如何在ATM网络支持IP

(4)数据传输

当源站点和目的站点等待建立数据直达VCC的过渡时期里，BUS可以把帧转发给该ELAN中的所有LEC，当数据直达VCC建立后，通信就从原来的路由(BUS)切换到新的路由，为了保证帧的顺序，信息清空协议(flush message protocol)被用以通知BUS：在开始使用新的路由传输帧时，清空请求被发送到BUS并转发到该ELAN中所有LEC，然后不再有帧通过BUS（旧路由），所有帧将通过数据直达VCC（新路由）发送到目的站点。

需要说明的是：在ATM论坛规范中描述的上述过程中，并没有提到从IP地址到MAC地址的解析。下面是传统LAN的主机与ATM主机通信的全过程：

(1)为确定目的站点的MAC地址，源主机广播一个含有IP地址的ARP请求，这是任何IP网络的标准过程，ARP请求到达传统LAN上的LAN/ATM网桥。

(2)在LAN/ATM网桥上的LEC将广播分组通过组播发送VCC转发给BUS，BUS通过组播转发VCC给ELAN中的所有成员发送ARP请求。

(3)目的站点收到ARP请求并识别出自己的IP地址，作为回应，它把自己的MAC地址放到ARP回应中。因为这还不是到LAN/ATM网桥的直达VCC，目的站点的LEC把ARP回应通过组播发送VCC发送给BUS，BUS通过组播发送VCC将其转发给LAN/ATM网桥。

(4)LAN/ATM网桥通过传统LAN把ARP回应传给源主机。

(5)这时源主机拥有了目的站点的MAC地址，开始通过LAN传送数据。

(6)网桥通过组播发送VCC把分组传给BUS，BUS把分组转发到目的站点。

(7)同时，LAN/ATM网桥上的LEC通过控制直达VCC向LES发送LE-ARP请求，询问与目的站点的MAC地址相对应的ATM地址，如果LES没有该映射，则通过控制分布VCC向所有LEC发送LE-ARP请求，目的站点LEC收到该请求后把自己的ATM地址放进LE-ARP回应并通过控制直达VCC发回LES。

(8)源LEC通过控制直达VCC从LES收到LE-ARP回应，抽取ATM地址并在源和目的之间建立数据直达VCC。

(9)数据直达VCC建立后，从网桥传来的分组将通过数据直达VCC传输，取代BUS。

4、LANE的优点和局限

因为LANE提供与现有MAC协议给网络层提供的驱动相同的服务接口，不需要改变该驱动，这将加速ATM的发展和应用。但是，LANE的功能是使ATM的特性对高层协议透明，因此它使高层协议不能利用ATM固有的优点，尤其是其服务质量保证。新完成的LANE2.0版为ATM端系统间的通信提供局部管理的服务质量，该协议提供机制以确定是否支持期望的服务质量。每种局部定义的服务质量可以包含信息以指示以该服务质量建立的VCC是否可以被其他协议或应用所共享。

尽管LANE提供在ATM网络子网内桥接的有效方式，但子网间的业务仍需要通过路由器转发，因此，ATM路由器很可能成为瓶颈，下面谈到的MPOA将解决子网间通信的效率问题。

三、CLIP(Classical IP over ATM)

1、原理

为了在ATM网络上运行IP，IETF采用了逻辑独立IP子网(LIS)的概念。象通常的IP子网一样，一个LIS包含一组连接到单一ATM网络的IP节点（如主机或路由器），它们属于同一IP子网。ATM LIS的行为很象传统的IP子网，为了在LIS内解析节点的地址，每个LIS提供一个ATMARP服务器，该LIS内的所有节点(LIS客户)被配置以该ATMARP服务器的ATM地址。当LIS中一个节点出现时，它首先建立与ATMARP服务器的连接。一旦ATMARP服务器检测到一个新的LIS客户的连接，它就向该客户发送一个反向ARP请求，询问该节点的IP地址和ATM地址，并保存在其ATMARP表中。随后，LIS中的任意想解析目的IP地址的节点将向该服务器发送ATMARP请求，如果地址映射被找到，则服务器返回ATMARP回应，否则，它返回一个ATM_NAK响应以表示没有该映射，服务器定期清除地址映射表，除非客户对其周期性的反向ARP请求给予响应。一旦LIS客户获取了与IP地址相对应的ATM地址，它就可以与该地址建立连接。分组封装和地址解析的协议分别在RFC1483和RFC1577中定义。

然而，因为RFC1577中定义的地址解析协议保留了主机对于向子网外站点发送分组必须经过缺省路由器的要求，所以捷径VCC只能在同一子网内的节点间建立，否则源站点必须把分组转发给缺省路由器，即使源、目的站点在同一ATM网络内也是如此。这样，ATM路由器就成了瓶颈，且服务质量无法实现。

与LANE相比，RFC1577只支持IP，而不支持其它网络层协议，如IPX、AppleTalk。此外，CLIP也不支持组播，这也是RFC1577的重要缺点。

2、CLIP的扩展

2.1、NHRP(Next Hop Resolution Protocol)

