Назначение
данного стандарта заключается
в обеспечении возможности
предоставления услуг АТМ через
национальные и международные
сети АТМ. Разрабатывается этот
стандарт рабочей группой B-ICI
АТМ Форума.
Первая
версия (v.1.1) стандарта увидела
свет в сентябре 1994 года и
описывала услуги, базирующиеся
на постоянных виртуальных
соединениях PVC.
Вторая
версия (v.2.0) была принята в
декабре 1995 года и включала в
себя уже и предоставление
услуг АТМ не только на базе PVC,
но и на базе коммутируемых
виртуальных соединениях SVC.
Последняя
версия стандарта B-ICI, принятая
АТМ Форумом, имеет номер 2.1 и
принята она в ноябре 1996 года.
Эта версия включает в себя
дополнение по переменной
скорости передачи (VBR - Variable Bit
Rate) и некоторые другие функции,
касающиеся поддержки
адресации АТМ.
Для
стандарта B-ICI характерны
следующие особенности:
возможность
поддержки функций ATM UNI
возможность
поддержки межсетевого
взаимодействия с другими
сетями, такими как Frame Relay,
SMDS и низкоскоростные сети
высокая
надежность, дающая
возможность использования
B-ICI для работы в публичных
сетях
Таким
образом, B-ICI поддерживает
функциональные возможности
работы по передаче
многочисленных услуг через
специфические интерфейсы,
такие как SMDS ICI, FR NNI и т.д.
Хотелось
бы отметить функции, которые
характерны для коммутируемых
виртуальных соединений B-ICI.
Во-первых, сигналинг SVC B-ICI
базируется на сигналинге ITU-T
B-ISDN и поддерживает UNI 3.1. Соединения
SVC B-ICI пригодны для
использования как внутри
публичных сетей, так и между
ними и предоставляют следующие
возможности:
соединение
точка-точка и
многоточечные соединения
(point-to-multipoint)
симметричные и
несимметричные соединения
CBR (Constant Bit Rate) и VBR
соединения
поддержку
адресации E.164 и систему АТМ
адресации (ATM End System Address -
AESA)
Последняя
функция введена в версии 2.1 B-ICI
и является достаточно важной
при рассмотрении
взаимодействия публичных
сетей, которые в основном
являются сетями, выросшими из
телефонных сетей со своей
системой адресации,
характерной для телефонии.
Сделаем
здесь необходимые пояснения о
системе адресации, принятой в
АТМ и определенной в стандарте
UNI. АТМ Форум принял два базовых
типа адресов: адрес конечной
системы АТМ (AESA) и E.164.
Адресация
AESA базируется на стандарте ISO
NSAP и включает в себя три
основных структуры адресации:
DCC (Data Country Code), ICD (International Code
Designator) и E.164.
Адресация
E.164 - это точно такая же система
адресации, которая применяется
в телефонии. Часто ее называют
"Натуральным E.164" для
отличия от варианта адресации
E.164 AESA. Для примера можно
разобрать телефонный адрес
(телефонный номер) в системе
"натуральной E.164": 441712506223.
В данном случае 44 - код страны -
Англия, 171 - код города - Лондон,
2506223 - номер телефона в Лондоне.
Таким
образом, нынешяя версия B-ICI
поддерживает и систему
адресации АТМ и систему
адресации, характерную для
телефонии, что очень важно.
Возвращаясь
к коммутируемым виртуальным
соединениям B-ICI рассмотрим
такую уникальную функцию B-ICI
как систему измерения
использования канала при таком
соединении или функцию
биллинга. Такая возможность
очень важна для провайдеров
услуг, которые должны иметь
наиболее точные данные о том,
каким образом используется
услуга пользователем, для
точной тарификации услуг.
B-ICI
позволяет получать следующие
характеристики по
предоставляемым коммутируемым
виртуальным каналам:
количество
переданных по каналу ячеек
АТМ
продолжительность
отдельных соединений
получение значений
номера
вызываемого абонента
используемой
пропускной способности канала
качества
обслуживания, предоставленного
по каналу
скорости
передачи ячеек АТМ по каналу
PNNI.
