ATM. Concepts de Base ( Définition? Objectifs? Cellules? Connexion? Modèle? Trafic? ) LAN Emulation. IP Over ATM (Classical IP) MPOA

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1 ATM Concepts de Base ( Définition? Objectifs? Cellules? Connexion? Modèle? Trafic? ) LAN Emulation IP Over ATM (Classical IP) MPOA ATM (1/40)

2 Concepts de base " Contrary to common misconceptions, ATM is a very complex technology, perhabs the most complex ever developped by the networking industry " - Anthony Alles (CISCO) " ATM c'est vraiment X25 revu et corrigé pour paraître moderne. Ceux qui pronostiquent que demain ATM rasera gratis sont les mêmes qui annonçaient hier la conversion du monde entier à OSI "-Christian Huitema (IAB - Directeur de recherche à l'inria) ATM (2/40)

3 Qu est-ce qu ATM? Asynchronous Transfer Mode Standard de Télécommunications proposé par l ITU pour le RNIS Large bande (BISDN) Amélioration de la Commutation de Paquets Evolution de la Commutation de Circuits: Complément au standard STM Réseau Point à Point et structure en étoile ATM (3/40)

4 Quels sont les Objectifs O? Véhiculer tout type d information (voix, image, vidéo, données) Offrir des Hauts-Débits en utilisant les standards de couches physiques existants: Fibre optique (SONET, SDH), paire torsadée Offrir une Qualité de Service adaptée aux différents types de trafic : Classes de Services Etre utilisé aussi bien sur des WAN que des LAN ou des MAN Offrir un service de SVC et de PVC ATM (4/40)

5 Pourquoi des Cellules? Cellule=paquet de petite taille fixe L implémentation hardware est facilitée Allocation et garantie de Bande Passante plus aisée Optimisation du temps de transmission (effet pipe-line du Store & Forward plus efficace) supportant mieux les services temps réels Lors d abandon de cellules (résolution de la congestion), il n y a pas de perte considérable de données. ATM (5/40)

6 Comment ATM M met en oeuvre une connexion? (1/3) Inspiré de la Commutation de Paquets offrant un service Circuit Virtuel mais avec des cellules (tailles réduites et fixes) Trois Phases: - Etablissement de la connexion; - Transfert de données à travers le Canal Virtuel établi; - Libération de la Connexion; ATM (6/40)

7 Comment ATM M met en oeuvre une connexion? (2/3) Chaque connexion est identifiée par un VPI/VCI (Virtual Path / Virtual Channel Identifier) ATM (7/40)

8 Comment ATM M met en oeuvre une connexion? (3/3) Deux types d équipements: - Commutateur ATM (gestion VPI/VCI) - Brasseur (gestion VPI) ATM (8/40)

9 Quel est le Modèle ATM (1/2)? ATM (9/40)

10 Quel est le Modèle ATM (2/2)? AAL Physique ATM CS SAR TC PM Convergence Segmentation et Réassemblage Génération/Extraction d en-tête de cellule Routage basé sur VPI / VCI Multiplexage/Démultiplexage de cellule Découplage de débit de cellules Génération/Vérification d HEC Cadrage de la cellule Adaptation des trames Génération/Récupération des trames Synchronisation des bits Support physique ATM (10/40)

11 Couche Physique (1/2) ITU (CCITT) SDH -STM STM-1 (155 Mbps) -STM STM-4 (622 Mbps) -STM STM-16 (2,5 Gbps)] ANSI/Bellcore SONET -OC OC-3 (155 Mbps) -OC OC-12 (622 Mbps) -OC OC-48 (2,5 Gbps) ATM (11/40)

12 Couche Physique (2/2) ATM Forum - SONET OC-3c (155 Mbps) - Multimode Fiber (155 Mbps) - Multimode Fiber (100 Mbps) -UTP UTP-3 (51 Mbps) -DS DS-1 (1,544 Mbps) -DS DS-3 (45 Mbps) -E-1 (2 Mbps) -E-3 (34 Mbps) ATM 25 Consortium (soutenu par IBM) -UTP UTP-3 (25 Mbps) ATM (12/40)

13 Quel est le format de la cellule? La Cellule ATM a une taille de 53 octets GFC VPI VPI VCI VCI VCI PT CLP HEC Payload Charge Utile (Information) 48 octets GFC: Generic Flow Control VPI: Virtual Path Identifier VCI: Virtual Channel Identifier PT: Payload Type CLP: Cell Loss Priority HEC: Header Error Check (Contrôle uniquement l entête et rajouté par une sous-couche du niveau physique: TC (Transmission Convergence) ATM (13/40)

14 Applications et Services Applications = Besoins de communication Quatre Classes d Applications (ITU-T) Adaptation à ATM = AAL Types de Trafic = Classes de Services Quatre Classes d e Services (ATM Forum) Paramètres caractéristiques ATM (14/40)