为了在同一ATM网络、不同子网间的站点间提供捷径路由，IETF提出了名为NHRP的协议，NHRP建立在CLIP模型之上，但是用非广播多路访问网络(NBMA)的概念取代了LIS的概念，NBMA意味着允许多个设备连到同一网络，但可以配置到不同的广播域，并且支持不同LIS中主机间的直接通信。帧中继和X.25就是NBMA网络的例子。

NHRP用NHS(NHRP服务器)的概念替换ARP服务器，每个NHS中含有"下一跳解析"缓存表，其内容为与该NHS相关的所有节点的IP到ATM的地址映射。节点配置含NHS的ATM地址，并将自己的ATM地址和IP地址用登记包在NHS登记。

协议处理过程如下：当一个节点想通过NBMA网络发送分组，即需要解析特定的ATM地址时，它生成并向NHS发送NHRP请求包，这样的请求以及所有的NHRP信息通过IP包发送。如果目的站点由该NHS服务，NHS就通过NHS回应包返回其地址，否则NHS查找其路由表以决定到达该目的的下一个NHS并转发该请求。在下一个NHS处执行同样的算法直到真正知道所请求的映射的NHS，目的节点返回一个NHRP回应，以相反的顺序经过同样的一系列NHS，到达请求节点，请求节点就可以建立一个直接数据连接。从而可以越过子网边界建立ATM VCC，使得子网间可以不通过路由通信。

2.2、 组播

有两种支持组播的方法。

第一种是通过组播服务器，所有想发送组播信息的节点与之建立点到点的连接，它与所有接收节点通过点到多点连接相连。组播服务器通过该点到点连接接收数据，通过点到多点连接重发数据。这种方法可以用于大型网络，但组播服务器可能最终成为瓶颈。

第二种方法称为组播网，该组中每个节点与其它节点建立点到多点连接。这样，所有的节点都可以向其它节点发送和从它们接收数据。对于一个含N个节点的组来说，将需要N个点到多点连接，不适于含节点数目很多的组。

这两种方法都用于Armitage建议的组播地址解析服务器(MARS)。MARS服务于一簇节点，一簇中所有的端系统配置以MARS的ATM地址。当一个端系统想向特定的组播群发信息时，它建立与MARS的连接，发出MARS_REQUEST信息，MARS返回MARS_MULTI信息，此信息含有该组的组播服务器的地址或组成员的地址，如果该组支持组播服务器，请求节点就建立与该服务器的连接，将数据发送给该服务器，由该服务器将数据转发给组中的节点；在组播网方案中，请求节点与组中的节点建立点到多点连接并通过该连接发送数据。

四、MPOA

1、MPOA的原则

MPOA的目的是在LANE环境中有效地传输子网间的unicast数据。MPOA集成了LANE和NHRP以保留LANE，同时通过旁路路由器提高子网间通信的效率。MPOA允许网络层路由记算和数据传送物理地分离，这称为虚拟路由。路由计算由位于路由器中的服务器--即MPS--执行，数据传送由边缘设备中的客户--即MPC--执行。

在入口点，MPC检测通过ELAN传送给含有MPS的路由器的数据流，当它发现能够旁路当前路由路径的捷径时，它使用基于NHRP的协议请求与目的节点建立捷径，如果可行，该MPC在其入口表中记录下该信息，建立捷径VCC，通过该捷径VCC发送帧。对于使用捷径的分组，MPC从分组中去掉数据链路层(DLL)封装。

在出口点，MPC从其它MPC接收网络数据，对于通过捷径接收到的帧，该MPC加上适当的DLL封装把它们传送给上层协议。该DLL封装信息由MPS提供并存贮在出口缓存中。

MPS是路由器的逻辑成分，给MPC提供网络层转发信息，它包含NHRP中定义的完整的NHS。MPS与本地NHS和路由功能交互以回答入口MPC的MPOA请求，并给出口MPC提供DLL封装信息。

下面是ELAN内和ELAN间通信过程的简单描述。

ELAN内通信从一个MPOA主机或LAN主机到同一ELAN的另一MPOA主机或LAN主机，这些数据流使用ELAN做地址解析和数据传输。ELAN间通信从一个MPOA主机或LAN主机到不同ELAN的MPOA主机或LAN主机，短数据流使用缺省的路径，长数据流使用捷径，缺省的路径利用ELAN和路由器，捷径使用LANE和NHRP做地址解析和捷径。捷径是这样工作的：如果源节点和目的节点不在同一个MPS的管理域，入口MPS将MPOA解析请求翻译成NHRP解析请求，通过NHRP将该请求转发给出口MPS，当出口MPS收到出口MPC的回应后，它生成NHRP解析回应并把它发回给入口MPS，当入口MPC得到入口MPS的MPOA解析回应后，它与出口MPC之间就可以建立捷径了。

2、MPOA的优点和限制

MPOA从根本上将数据传送和路由计算分开，将功能分布到不同的设备，从而减少了参与路由计算的设备数目和端设备的复杂性。它可以以统一的方式支持二层和三层网络互连，因此保证了ATM环境中大规模的互连。它可以同时有效地处理突发数据和长期的数据流，但是，MPOA的复杂性有很大的争议。

来源：21IC电子网