Private Network to Network Interface (PNNI)
Теперь
обратимся к более подробному
рассмотрению протокола PNNI.
Рис.7
Сеть АТМ.
Основное
назначение PNNI - это сбор,
обновление и синхронизация
информации о топологии сети
АТМ и адресах конечных узлов
АТМ в сети. Эта информация
называется маршрутной
информацией и ее можно
разделить на два типа:
топологическая информация или
база данных и информация о
достижимости конкретных
адресов в сети, т.е. информация
о маршрутах до конечных узлов
сети. Именно поддержкой этих
двух типов информации и
занимается PNNI в сети АТМ.
Кроме
того, необходимо отметить, что
PNNI призван минимизировать
маршрутную информацию,
хранящуюся в узлах сети. Эта
функция PNNI достаточно важна в
больших сетях АТМ с большим
количеством узлов. Если
проводить аналогию с сетями,
построенными на базе обычных
маршрутизаторов, PNNI
функционально аналогичен
протоколу OSPF.
Для
более подробного изучения
работы PNNI рассмотрим некоторую
конкретную сеть АТМ,
изображенную на рис.7. Перед
Вами некоторая сеть, состоящая
из 26 коммутаторов АТМ и 33
физических каналов.
Рассмотрим, каким образом на
такой сети строится иерархия
PNNI.
Построение
иерархии PNNI. Нижний уровень
иерархии.
При
переходе от физического уровня
сети (Рис.7) к нижнему уровеню
иерархии PNNI необходимо
отметить, что узлы физической
сети представляются на нижнем
уровне иерархии PNNI логическими
узлами, а физические каналы -
логическими каналами.
Иерархия
PNNI начинается на нижнем уровне,
где узлы нижнего уровня
организуются в так называемые
Peer Groups (PG - одноранговая группа).
Peer Groups - это набор логических
узлов, которые обмениваются
между собой информацией, так
что все члены PG поддерживают
одинаковым видение этой
группы. Логические узлы
однозначно и недвусмысленно
определяются идентификаторами
логических узлов (Рис.8).
По
аналогии с традиционными
сетями можно назвать
одноранговые группы (PG)
доменами маршрутизации. Это
название достаточно точно
отражает суть дела, поскольку
внутри одноранговой группы
всегда имеется полная
информация о принадлежащих ей
конечных адресах АТМ, а
информация о внешних по
отношению к данному домену
адресах дается с точностью до
домена (одноранговой группы), к
которой данные адреса
принадлежат.
PG
имеют свои идентификаторы,
которые устанавливаются во
время конфигурирования.
Соседние узлы сети
обмениваются пакетами Hello с
идентификаторами PG (PGID). Если PGID
совпадают, то соседние узлы
принадлежат одной PG. В
противном случае соседние узлы
принадлежат к различным PG. PGID
определяется как префикс в
АТМ-адресе, длиной не более 13
байт (Рис.10).
Логические
узлы соединяются логическими
каналами. Логические каналы
между узлами нижнего уровня
совпадают с физическими
каналами между физическими
узлами.
Рис.8
Идентификаторы логических
узлов.
Логические
каналы внутри PG называются
горизонтальными, а каналы,
соединяющие различные PG
называются внешними. Черные
каналы на диаграмме -
горизонтальные, красные -
внешние.
Когда
логические каналы готовы к
работе, подключенные к ним узлы
начинают обмен информацией по
известным VCC (Virtual Channal Connection -
соединение по виртуальному
каналу), которые используются
как RCC (PNNI Routing Control Channel - канал
управления маршрутизацией).
Узлы начинают посылать своим
соседним узлам пакеты Hello, в
которых указаны свой АТМ-адрес,
ID узла и ID его порта для канала.
Таким
образом, протокол Hello дает
возможность двум соседним
узлам узнать друг о друге.
Поскольку протокол Hello PNNI
поддерживает и обмен PGID, то
соседние узлы имеют
возможность определить к
одному или к разным PG относится
он и любой сосед. Протокол Hello
работает все время, пока
существует логический канал и
может служить индикатором
падения канала в то время,
когда другие механизмы уже
бездействуют.
