Технология МРОА

Форум ATM утвердил стандарт МРОА (Multiprotocol Over ATM) в июле 1997 года. Первая версия спецификации на эту технологию была опубликована в до­кументе AF-MPOA-0087.000. Основная цель разработки стандарта заключалась в том, чтобы обеспечить совместимость сетей трех видов: сетей преимущественно с маршрутизацией, сетей с коммутацией третьего уровня и виртуальных сетей, которые построены на базе технологии ATM.

Технология МРОА разработана Форумом ATM совместно с IETF. Она позволяет совместить на стандартных коммутаторах ATM высокую производи­тельность коммутации и масштабируемость маршрутизации. Согласно этому ре­шению маршрутизируемые и коммутируемые потоки трафика проецируются на коммутируемые виртуальные соединения ATM, освобождая таким образом тра­диционные маршрутизаторы от анализа пакетов. Используя аппаратную часть коммутаторов ATM, МРОА значительно повышает общую производительность и пропускную способность, снижает задержки и минимизирует вариации задер­жек на всем пути маршрутизируемого трафика. Более того, технология МРОА основывается на сетевом взаимодействии с традиционными маршрутизаторами с использованием стандартных протоколов маршрутизации, таких как RIP и OSPF. Такое взаимодействие позволяет легко осуществить бесшовную интеграцию с широко распространенными традиционными маршрутизаторами.

Технология МРОА нисколько не означает отказ от широко распространен­ных и знакомых протоколов IP и IPX — наоборот, она еще ярче выявляет их достоинства. Так что эффективность этих услуг еще более повышается за счет применения технологии ATM. Интеграция двух технологий — IP и МРОА — не носит ограничительный характер — они обе предоставляют все самое лучшее, что имеют. В частности, накладные расходы оказываются очень небольшими.

Технология МРОА позволяет менеджерам по информационным технологиям строить смешанные, многопротокольные сети, как частные, так и общедоступные. Достоинствами МРОА являются наличие стандарта и значительная гибкость. Например, возможность технологии ATM выносить процесс сигнализации за полосу передачи данных, возможность гибкого управления и контроля за трафи­ком предоставляют ощутимые достоинства для построения больших МРОА-систем. Более того, поддержка качества обслуживания в сетях ATM может использоваться мультимедийными приложениями, которые работают с пото­ками аудио- и видеоинформации, требующими гарантированной пропускной способности. В результате получается маршрутизируемая инфраструктура с гигабитными скоростями, которая полностью удовлетворяет всем требованиям но­вейших сетевых приложений.

С точки зрения управления, МРОА позволяет, объединяя множество марш­рутизирующих узлов, обеспечить единую систему управления всей сетью. Более того, коммутационная аппаратура ATM, ориентированная на установление вир­туальных соединений, привела к появлению новой концепции виртуальных сетей, позволив разграничивать логические структуры на сетевом уровне. Такая концепция упрощает сетевое управление и помогает снизить накладные расходы при изменениях сетевой топологии. Для более глубокого понимания принципов работы технологии МРОА необходимо рассмотреть вопросы развития и совре­менного состояния маршрутизации и коммутации, а также интеграцию этих тех­нологий с ATM.

Гибкость технологии МРОА в значительной мере базируется на введенной новой концепции «виртуального маршрутизатора». На рис. 16.35 показана общая концептуальная схема виртуального маршрутизатора. Виртуальный маршрутиза­тор эмулирует традиционную маршрутизацию в маршрутизируемой сети, но при этом устраняет большинство присущих ей ограничений по производительности.

На рис. 16.36 показана общая функциональная схема виртуального марш­рутизатора технологии МРОА. Данная система реализуется в сочетании с протоколом взаимодействия клиентской и серверной частей. Она и начинает работать, когда клиент МРОА (МРОА Client, MPC) формирует запросы к серверу МРОА (МРОА Server, MPS). Заметим, что в схеме виртуального маршрутизатора функции вычисления маршрута сетевого уровня и функции передачи разделены. Каждый компонент виртуального маршрутизатора отве­чает за вполне определенные задачи: сервер выполняет вычисление марш­рута, клиент действует как распределенный интеллектуальный адаптер, призванный обеспечить высокоскоростную передачу данных. Масштабируе­мую магистраль, необходимую для работы этого виртуального маршрутизато­ра, предоставляет сама сеть ATM.