15 Classes d Applications Classe A Classe B Classe C Classe D Synchro Emetteur/Récepteur Oui Non Débit Constant Variable Mode Connecté Oui Non Exemples d Applications: -Classe A: Voix, émulation de circuit... - Classe B: Vidéo à débit variable... - Classe C: Données en mode connecté - Classe D: Données en mode sans connexion ATM (15/40)

16 A quoi sert AAL? AAL (CS-Convergence Convergence Sublayer) adapte les données de l application aux réseau. Quatre types d AAL: - AAL1: Classe A; - AAL2: Classe B; - AAL3/4: Classes C/D (Transport sécurisé de données) - AAL5: Classe D = AAL3/4 simplifiée SEAL (Simple and Efficient Adaptation Layer) Transport de données avec le minimum d overhead - proposée par ATM Forum. ATM (16/40)

17 Classes de Service (1/4) ( Application = Type de trafic et Qualité de Service CBR (Constant - Continous - Bit Rate) Application avec un flux constant de données (ex. téléphonie) Bande passante réservée; Temps de latence fixe; ABR (Available Bit Rate) Application utilisant autant de bande passante que disponible de type «Best Effort» (ex. Transfert de fichiers TCP) Aucune garantie BP, temps de latence... ATM (17/40)

18 Classes de Service (2/4) VBR (Variable Bit Rate) Application ayant un flux variable (ex. vidéo comprimée à débit variable); Certaines garanties sur la bande passante, temps de latence; VBR-RT RT (Real Time) VBR-NRT (Non Real Time) UBR (Unspecified Bit Rate) Application pouvant envoyer un flux variable jusqu à un débit maximum; Aucune garantie; Send and Pray; ATM (18/40)

19 Classes de Service (3/4) Paramètres de trafic: - Peak Cell Rate (PCR) - Sustainable Cell Rate (SCR) - Maximum Burst Size (MBS) - Minimum Cell Rate (MCR) Paramètres de qualité de services: -Peak Peak-to to-peak Cell Delay Variation (CDV) - Maximum Cell Transfer Delay (MCTD) - Cell Loss Ratio (CLR) Ensemble des valeurs des paramètres = Descripteur de Trafic Source ATM (19/40)

20 Classes de Service (4/4) Classes de Service Description du trafic Perte minimale Garanties Variation délai Bande passante Contrôle de flux CBR PCR Oui Oui Oui Non VBR-RT VBR-NRT ABR PCR, SCR, MBS PCR, SCR, MBS PCR, MCR+ Paramètres Oui Oui Oui Non Oui Non Oui Non Oui Non Oui Oui UBR (PCR) Non Non Non Non ATM (20/40)

21 Quelles sont s les interfaces? L Utilisateur accède au réseau ATM à travers l interface UNI (User Network Interface) et écoule les données en respectant le contrat de service négocié au début de la connexion. Entre les commutateurs ATM,, une interface NNI (Network-Network Interface) a été normalisée. ATM (21/40)

22 Comment gérer le trafic (1/3)? CAC (Connection Admission Control) UPC (Usage Parameter Control) Cell Discard Traffic Shaping EFCN (Explicit Forward Congestion Notification) Resource Management using Virtual Paths Frame Discard GFC (Generic Flow Control) Feedback Control ATM (22/40)

23 Comment gérer le trafic (2/3) (? Admission dans le Réseau (CAC): Une connexion est acceptée si: - les ressources peuvent être allouées en respectant la classe de service; - la QOS offerte aux connexions existantes ne sera pas dégradée; Lissage du Trafic («Traffic Shaping»): C est un mécanisme mis en oeuvre chez le client avant l accès au réseau qui modifie les caractéristiques du trafic pour respecter le contrat; ATM (23/40)

24 Comment gérer le trafic (3/3)? Contrôle du trafic des usagers (UPC): C est un mécanisme, appelé «policing», permettant de vérifier au niveau du commutateur si le flot de cellules est en conformité avec le contrat de trafic. Trois actions peuvent être générées: - Cell Passing si le trafic est conforme; - Cell Tagging s il n y a pas conformité et si le réseau n est pas trop chargé; - Cell Discarding dans les autres cas ATM (24/40)

25 Signalisation Mise en relation des utilisateurs dans le cadre des SVC; Issu du RNIS; Définission des procédures pour: - Etablir une connexion; - Libérer une Connexion; - Demander une QOS; Définission de l adressage Utilisation d un canal virtuel: VPI=0, VCI=5 ATM (25/40)

26 Comment déployer ATM? Quatre Axes de déploiement d ATM: - Connexion des stations de travail; - Backbone de réseau local; - Accès au réseau étendu; - Transport sur réseau étendu; En protégeant les investissements matériels et logiciels réalisés ATM (26/40)