Создание и поддержание
топологической базы данных
Топологическая
база данных создается в каждой
одноранговой группе и хранится
на всех узлах таких групп.
Топологическая база данных
включает в себя два типа
информации:
состояние
топологии сети (состояние
узлов и состояние каналов)
информация о
достижимости адресов
(адреса и адресные
префиксы), т.е. информация о
адресах и группах адресов,
с которыми может быть
установлены логические
соединения
Топологическая
база данных состоит из
элементов топологической базы
данных PTSE (PNNI Topology State Element -
элемент топологии PNNI), которые
порождаются каждым узлом сети.
PTSE описывают собственную
идентификацию и возможности
узла, а также информацию,
используемую для выбора лидера
PG и построения иерархии PNNI. Эта
информация называется узловой.
Кроме
того, информацию
топологической базы данных
можно разделить на атрибуты и
метрики.
Атрибуты
рассматриваются индивидуально
при принятии решений. Например,
узловой атрибут SECURITY может
послужить причиной того, что
уже выбранный при
маршрутизации путь будет
отменен.
С
другой стороны метрика - это
параметр, который имеет
свойство накапливаться или
увеличиваться в течении пути.
Например, метрика задержки
увеличивается по мере
продвижения по выбранному
маршруту.
Определенная
информация о состоянии
топологии, обычно относящаяся
к полосе пропускания, является
достаточно динамическим
параметром. С другой стороны,
другой тип информации о
топологическом состоянии,
например административный вес,
может быть достаточно
статической. Поэтому в
механизме распределения
топологической информации PNNI
не делается различий между
динамической и статической
информацией.
Информация
о достижимости (Reachability Information - RI)
подразделяется на внешнюю и
внутреннюю. Внешняя и
внутренняя информация о
достижимости логически
различима в зависимости от ее
источников. Внутренняя RI
представляет локальные знания
о достижимости внутри домена
маршрутизации. Внешняя RI
получена от внешних источников
(других протоколов) и не будет
распространяться другим
доменам или протоколам. RI как
внутреннюю, так и внешнюю,
можно ввести вручную с
указанием на то, что может быть
передано другим протоколам или
доменам мершрутизации, а что -
нет.
Когда
соседние узлы на обоих концах
логического канала были
инициированы с помощью обмена
пакетами Hello, подтвердившими
принадлежность обоих узлов к
одной и тойже PG, узлы начинают
процесс синхронизации
топологической базы данных,
т.е. обмен информацией, в
результате которой оба узла
будут иметь абсолютно
одинаковые топологические
базы данных. Синхронизация
производится с помощью обмена
узлами PTSE. Передача PTSE
производится с помощью
специальных пакетов PTSP (PNNI Topology
State Packet - пакет состояния
топологии PNNI), в которые
инкапсулируются PTSE.
После
принятия PTSP содержащаяся в нем
PTSE проходит проверку и ее
принятие подтверждается
квитанцией, котрая передается
отправителю PTSE. Если PTSE новая
или содержит более новые
данные, чем имеющаяся на узле
копия, производится ее
установка в топологическую
базу данных узла и
распространение среди
соседних узлов.
Распространение
PTSE происходит постоянно. PTSE,
содержащаяся в топологической
базе данных подвержены
старению и уничтожаются через
предустановленный промежуток
времени, если они не переписаны
вновь поступившими версиями
PTSE. Узлы имеют право вносить
изменения только в создаваемые
ими PTSE. В PTSE, порожденные
другими узлами, данный узел не
может вносить никаких
изменений, изменения вносятся
только заменой старого PTSE на
вновь полученный. PTSE могут
передаваться периодически или
в силу наступления некоторых
событий и распространяются они
только в пределах одной PG.
Прежде
чем перейти к следующему
уровню иерархии, необходимо
определить понятие лидера PG
(PGL). Лидер PG - это один из членов
PG. В каждой PG дролжен быть один
лидер PG. Лидер PG не имеет
какой-либо специальной роли в
группе. По отношению к любому
другому узлу лидер ему
полностью идентичен. PGLE -
процесс порождения лидера -
определяет какой узел выбрать
в качеcтве лидера PG. Критерием
выбора является некоторый
приоритет узла (Leadership Priority - LSP).
