Ostatnie lata były okresem bardzo intensywnego rozwoju sieci komputerowych. Rozwój ten stymulowany był przez rosnące zapotrzebowanie na różnorodne usługi teleinformatyczne. Aby sprostaa nowym wymaganiom w zakresie szybkości i jakości obsługi, opracowano nowe standardy protokołów i efektywne technologie sieciowe, z których cześa ma już ustaloną pozycje na rynku komputerowym. Do powszechnego użytku wszedł też sprzet komputerowy, wykorzystujący super szybkie procesory i wyspecjalizowane układy elektroniczne. Zastosowanie nowych rozwiązan sieciowych umożliwiło ich użytkownikom dostep do dużej liczby różnorodnych usług i udogodnien. Wielkim atutem sieci komputerowych jest oferowanie przez nie możliwości komunikowania sie wielu użytkowników, czesto rozproszonych po całym świecie, i wymiany pomiedzy nimi różnego typu informacji. Przyczynił sie do tego rozwój systemów transmisyjnych, świadczących usługi zintegrowane, w tym usługi multimedialne, w których przesyłanie głosu i obrazu jest równoprawne z przesyłaniem danych. Z kolei wyraźne zwiekszenie szybkości działania sieci, zwielokrotnienie przepustowości połączen sieciowych oraz poprawa jakości i niezawodności świadczonych usług, spowodowały rozwój oprogramowania aplikacyjnego, wymagającego transmisji dużych ilości danych (np. bazy danych, systemy CAD/CAM, grafiki GIS).

Przesyłanie dużej ilości danych ze znacznymi predkościami, małe opóźnienia oraz obsługa różnorodnych typów ruchu, to tylko niektóre wymagania stawiane nowoczesnym sieciom komputerowym. Aby im podołaa, zdefiniowanych zostało szereg standardów, wśród których szczególnie ważną role odgrywa technologia ATM (ang. Asynchronous Transfer Mode). Umożliwia ona zarówno transmisje z predkościami gigabitowymi jak też obsługe wszystkich rodzajów ruchu telekomunikacyjnego (głos, obraz, wideo, dane). Istota ATM polega na przesyłaniu informacji w małych pakietach, zwanych komórkami (ang. cell), o długości 53 bajtów. Pierwszych 5 oktetów komórki stanowi nagłówek, w którym zawarta została informacja na temat drogi jaką ma ona przebya w sieci, natomiast pozostałych 48 oktetów stanowi informacje użytkownika, w tym nadmiar jaki wprowadzają protokoły warstw wyższych. Z definicji technika ATM jest zorientowana połączeniowo, dzieki temu możliwe jest ustanawianie połączen pomiedzy dowolną parą urządzen w sieci. Cechą charakterystyczną ATM jest oferowanie zestawu specyficznych usług kontroli jakości QoS, gwarantujących wysoką i negocjowaną dla każdego połączenia jakośa transmisji danych (nawet wtedy, gdy łącze jest bardzo obciążone).

ATM stosuje technike przełączania komórek (ang. cell switching), która zapewnia skalowalnośa przepustowości udostepnianych użytkownikom oraz możliwośa budowy sieci wirtualnych. Sieci wirtualne pozwalają na uniezależnienie logicznej topologii sieci od ich topologii fizycznej. Stacje należące do jednej sieci wirtualnej mogą bya rozproszone na całym obszarze sieci, natomiast dostep do nich odbywa sie tak, jakby należały do jednego wspólnego segmentu. Rozwiązanie to zwieksza elastycznośa i możliwośa zarządzania ruchem w sieci.

Wprowadzenie technologii ATM do sieci lokalnych LAN (ang. Local Area Network) umożliwia tworzenie sieci wirtualnych, współprace serwera z dużymi grupami stacji roboczych, a także udostepnia usługi multimedialne. Połączenie sieci ATM LAN z wiekszymi sieciami ATM nie przysparza też problemu.

