Integração e Qualidade de Serviço – QoS
IP, Frame-Relay e ATM
Edgard Jamhour
Sinalização nas Interfaces
• Os protocolos de sinalização do ATM são definidos para
cada uma dos quatro tipos de interfaces:
– UNI Privada, NNI Privada, UNI Pública, NNI Pública
Versões de Protocolo
• Os protocolos também divergem se a interface é pública ou privada.
• Versão atual:
– UNI 3.1, UNI 4.0, definida pelo ATM Forum
– P-NNI (Private NNI), Phase 1, definida pelo ATM Forum
• Protocolo de sinalização
• Protocolo de roteamento
Canal de Sinalização
• Toda a sinalização no ATM é transportada no canal PVC
(Permanet Virtual Circuit) VPI=0, VCI=5.
ILMI: Interim Local Management Interface
• ILMI é um protocolo de gerenciamente para o ATM
– Implementado na UNI e na NNI
– Existe em todos os dispositivos de uma rede ATM (switches e
dispositivos terminais)
– É baseado no protocolo de gerenciamento SNMP (foi definida
uma MIB para ILMI)
• ILMI utiliza um circuito virtual definido:
– VPI=0, VCI=16.
• O protocolo ILMI permite a nós adjacentes:
– determinarem várias características do outro nó
• tipo de protocolo de sinalização
– opções de autoconfiguração
• como endereçamento.
Endereços ATM
• Endereços ATM podem ser configurados
automaticamente a partir dos endereços MAC dos
computadores.
• Esse mecanismo é implementado através do ILMI. Ao
ser inicializado o nó
Endereços ATM
• Baseado em 3 componentes:
– Authority and Format Identifier (AFI)
• Identifica o tipo de endereço e a autoridade
– Initial Domain Identifier (IDI):
• Identifica a autoridade que gerencia o
endereço
– Domain Specific Part (DSP):
• Contém informaçãoes de roteamento
– End System Identifier (ESI):
• Identifica o Host
QoS no ATM
• P-NNI topology state packets (PTSP),
– Permite monitorar o estado de um enlace ATM
– Um switch ATM pode conhecer o estado de todos os
demais nós da rede e assim decidir se vale a pena
encaminhar ou não uma requisição para ele.
• As métricas usadas para medir o estado do link
são relativas:
–
–
–
–
–
Máxima taxa de transferência de célula
Variação de atraso máxima
Taxa de perda de células
Taxa sustentável de célula
Taxa de células disponíveis (ACR – Avaiable Cell
Rate)
Topologia Hierárquica
• Para minimizar a troca de informações de QoS, as redes
ATM são organizadas em grupos:
O grupo é
Os swiches se
reconhecem através
de um discover
protocol (Hello).
Eles sabem a que
grupo pertencem
pelo ID do seu
endereço.
identificado
pelos 12 bytes
mais
significativos
do endereço.
O lider é
escolhido por
eleição. Envia
PTSP para os
outros grupos. A
informação é
passada de
maneira
sumarizada
(Aggregated
PTSP).
Estabelecimento da Conexão
DTL: Designated Transit List (DTL)
Mensagem com a descrição da rota
SubNetwork ou Overlay Model
• O modelo de integração de ATM com outros protocolos é denominado
“Overlay Model”.
– Neste modelo, o ATM funciona como um modelo independente dos
protocolos das camadas superiores.
• Por esta razão, os dispositivos de rede executando ATM possuem dois
endereços:
– Endereço de rede do protocolo de rede (IP)
– Endereço ATM
Integração de ATM com outras Redes
• Existem duas técnicas
para integrar redes
ATM com outros
protocolos, como IP
ou IPx:
– Método NATIVO:
• Utiliza métodos de
resolução de
endereços para
mapear os endereços
do protocolo (IP), em
endereços ATM.
– LANE:
• LAN Emulation
LANE: LAN Emulation
• Princípio:
– LANE faz com que a rede ATM pareça uma rede LAN convencional
(Ethernet ou Token-Ring) para os protocolos das camadas superiores
(IP).
• VANTAGEM:
– As redes ATM tiram proveito dos mecanismos existentes de integração
de protocolos com redes do tipo Ethernet.
Equipamentos para LANE
• A função básica do LAN é resolver endereços MAC em
endereços ATM.
• Para isso, são utilizados dois tipos de equipamento.
• 1. Placas de Rede ATM
– Transferem informações na forma de células, isto é, conectam-se
diretamente a um switch ATM.
– Se apresentam para o sistema operacional como se fossem uma
placa de rede Ethernet (com endereço MAC).
• 2. Equipamentos Switch de Interconexão
– Possuem portas ATM e Ethernet.
– Permitem interconectar dispositivos Ethernet (como Switches
Ethernet) e Switches ATM.
LANE
• Com LANE é possível interconectar, de maneira
transparente, equipamentos Ethernet e ATM.
ELAN – Emulated LANs
• Redes LANs ATM são denominadas ELANs
– Emulated LANs
Elementos da ELAN
Elementos da LANE
• LAN Emulation Client (LEC)
– Interface ATM de um host ou outro dispositivo
(roteador, switch)
• LAN Emulation Server (LES)
– Responsável por simular o funcionamento da LAN
• Broadcast and Unknown Server (BUS)
– Simula broadcast e multicast para rede ATM
• LAN Emulation Configuration Server (LECS)
– Responsável por controlar quais LECs pertencem a
cada ELAN.
