Computer Networking

ATM
Packet-switched networks
Computer Networking
 Goal: move packets among routers/switches from source
to destination
 datagram network (IP):
Network Layer
ATM



destination address determines next hop
packet forwarding based on routing tables
routes may change during a session
 virtual circuit network (X.25, ATM):
Prof. Andrzej Duda
[email protected]



packet carries a tag (virtual circuit ID), tag determines next hop
fixed path determined at call setup time, remains fixed thru call
switches maintain per-call state
http://duda.imag.fr
1
Forwarding vs. Switching
2
Packet forwarding
 Forwarding

R4
based on routing tables

 Switching
R5

routing tables

switching table



R2
which outgoing link use for a given destination
choice of a route for a virtual circuit at call setup
which outgoing link and outgoing VC for a given incoming VC
VC id. may change
dest
router
129.88.30
R4
R1
R3
Routing table
129.88.30.10
IP
IP
MAC
MAC
Physica
Physical
R3
3
Virtual circuit switching
B
A
H
H
C
B
H
0
1
1
1
4
B
C
H
H
C
VC no.
0
0
2
3
2
4
Virtual circuit switching
D
C
source VC no. dest
129.88.30.10
Virtual circuits opened in
the following order:
b
in
VC id
out
VC id
1
1
a
b
2
16
c
d
a
1
1
ABC
AC
BCA
BA
ACBD
c
2
d
16
5
16
6
1
ATM
X.25
X.25
 Circuit virtuel commuté


ETTD
ETCD
ETCD
X.25
ETTD
établit de manière permanente
 Contrôle de flux
X.25


 Protocole de commutation de paquets
 Définit une interface entre ETTD et ETCD
 Circuit virtuel entre ETTD et ETTCD

établit à la demande
 Circuit virtuel permanent
Réseau X.25
fenêtre d'émission
compteurs n(s), n(r)
 PAD (Packet Assembly-Disassembly)

permet de connecter un terminal au réseau
no. de voie logique
7
8
Frame Relay
X.25
 Taille de packets

128, 256, 512 octets
 Circuit virtuel permanent
 Débits




QoS (Quality of Service)

 Transpac

paquet de 1600 octets
débits de l'ordre de 1.5 Mbit/s
détection des erreurs de transmission
pas de retransmission ni de contrôle de flux
tarification basée sur le volume

64 Kbit/s

tarification au volume et non à la distance
un faible coût du temps de connexion



coût moins important qu'une ligne louée
débit minimum garanti
9
ATM (Asynchronous Transfer
Mode)
10
ATM (Asynchronous Transfer Mode)
 Nouveau X.25






 Au-dessus d'un support large bande
circuits virtuels
paquets courts de longueur fixe
couche physique sur fibre optique

débits

acheminement non garanti
ordre garanti
suppose un support optique


cellule (cell)


faible taux d'erreurs


11
hiérarchies synchrones SDH et SONET
OC-3, STM-1 : 155 Mbit/s
OC-12, STM-4 : 622 Mbit/s
OC-48 : 2.4 Gbit/s
multiplexage statistique
12
2
ATM
Modèle de référence
IP
Adaptation AAL
Signalisation
Couche d'adaptation AAL
Couche ATM
Adaptation AAL
messages
messages
Administration
Emulation LAN
Couche ATM
Couche ATM
Couche ATM
Couche ATM
cellules
cellules
Couche physique
Couche physique
Couche physique
Station source
commutateur
Station destinatrice
Couche physique
13
Commutation ATM
14
Cellules ATM
CLP
GFC
commutateur
4
VPI
interface
UNI
VCI
8
16
Type
3
HEC
1
8
données
384
 GFC (Generic Flow Control)
interface
NNI

pour transmettre de l'information sur le contrôle de flux
(seulement sur l'interface UNI)
 VPI (Virtual Path Id)
VCI

no. du chemin virtuel
 VCI (Virtual Circuit Id)
 UNI (User -Network Interface)

VPI

hôte au réseau
no. du circuit virtuel
 NNI (Network -Network Interface)

commutateur au commutateur
15
Cellules ATM
Cellules ATM
CLP
GFC
4
VPI
VCI
8
16
Type
3
HEC
1
8
données


 Sur l'interface UNI
384
CLP
 Type

16
GFC
cellule de données ou de gestion (ex. RM)
indication de congestion
bit SDU (Service Data Unit) - marque de fin
VPI
VCI
8
16
3
VPI
VCI
Type
12
16
4
Type
HEC
1
8
données
384
 Sur l'interface NNI
 CLP (Cell Loss Priority)

