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Integração IP/ATM

Msc. Marcelo Zanoni SantosMsc. Adilson GuelfiMsc. Frank Meylan

Características das redes atuais

• Ethernet, Fast Ethernet, Token Ring, FDDI etc

• Não orientadas a conexão• Unidade de transmissão de tamanho

variável (quadros)• Endereços de 48 bits (MAC)• Utilização de meio compartilhado• Facilidade para transmissão de

mensagens broadcast

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Características da redes ATM• Redes orientadas a conexão• Unidade de transmissão de tamanho

fixo (células de 53 bytes) • Endereços NSAP OSI de 20 bytes• Dificuldades Broadcast/Multicast

Ausência de endereços específico parabroadcast/multicastorientação à conexão (necessidade de estabelecer conexões com diversasestações)

• Suporte a qualidade de serviço

Como utilizar ATM em redes locais ?

• Backbone• Desktop

Aplicações que utilizem ATM diretamenteIntegração com tecnologias existentes

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ATM no backbone

• Introdução de equipamentos de borda com uplinks ATM

• Transparência para aplicaçõesexistentes

• Aumento nas taxas de transmissãosomente no backbone

• Sem garantia de qualidade de serviço

ATM no backboneSwitch ATM

Switch Ethernet c/ UpLink ATMSwitch Ethernet

c/ UpLink ATM

ATM

EthernetEthernet

ATM

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ATM no desktop

• Duas possibilidades:1) Aplicações que utilizem ATM diretamente2) Integração com tecnologias existentes

Aplicações que utilizemATM diretamente

• Única maneira de explorar todas as funcionalidades ATM fim a fim

• Suporta qualidade de serviço• “Não existem” aplicações para ATM

nativo• Comunicação somente entre hosts que

possuam interface ATM• Winsock 2.0 permite a utilização do

ATM nativo

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Integração com tecnologias existentes

• Manutenção das aplicações existentes• Tira proveito da banda fornecida pelo

ATM• Não suporta qualidade de serviço• Permite a comunicação entre hosts ATM

e não-ATM• Duas soluções padronizadas:

Classical IPLAN Emulation

Classical IP

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Classical IPRevisão do ARP

• O CLIP utiliza o conceito do ARP• Resolução de endereços nas redes

atuaisResolução de Endereços IP paraendereços MACProtocolo ARP (Address Resolution Protocol)Tabela ARP (IP -> MAC) - (arp -a)

Classical IPFuncionamento do ARP

Estação A quertransmitir para B

IP de B está natabela ARP deA

Monta quadroEthernet

Transmitepacote para B

Gera um ARP request para

descobrir end. MAC de B

B respondecom seu end.

MAC

A recebe ARP response e

coloca end de B em sua tabela

ARP

N

S

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Classical IP

• Definido na RFC 1577• ATM não possui broadcast natural • ARP Server

contém tabela de endereço IP e endereço ATMúnico ponto de falha

Classical IP

• Opera na camada 3:Suporta somente o protocolo IPComunicação entre subredes necessitaroteamento externo

• Solução para redundância nãopadronizada

• Não suporta broadcast• Melhor desempenho que LAN Emulation

devido ao encapsulamento

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Classical IP

FísicaATMAAL5CLIP

IPAplicações

Física

IPAplicações

MAC

FísicaATM

FísicaFísica Física FísicaATMAAL5CLIP

IP

Física

MAC

ATM ATM EthernetSwitch Ethernet c/

UpLink ATM

Switch ATM

Classical IP

• Um conjunto de máquinaspertencentes a uma mesma sub-redeé denominado Logical IP Subnet (LIS)

• Uma LIS sempre possui um servidorARP

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Classical IP (funcionamento)

Estação desejatransmitir

End. ATM está em cache

Transmite

Requisita end. ATM ao ARP

Server com SVC

S

N

Recebe endereçoATM destino

S

N

Estabele VCC com destino

Existe VCC estabelecido

Classical IP

Switch ATMLIS 1

192.168.100

LIS 2192.168.200

ARP SERVERLIS 1

ARP SERVERLIS 2

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Classical IP

Switch ATM

Arp Server LIS AArp Server LIS B

LIS ALIS B

Roteador

LAN Emulation

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LAN Emulation

• Conversão de endereço MAC paraendereços ATM

• Suporte a broadcast• Funciona para outros protocolos de

rede (IPX, Apple Talk, DECNet etc.)• Suporte a broadcast/multicast• Mapeamento direto para VLANs