Protocolos de Modo NATIVO
• LANE transporta todos os tráfegos num único circuito
virtual, por isso não suporta QoS.
– Apenas os modos ABR e UBR são suportados.
• Os Protocolos de Modo Nativo são uma alternativa para
permitir a utilização de redes ATM com tráfego do tipo
VBR, com QoS garantida.
• Os principais protocolos que se integram ao ATM de
modo nativo são:
– IP over ATM
– MHS
– MPOA
IP over ATM
• IP over ATM utiliza realiza várias comunicações no mesmo circuito
virtual, com ABR e UBR, mas utiliza um circuitos virtual para cada
comunicação quando QoS é exigido (VBR).
• A adaptação do IP sobre o ATM é feita através da AAL5.
Resolução de Endereços
Roteamento em IP sobre ATM
• Circuitos virtuais são criados entre as interfaces ATM dos
roteadores.
• Uma interface do roteador pode ter várias conexões
ATM.
• Cada conexão ATM é facilmente identificada pelo
endereço IP do gateway de destino.
• O roteamento é feito utilizando tabelas de roteamento IP
em modo convencional.
• O mapeamento entre os endereços IP’s e os
identificadores de circuito virtual pode ser feito de duas
formas:
– Manualmente
– Automaticamente: IP Clássico sobre ATM
Exemplo de Configuração Manual
• CONFIGURAÇÃO DE UMA PVC
1.Criar a PVC (Obrigatório)
2.Mapear o IP na PVC (Obrigatório)
3.Definir o tipo de encapsulamento
AAL (Opcional)
4.Configurar os parâmetros de
tráfego PVC (Opcional)
PASSOS
• 1. Criar um PVC
– Para criar a PVC deve atribuir-se um VPI/VCI a interface do
roteador:
• pvc VPI/VCI
• Exemplo: pvc 10/31
• 2. Mapear um endereço de protocolo ao PVC
– Vários protocolos podem ser mapeados a uma única interface
ATM.
• protocol protocol protocol-address
• Exemplo: Protocol IP 10.1.2.3.
• 3. Configurar o Tipo de Encapsulamento AAL
– O tipo de encapsulamento default num roteador CISCO é o
AAL5.
– Encapsulation aal5-encap
PASSOS
• 4. Configurar os parâmetros de tráfego PVC
– abr output-pcr output-mcr
• Available Bit Rate (ABR).
• PCR: taxa de pico e MCR: taxa mínima.
– ubr output-pcr
• Unspecified Bit Rate (UBR).
– ubr+ output-pcr output-mcr
• UBR com taxa máxima e mínima.
– vbr-nrt output-pcr output-scr output-mbs
• Variable Bit Rate-Non Real Time (VBR-NRT) QOS.
– vbr-rt peak-rate average-rate burst
• Configure the real-time Variable Bit Rate (VBR).
– atm abr rate-factor [ rate-increase-factor][rate-decrease-factor]
• Indica como a interface responde aos comandos de controle de
congestionamento (valor default 1/16).
IP Clássico Sobre ATM
• IP Clássico Sobre ATM
– Permite a resolução automática de endereços IP em circuitos virutais.
– Definido pela RFC 1577
• É Baseado no Conceito de LIS:
– Logical IP Subnet
– Uma LIS é uma rede IP ligada a um circuito virtual ATM, isto é, uma rede
LOCAL IP ligada a um roteador com interface ATM.
• LIS define um dispositivo denominado ATMARP server
– Todos os elementos de uma LIS são configurados com o endereço ATM
do ARPServer.
– Ao ser inicializado o elemento da LIS (cliente) faz uma conexão com o
ARPServer.
– ARPServer responde, enviando ao cliente uma requisição Inverse ARP
para o novo cliente e armazena seu IP e endereço ATM numa tabela
interna.
– Para descobrir o endereço ATM de outro computador da rede, todos os
computadores enviam uma requisição ARPRequest para o LIS.
IP Clássico Sobre ATM
Limitação: Dois dispositivos pertences a LIS diferentes sempre se
comunicam através de roteadores, mesmo que estejam ligados a
mesma rede ATM.
IP Clássico sobre ATM
LIS 1
LIS 2
Servidor
ARP
Servidor
ARP
TE
SWITCH
ATM
TE
TE
TE
TE
TE
Roteador
NHRP
•
•
IP clássico sobre ATM é destinado a redes pequenas, pois sua capacidade
de resolver endereços é limitada.
O IETF definiu um outro protocolo denominado NHRP
– Next Hop Resolution Protocol
•
No lugar dos ARP Servers, NHRP usa a noção de NHRP server (NHS).
– Cada NHS mantém informações de roteamento ("next-hop resolution“), com o
mapeamento de IP para ATM de todos os nós alcançáveis.
Os NHS se
comunicam
Para permitir a
resolução de
endereços
Em redes muito
maiores.
Protocolo de roteamento
interdomínio
MPOA – Multiprotocol Over ATM
• Definido pelo ATM Forum em conjunto com o IETF
– MPOA funciona como um roteador virtual.
• Permite integrar os conceitos de:
– LANE (IP Clássico) (comunicação na Subnet)
– NHRP (Comunicação entre Subnets)
Switch
Camada
3
IP e ATM