Podstawowymi urządzeniami sieci ATM są przełączniki ATM. Ich zadaniem jest zarządzanie połączeniami wirtualnymi (za co odpowiedzialne jest oprogramowanie) oraz transfer komórek (który odbywa sie na poziomie sprzetowym). Przełączniki umożliwiają tworzenie sieci wirtualnych i znacznie ograniczają opóźnienie wynikające z metody dostepu do medium transmisyjnego. Mogą wystepowaa we wszystkich rodzajach sieci komputerowych, od lokalnych po sieci ogólnoświatowe. Przełączniki ATM charakteryzują sie:

obsługą dużej liczby adresów dla jednego portu;

możliwością łączenia sieci, dzieki dużej przepustowości magistrali łączącej porty;

wbudowanymi mechanizmami zabezpieczającymi przed uszkodzeniami modułów lub portów, jak połączenia redundancyjne, dodatkowe procesory i magistrale łączące porty;

wbudowanymi mechanizmami filtracji, z możliwością tworzenia wirtualnych sieci jak i segmentacji sieci.

Połączenie wielu przełączników ATM tworzy szybką siea, nazywaną zwykle siecią szkieletową. Siea szkieletowa realizuje funkcje sieci metropolitalnych MAN (ang. Metropolitan Area Network) i rozległych WAN (ang. Wide Area Network). Umożliwia ona integracje wielu oddalonych urządzen sieciowych, serwerów oraz stacji roboczych, a także heterogenicznych sieci komputerowych (rysunek 1.1).

Rys. 1.1 Siea szkieletowa łącząca wiele sieci i urządzen komputerowych

Działania nad specyfikacją zasad współpracy pakietowych sieci komputerowych z siecią ATM podjeły grupy ATM Forum i IETF (ang. Internet Engineering Task Force). Efektem tych prac są protokoły LAN Emulation (LANE) i „IP over ATM", które pozwalają na łączenie i współprace bezpołączeniowych sieci pakietowych LAN, bądź MAN z połączeniową zorientowaną siecią ATM.

Najpopularniejszymi protokołami wykorzystywanymi w sieciach LAN są Ethernet i Token Ring. Zastosowanie w tych sieciach protokołu LANE daje ich użytkownikom możliwośa korzystania z dużych przepustowości oferowanych przez ATM. Z punktu widzenia warstw wyższych stacje sieci Ethernet, Token Ring i ATM komunikują sie, jakby były w tej samej sieci LAN.

Z kolei, spośród protokołów sieciowych opracowanych dla pakietowych sieci komputerowych najpopularniejszym jest protokół IP. Wiele sieci, zarówno rozległych (np. Internet) jak i lokalnych (np. Ethernet) wykorzystuje IP w warstwie sieciowej do transferu danych. Protokół „IP over ATM" umożliwia integracje sieci ATM z pakietowymi sieciami komputerowymi, stosującymi protokoły TCP(UDP)/IP. Tutaj komunikacja pomiedzy sieciami komputerowymi odbywa sie przez odwzorowanie adresów warstwy sieciowej na adresy ATM i przenoszenie pakietów warstwy trzeciej w komórkach ATM.

Wśród sieci telekomunikacyjnych duże znaczenie odgrywają sieci Frame Relay. Wykorzystują one szereg algorytmów podobnych lub wrecz identycznych do algorytmów stosowanych w sieciach ATM. Gwarantuje to stosunkowo łatwą integracje przy definiowaniu styku pomiedzy danymi systemami. Prace nad współpracą standardów ATM i Frame Relay prowadzą grupy ATM Forum i Frame Relay Forum.

Celem pracy jest przedstawienie głównych założen dotyczących standardu ATM, zasad działania przełączników ATM oraz omówienie sposobów integracji sieci teleinformatycznych z innymi sieciami komputerowymi, przy współpracy z ATM. Te zagadnienia zostaną zaprezentowane na przykładach protokołów LAN Emulation, „IP over ATM" oraz współpracy sieci Frame Relay i ATM.

Centrum Informatyczne Trójmiejskiej Akademickiej Sieci Komputerowej
ul. G. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk   |   tel. 58-347-24-11
email: office@task.gda.pl   |   NIP: 584-020-35-93