Виртуальный маршрутизатор обеспечивает масштабируемость и управляемость, что, в конечном счете, повышает эффективность работы системы в целом. Сле­дует отметить, что повышение управляемости и масштабируемость здесь взаи­мосвязаны. Масштабируемость достигается стандартизацией, которая позволяет использовать решения, предлагаемые различными производителями. Например, общую производительность при передаче данных можно повысить, просто под­ключив дополнительные клиенты МРОА. Аналогично, пропускную способность магистрали можно увеличить, перейдя на следующий уровень иерархии скорос­тей в технологии ATM.

Модель виртуального маршрутизатора по сравнению с традиционной схемой, в которой маршрутизатор вынесен на границу сети, обеспечивает оптимальное соотношение эффективность/стоимость. С точки зрения сетевого администрато­ра, гораздо легче управлять одним виртуальным маршрутизатором, чем иметь дело со множеством распределенных граничных маршрутизаторов. Более того, количество устройств, участвующих в обмене маршрутной информацией о топо­логии сети, при использовании модели виртуального маршрутизатора также снижается (рис. 16.37).

Управление адресацией и определение сетевой топологии, например, выпол­няются сервером МРОА, в то время как за передачу трафика отвечает клиент и коммутаторы ATM. Сервер МРОА обычно реализуется либо на коммутаторах, либо на отдельных серверах, подключаемых к сети ATM, а клиенты располага­ются на граничных устройствах и подключенных к сети ATM конечных станциях. Это определяет физическое разделение между устройствами — одни устрой­ства вычисляют маршрут через сеть, а другие непосредственно передают данные. В то время как традиционные маршрутизаторы имеют ограничения по скорости, которые зависят от структуры их внутренней шины, система маршрутизации в технологии МРОА использует стандартные коммутаторы ATM, что позволяет значительно ускорить передачу. В результате получается масштабируемая мар­шрутизируемая инфраструктура передачи с гигабитными скоростями, идеально подходящая для мощных современных приложений. Кроме того, подобное реше­ние обладает следующими достоинствами:

q максимально эффективно используется механизм асинхронной передачи;

q минимизируется нагрузка на маршрутизаторы;

q уменьшается число устройств, требующихся для вычисления маршру­та, что, помимо всего прочего, значительно упрощает систему управления сетью;

q становится возможным широкое использование коммутаторов третьего уровня, что позволяет удешевить сеть и одновременно увеличить ее про­изводительность;

q то что сетевые протоколы (в частности, IP) отображаются напрямую в ATM, позволяет механизмам предоставления качества обслуживания для протокола IP, например, протоколу RSVP, работать совместно с коммута­торами ATM и соответствующими механизмами качества обслуживания в ATM.

Технология МРОА определяет методы передачи пакетов, реализуемые на се­тевом уровне эталонной модели OSI, через магистраль, построенную на базе технологии ATM, и позволяет конечным станциям, расположенным в различных IP-подсетях или виртуальных сетях, взаимодействовать между собой. Для этих целей используется интеграция двух технологий: LANE и NHRP (рис. 16.38).

Как показано на рис. 16.38, существуют три основных типа устройств, под­держивающих технологию МРОА: сервер МРОА, реализованный путем совме­щения функций маршрутизатора и сервера NHRP (NHRP Server, NHS), клиент МРОА, который реализуется на граничном устройстве, и клиент МРОА на ко­нечной станции. Все эти устройства также реализуют функции клиента LANE (LEC).

Протокол NHRP, помимо прочего, позволяет избавить промежуточные мар­шрутизаторы (маршрутизаторы на пути следования пакетов) от выполнения функций маршрутизации пакетов. Протокол NHRP предоставляет расширенные функции по разрешению адресов устройств, которые позволяют клиентам этого протокола посылать запросы между различными логическими подсетями. Запросы передаются с использованием сервера NHS через путь, определенный стандартным протоколом маршрутизации, таким как RIP или OSPF. Это позво­ляет устанавливать коммутируемое виртуальное соединение через границы под­сетей без использования маршрутизаторов.