PGLE является постоянно
работающим процессом. Когда у
какого-нибудь узла приоритет
становится выше приоритета
текущего лидера, то этот узел
становится новым лидером. То же
произойдет в случае аварии
узла или его исчезновения.
Если
встречаются несколько узлов с
одинаковым приоритетом, то
лидером становится узел с
наибольшим ID. После выбора
лидера PG его приоритет
увеличивается для повышения
стабильности. Для внутреннего
функционирования PG не
требуется наличие лидера,
полная связность в группе
может быть достигнута и при его
отсутствии.
Домен
маршрутизации PNNI
конфигурируется как единичная
PG, в которой может быть
достигнута полная связность
без наличия лидера PG.
Вырожденная форма PG есть один
единственный узел. Такая форма
может возникнуть в результате
конфигурации или аварий.
Основу
следующего иерархического
уровня PNNI составляют узлы
логических групп LGN (Logical Group Node).
Каждый LGN представляет собой
абстракцию одноранговых групп
предыдущего уровня на данном
иерархическом уровне PNNI. Функции
LGN и их дочерних одноранговых
групп очень близки, поэтому в
данной версии PNNI интерфейс между
ними не рассматривается.
Также
как и на предыдущем уровне узлы
логических групп объединяются в
Peer Groups на данном уровне иерархии
PNNI. Функции LGN собирать и обощать
информацию о дочерних PG и
наполнять ею свои собственные PG.
Кроме того, они должны передавать
информацию от членов своих групп
к лидерам дочерних PG предыдущего
уровня. LGN не принимают участия в
сигналинге PNNI.
Рис.9 LGN.
LGN
идентифицируется ID узла (Рис.9),
который по умолчанию содержит PGID
той PG, которую он представляет на
этом уровне. Адресуется LGN
уникальным АТМ-адресом, который,
к примеру может ссылаться на
адрес узла нижнего уровня в том
же коммутаторе, но иметь другое
значение поля SEL (Рис.10).
Узлы
логических групп на этом уровне
иерархии PNNI объединяются в Peer
Groups, аналогично тому как это
происходило на нижнем уровне
иерархии PNNI.
Эти PG
называются родительскими по
отношению к PG нижнего уровня из
которых они произошли. А эти PG
нижнего уровня, соответственно,
называются дочерними по от
ношению к ним.
Родительская
PG идентифицируется PGID, который
должен быть короче дочернего
идентификатора PGID. Любой лидер PG
должен быть сконфигурирован с
идентификатором его
родительской группы.
Рис.10
Несколько
слов здесь необходимо сказать об
адресации PNNI (Рис.10).
Поле AFI -
используется PNNI для различения
индивидуальных и групповых
адресов АТМ-систем. Поле SEL -
игнорируется протоколом PNNI. В
адресации активно используется
система префиксов. Префикс может
занимать от 0 до 152 младших бит
адреса. Префикс длиной 0 означает
"ВСЕ АТМ-СИСТЕМЫ" и
обозначает путь по умолчанию
(default route). Префикс длиной больше 0
означает некоторую часть области
адресов, причем чем меньше длина
префикса, тем шире адресная
область, им обозначаемая.
Длина PGID
отражает уровень этой группы в
иерархии PNNI. Он ссылается к своей
длине, как к индикатору уровня. В
иерархии не обязательно должны
присутствовать последовательно
все уровни, некоторые могут быть
пропущены. Так, например, PG с
длиной ID раной "n", могут
иметь родителей в любом
диапазоне от "0" до "n-1".
И, наоборот, PG с ID длиной "m"
может иметь дочернюю PG в
диапазоне уровней от "m+1" до
104 бит (13 байт).
Узел
логической группы полностью
отражает лежащую под ним PG.
