP-Antwort als Unicast

4. LEC 1 beginnt die TCP/IP-Kommunikation

LEC 1 LEC 2

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LEC Kommunikation 3

TCP/IP nutzt das ARP-Protokoll, um den Adressauflösungsprozess einzuleiten. LEC 2 erkennt ihre eigene IP-Adresse und antwortet mit ihrer MAC-Adresse.

1. LEC 1 kennt die IP-Adresse von LEC 2

2. LEC 1 sendet einen ARP-Request als Broadcast

3. LEC 2 sendet eine ARP-Antwort als Unicast

4. LEC 1 beginnt die TCP/IP-Kommunikation

LEC 1 LEC 2

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LEC Kommunikation 4

LES

LECS

LEC 1

LEC 2

Um diesen Ablauf nachzubilden,muss ATM transparent einenARP-Prozess emulieren, obwohlATM keine IP- oder MAC-Adressennutzt und keinen direkten Broad-cast-Mechanismus kennt.Die ARP-Anforderung wird als MAC-Broadcast über den Multicast SendVCC an den BUS gerichtet.

BUS

MulticastSend

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LEC Kommunikation 5

LES

LECS

LEC 1

LEC 2

Über den Multicast DistributePfad verteilt der BUS die ARPAnforderung an alle Mitgliederdes emulierten LAN.LEC 2 erhält den ARP-Requestund antwortet mit einer MAC-Unicast, die an LEC 1 gerichtetist. Aus der ARP-Nachricht kenntLEC 2 die MAC-Adresse von LEC 1. Um eine Pfad über dasATM-Netz aufzubauen, ist aberdie Kenntnis der ATM-Adressevon LEC 1 erforderlich. BUS

MulticastForward

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LEC Kommunikation 6

LES

LECS

LEC 1

LEC 2

Der LES besitzt aber diegewünschte Adressinformation.Daher sendet LEC 2 eine Unknown Unicast-Nachrichtüber den Multicast Send VCC an den BUS. Der BUS leitet darauf-hin eine Kopie dieser Nachrichtüber den Multicast Distributean alle Mitglieder des

emuliertenLAN. Wahrscheinlich wird dieAntwort des LES eher bei LEC 2eintreffen als die Antwort auf

dieUnknown Unicast Anfrage.

BUS

MulticastSend

MulticastForward

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LEC Kommunikation 7

LES

LECS

LEC 1

LEC 2

Mit Eintreffen einer Antwortweiß LEC 2 nun, welche ATM Adresse der MAC-Adresse von LEC 1 zugeordnet ist. LEC 2 bautsofort eine direkte Verbindungzu LEC 1 unter Ausnutzung desRouting-Protokolls PNNI auf.LEC 1 und LEC 2 halten dieseVerbindung selbst im inaktivenZustand für 20 Minuten. Die ATM-MAC-Adresszuordnung legen beide Stationen in einem Cache ab, der über einen Timer das Aging der Einträge steuert.

BUS

Data Direct

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Alle LANE-Verbindungen

ConfigureDirect

Control Direct

Control Direct

Data Direct

Configure Direct

1. Configure Direct - bidirektional zwischen LEC und LECS2. 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

LECSLECS

6

431

2

LES BUSLES BUS

LECLEC LEC

Control DistributeControl

Distribute

Multicast Send

Multicast Send

Multicast ForwardMulticast Forward

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