27 LAN Emulation E Permettre à un réseau ATM de se comporter comme un LAN (IEEE) et ainsi Permettre aux services offerts sur un LAN de l être aussi sur un ATM. (ATM Forum 1995) Il faut pallier à certaines différences: - LAN orienté sans connexion; - LAN permet le Broadcast; - Adresse MAC d un LAN affecté par le constructeur; Introduction d une «entité émulation LAN» ATM (27/40)

28 LAN Emulation Qu est-ce qu un ELAN? ELAN (Emulated LAN) = Réseau Virtuel Ethernet ou Token Ring Caractéristiques du Réseau émulé conservés (adresses MAC, Broadcast...) LAN émulé Ethernet ne connaît pas de problème de collision Réseau ATM = Un ou plusieurs ELAN LUNI (LAN emulation User to Network Interface) ATM (28/40)

29 LAN Emulation Quelles sont les composants? Modèle Client/Serveur LEC (LAN Emulation Client) LES (LAN Emulation Server) BUS (Broadcast and Unkown Server) LECS (LAN Emulation Configuration Server) ATM (29/40)

30 LAN Emulation Caractéristiques Deux LEC échangent des données grâce aux LECS et LES Un LEC échange avec un terminal Ethernet connecté à un Edge Device client du même ELAN Le BUS permet le Broadcast Un routeur est nécessaire pour communiquer entre deux ELAN ATM (30/40)

31 LAN Emulation Comment s effectue un transfert /? ATM (31/40)

32 sur Transmission des datagrammes IP et ARP (ATMARP) sur un réseau ATM. Transmission sur AAL5 Encapsulation LLC/SNAP Résolution d adresse effectué à l intérieur d un LIS (Logical IP Subnet). Introduction d un serveur ATMARP Fonctionnement distinct entre SVC et PVC ATM (32/40)

33 IP sur ATM Qu est-ce qu un? Tous les membres ont la même adresse réseau et le même masque d adresse Tous les membres sont directement connectés au réseau ATM Tous les membres à l extérieur d un LIS sont accessibles par un routeur qui appartient à différents LIS Tous les membres doivent avoir ATMARP et InATMARP lorsqu ils utilisent les SVCs Tous les membres doivent avoir InATMARP lorsqu ils utilisent les PVCs ATM (33/40)

34 IP sur ATM Comment fonctionne? ATM ne permet pas la diffusion d où la mise en place d un serveur ATMARP Le serveur ATMARP a la charge de résoudre les adresses IP/ATM Chaque ordinateur du LIS est configuré pour atteindre le serveur Toute station connaissant l adresse IP d une autre station s adresse d abord au serveur ATMARP pour connaître son adresse ATM Il y a toujours une réponse du serveur ATM (34/40)

35 Limitations de et d / (1/2) Pourquoi émuler un LAN et non pas utiliser un LAN? Pas de Multicast dans le Classical IP Broadcast = surcharge QOS d ATM non utilisée Investissement important pour l administration ATM (35/40)

36 Limitations de et d / (2/2) Limitation majeure du LANE et d IP/ATM = Routeur pour interconnecter des ELAN ou LIS: goulot d étranglement. D autres solutions ont été proposées pour une meilleure intégration de la fonction Routage: - MPOA (MultiProtocol Over ATM) - Architectures constructeurs * IP Switching d Ipsilon * Tag Switching de Cisco * FAST IP de 3Com ATM (36/40)

37 MPOA A (1/4) MultiProtocol Qu est-ce qu un routeur? Over ATM ATM (37/40)

38 MPOA (2/4) MPOA permet la communication entre deux ELAN distincts; Intégration de routage de niveau 3 et commutation de niveau 2; Modèle du Routeur Virtuel: - Les sources de trafic (Host ATM ou edge device (commutateurs) contenant les processus clients MPOA (MPC) et jouant le rôle des cartes d interface d un routeur virtuel. - Le routeur (raccordé à ATM) offrant les services MPOA (MPS): Route Server et jouant le rôle d un processeur de routage; - le réseau ATM jouant le rôle de fond de panier du routeur virtuel ATM (38/40)

39 MPOA (3/4) Supporte les communications dans les sous-réseaux et entre les sous-réseaux - Si les stations appartiennent au même ELAN, la couche LAN Emulation résoud l adresse; - Si les stations n appartiennent pas au même ELAN, le serveur MPOA s adresse au routeur qui lui est associé; Celui-ci va envoyer une requête NHRP (Next Hop Routing Protocol) au routeur voisin pour échanger les informations de routage. La réponse donne l adresse ATM de la destination ou du dernier élément ATM. ATM (39/40)

40 MPOA (4/4) Ainsi, le client demande au serveur l adresse ATM de la station distante pour établir un chemin direct en ATM. Le serveur de routes fournit le service de résolution Les paquets suivants seront découpés en cellules et ne passeront pas par le routeur mais emprunteront le circuit virtuel établi. ATM (40/40)

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