11.5. Маршрутизація в мережах атм
Складна топологія мереж АТМ зумовлює використання ефективних засобів маршрутизації. Але оскільки технологія АТМ ґрунтується на встановленні з’єднань, то немає потреби маршрутизувати безпосередньо самі дані — досить виконати маршрутизацію запитів на встановлення віртуальних з’єднань.
11.6. Протокол pnni
Для маршрутизації запитів на встановлення віртуальних з’єднань існує протокол PNNI (Private Network-to-Network Interface) — інтерфейс між приватними мережами. Протокол PNNI складається з двох частин: протоколу маршрутизації запитів і протоколу сигналізації. Головна вимога до протоколу PNNI — максимальна ефективність.
Основою протоколу PNNI є алгоритм стану каналу, який відрізняється швидкою збіжністю і відносно невеликим службовим трафіком. Протокол PNNI розширює алгоритм стану каналу, вводячи підтримку якості обслуговування та ієрархічних структур. Це дає можливість протоколу PNNI працювати ефективно у мережах практично будь-якої складності.
У мережі, що підтримується протоколом PNNI, маршрутизація запитів виконується на основі перших 19 байтів адреси АТМ (нагадаємо, що вся адреса складається з 20 байтів). Останній байт використовується кінцевою системою для виділення протоколів верхніх рівнів і прикладних програм. Кожний комутатор у мережі (або вузол, за термінологією протоколу PNNI) має унікальний 22-байтовий ідентифікатор (node ID), що ґрунтується на АТМ-адресі комутатора.
Окремі вузли групуються у кластери, які називаються групами. Кожна група ідентифікується за допомогою 14-байтового ідентифікатора групи (group ID). Всі вузли в одній групі мають однаковий ідентифікатор групи, який також формується за АТМ-адресами комутаторів. Призначати адреси намагаються так, щоб місце знаходження будь-якого вузла можна було однозначно визначити за його адресою. При цьому сусідні (у тому чи іншому розумінні ) комутатори одержують єдиний адресний префікс — за ним і визначається ідентифікатор групи. У складних ієрархічних мережах в адресний префікс закладається також інформація про рівень ієрархії протоколу PNNI.
Обмін маршрутною інформацією
Для одержання інформації про поточний стан своїх сусідів комутаторам необхідно постійно обмінюватися спеціальними повідомленнями. У протоколі PNNI за це відповідає протокол вітання (Hello Protocol). Повідомлення Hello, отримане від сусіднього комутатора, вказує на його працездатність і на функціональну активність протоколу PNNI. У повідомленні Hello міститься ідентифікатор групи, до якої належить відправник повідомлення. Це дає змогу сусіднім комутаторам визначати свою приналежність до однієї групи. Після підтвердження факту приналежності до однієї групи комутатори включають до вихідних повідомлень (за винятком ідентифікатора вузла) ідентифікатор свого порту, з якого це повідомлення відправлено. Сусідній комутатор, отримавши таке повідомлення, поверне свій ідентифікатор та адресу порту. Сигналом для вихідного комутатора буде те, що обмін повідомленнями відбувся успішно і можна використовувати канал зв’язку для протоколу PNNI. Процес обміну маршрутною інформацією згідно з протоколом вітання показано на рис. 11.14.
Рис. 11.14. Протокол вітання
Інформація про маршрутну топологію мережі, яка потрібна протоколу PNNI, містить відомості про вузли, канали зв’язку, доступні адресні префікси, а також параметри швидкості передачі даних, затримки тощо. Адміністратор може самостійно надавати пріоритети деяким маршрутам.
Ще раз нагадаємо, що при розгляді топології під вузлом розуміють комутатор, а не кінцеву систему. Інакше кажучи, кінцева система не впливає на маршрутизацію запитів. Адреси, надані кінцевим системам, об’єднуються у так званий доступний адресний префікс, що вказується комутатором, до якого підключена система. Запит на встановлення віртуального з’єднання з кінцевою системою йде через мережу до цього комутатора, який і передає його кінцевій системі.
Як уже зазначалося, маршрутизація у протоколі PNNI ґрунтується на алгоритмі стану каналу. Кожен вузол зберігає запис, що описує «видиму» ним частину топології, тобто відомості про себе, дані про вихідні канали та всі свої доступні адресні префікси. За термінологією протоколу PNNI ці записи називаються елементами стану топології (PTSE — PNNI Topology State Element). Якщо вузол, крім своїх PTSE, має PTSE всіх вузлів своєї групи, він може обчислити маршрут для будь-якої адреси цієї групи. З’єднання здійснюватиметься тільки за тією адресою, що зазначена у PTSE на одному з доступних комутаторів.
Аналогічно канал зв’язку може використовуватися тільки тоді, коли на обох кінцях каналу наявні PTSE. При цьому адреси кінцевих і початкових точок мають бути зазначені на обох комутаторах, але запис PTSE, який описує стан каналу, зберігається на одному з його кінців.
Для обчислення маршруту інформація про топологію, тобто PTSE, має бути відома кожному вузлу. Оскільки параметри якості обслуговування (наприклад, пропускна здатність каналу і затримка) можуть змінюватись, інформація про топологію має оновлюватися. У протоколі PNNI поширення записів PTSE мережею складається з двох фаз — початкового обміну інформацією про мережеву топологію і подальшого лавинного обміну. Розглянемо ці фази докладніше.
Коли вузол активізується, він не має інформації про топологію мережі, а отже, не може обчислювати маршрути. Це, у свою чергу, означає, що він не може обробляти запити на встановлення віртуальних з’єднань. Після активізації вузла запускається протокол вітання. Коли канал зв’язку між комутатором, що включився, і його сусідом побудовано, вони синхронізують інформацію про мережеву топологію, тобто обмінюються своїми наборами PTSE.