LAN Emulation (Estrutura)

FísicaATMAAL5LANELLCTCP/IP

Aplicações

Física

LLCTCP/IP

Aplicações

MAC

FísicaATM

Física Física FísicaATMAAL5LANE

FísicaFísica

MAC

Bridging

ATM ATM Ethernet

Switch Ethernet c/ uplink ATM

Switch ATM

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Quadro LAN Emulation

Quadro Ethernet - Tamanho máximo 1518 bytes

60 a 1514 bytes 4 bytes

CRC

2 bytes

LANE IDQuadro LAN Emulation

4 bytes

Quadro LAN Emulation - Tamanho máximo 1516 bytes

60 a 1514 bytes

Arquitetura LAN Emulation

• O LAN Emulation possui uma arquitetura cliente servidor

Cliente LAN EmulationServidor LAN Emulation

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LEC (LAN Emulation Client)• ELAN=sub-rede IP que utiliza LAN

Emulation• O LEC funciona essencialmente como um

driver que intercepta operações de acessoa rede dos níveis superiores e convertepara operações LAN Emulation

• Cada equipamento de rede ou estação emuma ELAN deve possuir uma instância LEC

• Cada LEC possui um endereço MAC, narealidade, o ESI (End System Identifier)

Tipos de LEC

• São definidos dois tipos de LECLECLEC proxy

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LEC

• Utilizado em estações finais• Realiza o mapeamento de um

endereço ATM para um endereço MAC

00:00:00:00:00:01 11.11.11.11.11.11.11.11.11.11.11.11.11.11.11.11.11.11.11.11

Endereço MAC Endereço ATM

LEC proxy• Utilizado em switches ethernet ou

roteadores com uplink ATM• Fazem o mapeamento de diversos

endereços MAC para um único endereço ATM

00:00:00:00:00:01

11.11.11.11.11.11.11.11.11.11.11.11.11.11.11

.11.11.11.11.11

Endereços MAC

Endereço ATM

00:00:00:00:00:02

00:00:00:00:00:03

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LEC

Backbone ATM

LEC

LEC

LEC-proxy

servidor

LEC

servidor

Switch ethernet

Ethernet

ATM

ATMATM

ATM

LAN Emulation Service• A parte servidora do LAN Emulation é

conhecida como LAN Emulation Service• O LAN Emulation Service é composto por

3 entidades lógicas:LECS (LAN Emulation Configuration Server)LES (LAN Emulation Server)BUS (Broadcast and Unknown Server)

• O LAN Emulation Service pode ser implementado em estações, comutadoresATM, dispositivos de borda, etc.

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LAN Emulation Server

• Responsável pela tradução de endereços MAC para endereços ATM

• Possui tabela de mapeamento entreendereços MAC e ATM

• Toda ELAN tem que ter um único LES

Funcionamento do LES• Ao receber uma requisição de resolução

de endereços o LES verifica se já possui a entrada em sua tabela

• Se possuir, o mapeamento pode ser feito, e é retornado o endereço ATM solicitado

• Caso contrário é enviada uma mensagem a todos os LECs da ELAN, perguntando qual o endereço ATM da estação que possui o endereço MAC enviado

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Funcionamento do LES (cont.)

• Este processo é utilizado, por exemplo, em LECs-proxy (dispositivos de borda)

• Quando uma nova estação é conectada ao dispositivo, seu endereço não é cadastrado automaticamente no LES

• Ao receber a resposta, o endereço ATM solicitado ao LEC que solicitou a tradução

BUS (Broadcast and Unkown Server)

• Responsável pelo envio de tráfegoMulticast/Broadcast

• Responsável pelo tráfego para hosts cujos endereços ainda não estãocadastrados no LES, como exemploem dispositivos de borda

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Tráfego Broadcast• Quando um LEC deseja transmitir uma

mensagem broadcast, tal mensagem é enviada ao seu respectivo BUS

• O BUS possui uma conexão ponto multiponto com todos os integrantes da ELAN

• Através desta conexão a mensagem é enviada a todos os membros da ELAN

• Todos os nós, exceto aquele que originou a mensagem irão recebe-la e processá-la

LECS

• O LECS é o responsável por fornecer aos LECs as informações sobre as ELANs existentes

Endereço ATM do LESprotocolo de enlace (ethernet ou token ring)MTU (Maximum Transmission Unit)

• É possível configurar o endereço do LES diretamente em cada LES, não utilizando o LECS

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Como encontrar o LECS ?• Endereço pré-definido

Solução elegante e facilita a configuração de múltiplos LECsO endereço pré-definido e seu formato foram estabelecidos antes da finalização da padronização de sinalização ATM

• ILMIConfigurar em todos os comutadores da redeNão há a necessidade de configuração em todos os LECs

Como encontrar o LECS ? (cont.)