Ассоциированный с этой PG ее
лидер, как член этой PG, имеет
полную информацию о состоянии
всех узлов в этой группе. Это
позволяет лидеру PG со всей
необходимой информацией
моментально насытить узел
логической группы. Концептуально
это может быть представлено как
передача информации вверх по
иерархии узлу логической группы.
Этот
поток вверх содержит два типа
информации (Рис.11):
достижимость
(суммарная адресная
информация, необходимая для
определения адресов, которые
могут быть доступны через PG
нижнего уравня)
топология
в целом (суммарная
топологическая информация,
необходимая для построения
маршрута в или через PG
нижнего уровня).
В этом
процессе передачи вверх
действует фильтрующая функция
наследования информации, которая
пропускает вверх только
необходимую для верхнего уровня
информацию.
Рис.11
PTSE
никогда не передаются вверх по
иерархии (Рис.11). Вместо этого
узлы логических групп создают PTSE
с обощенной информацией и
распространяют их между членами
своей PG своего уровня иерархии
PNNI.
Информация
передается с верхних уровней на
нижние с помощью PTSE верхних
уровней. Узлы логических групп
передают PTSE лидерам своих
дочерних PG, которые, затем
распространяют эту информацию
среди членов своей группы. Эта
информация необходима для работы
по поиску маршрутов узлами
нижнего уровня в домене PNNI
маршрутизации. LGN передает все
имеющиеся у него PTSE в PGL.
Таким
образом, PTSE распространяются по
горизонтальным каналам и вниз по
иерархии в и через дочерние PG.
Внешним
каналом одноранговой группы
является канал между узлом
данной группы и узлом соседней
одноранговой группы того же
уровня иерархии. Логические узлы
одноранговой группы, имеющие
хотя бы один внешний канал,
называются граничными узлами.
По
внешним каналам не производтся
обмен базами данных. По ним
работает только протокол Hello.
Граничные узлы расширяют
протокол Hello, добавляя в него
информацию о своих PG верхнего
уровня, и узлах логических групп,
представляющих их на верхнем
уровне. Эта информация
называется списком узловой
иерархии - Nodal Hierarchy List.
Nodal Hierarchy
List (список узловой иерархии) дает
возможность граничным узлам
определить, что в верхнем уровне
они принадлежат к одной группе
(PG). Такой механизм дает
возможность каждому узлу узнать
полную топологию (включая узлы и
каналы) как внутри своей группы,
так и иметь полную обобщенную
информацию о топологии своих
родителей и пра-родителей - PG
верхних уровней.
Таким
образом, граничные узлы имеют
связь с теми узлами верхнего
уровня, которые на их уровне
представлены их соседними
граничными узлами. Эти связи
между граничным узлом группы
нижнего уровня и узлом,
представляющим соседний
граничный узел на верхнем уровне,
называются UpLink’ами.
Узел на
другом конце UpLink’а называется
UpNode и всегда является одним из
предков его соседней группы
(Рис.12).
Рис.12
Для
определения состояния канала
Uplink, граничный узел обязан
расширить протокол Hello, добавляя
в него параметр ULIA (UpLink Information
Attribute - аттрибут информации об
Uplink’е), и передать этот пакет
узлу верхнего уровня на другой
стороне канала Uplink.
С
помощиью параметра ULIA нижняя
сторона сообщает верхней о
гарантированных ею параметрах
канала Uplink в противоположном
передаче Hello направлении (т.е.
вниз) и наоборот.
Граничные
узлы представляют их каналы Uplink в
PTSE, которые распространяются по
PG. Это позволяет всем узлам в PG
дополнить их топологические базы
данных информацией об каналах
Uplink. Это дает также лидерам PG
поисковую информацию, которая
должна быть передана вверх по
иерархии, так каналы Uplink помогают
создавать PG верхнего уровня.
Состояние
топологических параметров в
обоих направлениях по каналу Uplink
включаются в PTSE для канала Uplink,
поскольку верхние узлы (upnodes) не
представляют PTSE для направления
вниз. Параметрами состояния
топологии в противоположном
направлении канала Uplink узлы
обмениваются в пакетах Hello по
внешнему каналу.