Технология МРОА опирается на технологию LANE для выполнения трех своих основных функций: автоматической конфигурации, динамического обнаружения устройств и организации связей между подсетями. Первая и вторая функции предназначены для облегчения управления сетями, использующими технологию МРОА. Автоматическая конфигурация позволяет хранить конфигу­рационные параметры МРОА централизованно, а именно, на сервере конфигу­рации LANE (LAN Emulation Configuration Server, LECS), а затем рассылать их по требованию. Устройства, поддерживающие технологию МРОА, могут при инициализации получать свои конфигурационные параметры с сервера конфигура­ции LECS, устраняя таким образом необходимость в индивидуальной настройке.

Технология МРОА позволяет преодолеть некоторые ограничения на произ­водительность и масштабируемость, вносимые технологией LANE. При этом в МРОА интегрирована вторая версия спецификации LANE, которая использует­ся для взаимодействия внутри подсети, в то время как виртуальный маршрути­затор обеспечивает взаимодействие между подсетями.

Динамическое обнаружение устройств также облегчает конфигурацию сети. Устройства, поддерживающие технологию МРОА, не требуют при своей на­стройке указания информации о соседях. Вместо этого, они динамически узнают о соседях с помощью специального протокола обнаружения. Механизм обнару­жения достаточно простой. Устройства включают специальное служебное поле TLV (Type-Length-Value) в служебные сообщения LANE, такие как запросы и ответы LE ARP. Это информационное поле указывает тип устройства (клиент или сервер МРОА) и его адрес ATM. В результате устройства, поддерживающие технологию МРОА, могут определить, какие МАС-адреса присвоены другим устройствам с помощью простой проверки соответствующего поля в полученном сообщении.

Связь между технологиями МРОА и LANE является очень гибкой. На рис. 16.39 показаны разнообразные возможные связи. Следует учесть, что один клиент МРОА может быть представлен одним или несколькими клиентами LANE, множество клиентов LANE может представляться одним и тем же серве­ром МРОА, и в одной эмулированной локальной сети обслуживать клиентов может множество серверов МРОА.

Сущность МРОА как раз и состоит в тесной интеграции технологий LANE и NHRP. С одной стороны, МРОА расширяет возможности LANE по реализации связи между устройствами, относящимися к одной или разным виртуальным сетям. С другой стороны, протокол NHRP находит кратчайший путь в сети ATM. В результате, МРОА объединяет различные протоколы и технологии на базе технологии ATM.

Установление кратчайшего прямого пути через сеть ATM приводит к значи­тельному повышению производительности по сравнению с сетью, построенной с использованием только маршрутизаторов. При передаче пакетов через прямое соединение не нужно обрабатывать их на каждом переходе, как это происходит в традиционной сети. Помимо повышения производительности, суммарная за­держка при передаче становится более предсказуемой.

В тех ситуациях, когда невозможно установить прямой кратчайший путь, трафик между подсетями передается к серверу МРОА с помощью эмулирован­ной локальной сети. Например, трафик между подсетями, передаваемый МРС 1, будет направляться серверу по эмулированной локальной сети 1 (рис. 16.39). Так как большинство граничных устройств, поддерживающих технологию МРОА, поддерживают функции коммутатора локальной сети, такой трафик об­рабатывается очень эффективно при помощи коммутации из конца в конец. Ис­пользование механизмов динамического обнаружения и функций моста позволяет клиентам МРОА не зависеть от маршрутной топологии сети.

Как сказано выше, кратчайшее соединение между устройствами, совместимы­ми с МРОА, может быть установлено вне зависимости от их принадлежности к одной IP-подсети. В сущности, технология МРОА позволяет идентифицировать потоки данных и перенаправлять их напрямую в устанавливаемые виртуальные соединения ATM. Такой способ реализации кратчайших путей через сеть ATM часто называют маршрутизацией с нулевым переходом (рис. 16.40).

Дата добавления: 2015-07-13