• VCCPara cada interface ATM deve ser configurado antecipadamente um VCCEsse VCC conecta o LEC ao seu respectivo LECSProblema de escalabilidadeDificuldade de configuração

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Cadastro na ELAN• 1) Descobrir o endereço ATM do LES• 2) Estabelecer uma conexão com o LES• 3) Ao receber a requisição de

estabelecimento de conexão, o LES aprende e cadastra o endereço MAC do LEC que está solicitando o cadastro

• 4) Adiciona o novo LEC à sua conexãoponto multiponto (utilizada para o descobrimento de endereços nãocadastrados

Cadastro na ELAN

LECS

ELAN USPMTU 1500End. ATM LES

LES

BUS

LEC LEC LEC

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Cadastro na ELAN (cont.)• 5) O LES retorna ao LEC um identificador

e pode a partir de então solicitarresoluções de endereços ao LES

• 6) O primeiro endereço a ser descobertoé o endereço do BUS. Isto é feito atravésdo pedido de resolução do ff:ff:ff:ff:ff:ff

• 7) Conhecido o endereço do BUS, o LEC cadastra-se também no BUS, recebendoe transmitindo assim o tráfego broadcast

Cadastro na ELAN (cont.)

LECS LES

BUS

LEC 0 LEC 1 LEC 2

2MAC broadcastATM BUS

LEC_ID | End. MAC | End. ATM0 | MAC LEC 1 | ATM LEC 11 | MAC LEC 2 | ATM LEC 22 | MAC LEC 0| ATM LEC 0

1MAC LEC 0ATM LEC 0

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Transmissão dos dados• Antes de efetuar uma transmissão, o

LEC verifica se o quadro é do tipo unicast ou multicast

• Se o quadro for unicast, o LEC verifica se já existe conexão com o LEC destino

• Se existir conexão, o quadro é enviado• Caso contrário, o LEC busca o endereço

ATM destino para estabelecer a conexão

Transmissão dos dados (cont.)

• Se o endereço não estiver na tabela local, o LEC envia, ao LES, uma requisição de resolução

• De posse do endereço, a conexão pode ser estabelecida e os dados transmitidos

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Transmissão dos dados (cont.)

LECS LES

BUS

LEC 0 LEC 1 LEC 2

LECID | End. MAC | End. ATM0 | MAC LEC 1 | ATM LEC 11 | MAC LEC 2 | ATM LEC 22 | MAC LEC 0| ATM LEC 0

MAC LEC 1 ATM LEC 1

Tráfego broadcast

• Se o quadro for do tipo broadcast, o quadro deve ser enviado ao BUS, que se encarregará da transmissão

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Tráfego broadcast

LECS LES

BUS

LEC 0 LEC 1 LEC 2

LECID | End. MAC | End. ATM0 | MAC LEC 1 | ATM LEC 11 | MAC LEC 2 | ATM LEC 22 | MAC LEC 0| ATM LEC 0

LAN Emulation (Transmissão)

É mensagem de broadcast ou

multicast

Estação A quertransmitir para B

S

N

SN

Estabelececonexão

Envia pacotepara o BUS

Endereço ATM de B está na tabela

de A

S

Envia LE-ARP para LES

Obtém endereçoATM de B

Transmitequadro

NVerificase existe concexãoestabelecida com

B

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Transmissão LANE

LECS

LES

BUS

LEC LEC

LEC

LEC

LEC1

23

4’

4

5

5’

5’

5’

5’

1)Obtenção do endereço ATM do LES2)Cadastro na ELAN desejada3)Resolução do endereço MAC destino em endereço ATM4)Estabelecimento de conexão fim a fim com o LEC destino4’) Envio de mensagem broadcast ao bus5)Transmissão dos dados5’) Transmissão broadcast do BUS para os demais LECs na rede