1 : la cellule peut être détruite s'il faut
CLP
 HEC (Header Error Check)

code correcteur d'une erreur sur l'entête
17
3
HEC
1
8
données
384
18
3
ATM
Commutation VPI/VCI
(Label Swapping)
Services de la couche ATM
 Circuit virtuel
1
1
a
b
2
16
ordre garanti

entrée VPI/VCI sortie VIP/VCI
 Pas de garanties de fiabilité
c
d
pertes de cellule

 Qualité de service d'un circuit virtuel
si un CV est alloué, le réseau garantit une qualité de
service selon des catégories prédéfinis

b
a
1
1
c
2
d
16
16
19
Catégories de service
20
Catégories de service
 CBR (Constant Bit Rate)
Caractéristiques
CBR
RT-VBR
NRT-VBR
ABR
UBR
débit garanti
pour le trafic RT
pour le trafic bursty
retour sur congestion
Oui
Oui
No
No
Oui
Oui
No
No
Oui
No
Oui
No
Opt
No
Oui
Oui
No
No
Oui
No

exemple : le canal T1
 RT-VBR (Variable Bit Rate, Real Time)

exemple : une vidéoconférence
 NRT-VBR (Variable Bit Rate, Non-Real Time)

exemple : e-mail multimédia
 ABR (Available Bit Rate)

exemple : Web surfing
 UBR (Unspecified Bit Rate)

exemple : FTP en tâche de fond
21
22
AAL (ATM Adaptation Layer)
Catégories de service
 Ensemble de services au dessus de l'ATM
100%

ABR ou UBR


débit
de
liaison
0%

fiabilité
segmentation, re-assemblage
contrôle de flux
synchronisation (information sur le temps)
 AAL1, AAL2, AAL3/4, AAL5
VBR
CBR
temps
23
24
4
ATM
Classes de services
Classification des services AAL
 Classe A

 Classe B

Débit
transfert de données en mode connecté
transfert de données en mode non connecté
Non nécessaire
Constant
AAL
Variable
Sans
Connexion
Mode connecté
 Classe D

Nécessaire
Synchronisation
émulation de circuit, débit variable
 Classe C

Classe A Classe B Classe C Classe D
Type de trafic
émulation de circuit
AAL1
AAL2
AAL3/4
AAL5
25
ATM for data
26
AAL 5 PDU
variable length packet (e.g. IP packet)
données AAL
variable
AAL5
in ATM adapter
ATM switches
AAL5
in ATM adapter
ENT
5
type 0
cells
 ATM is a mechanism for transporting variable length
packets (AAL 5 frames) end to end
 Intermediate switches store and forward cells
27
Signalisation





données
48
pad
IND
CPI
taille
CRC
0-47
1
1
2
4
ENT
5
type 1 (last cell)
données
48
Données de taille variable, max 64Ko
IND (User-to-user indication) : octet opaque
CPI (Common part indicator) : version
Longueur de données
CRC
28
Établissement de connexion
 Comment établir et fermer des circuits virtuels ?


un circuit spécial toujours ouvert (VPI=0, VCI=5)
protocole fiable SSCOP au dessus de AAL5
hôte source
 Messages






commutateur 1
commutateur 2
hôte dest
SETUP
SETUP
CALL PROC
SETUP
CALL PROCEEDING
CONNECT
CONNECT ACK
RELEASE
RELEASE COMPLETE
CALL PROC
CONNECT
CONNECT
SETUP
CONNECT
CONNECT ACK
CONNECT ACK
CONNECT ACK
29
30
5
ATM
Fermeture de connexion
hôte source
commutateur 1
Adressage
commutateur 2
hôte dest
 Plusieurs formats


RELEASE

RELEASE
RELEASE ACK
RELEASE ACK
E.164 : numéro de téléphone - 15 chiffres décimaux
adresse OSI - 17 octets

RELEASE

RELEASE ACK



31
pays - 2 octets
autorité - 3 octets
domaine - 2 octets
zone - 2 octets
adresse locale - 6 octets
autres infos
32
Summary
 ATM







connection oriented (virtual circuits) = similar to telephone
connections that are maintained in all intermediate systems
(switches)
ATM packets have a small, fixed size and are called cells
every packet carries a connection identifier local to a link
ATM network implements some mechanisms to control the
amount of data sent on one connection, thus limiting losses
due to statistical multiplexing: rate control limits the ingress
traffic
gives better control over individual traffic flows: reserved
bandwidth
used in long-haul interconnection links or ADSL
33
6