基于ＡＴＭ技術的局域網仿真應用淺析

摘要：分析了傳統TCP/IP網絡存在的缺陷，介紹了ATM網絡的基本原理和特點，提出了基于ATM技術的企業級局域網的方案，并對其仿真方法進行了分析。

關鍵字：ATM；TCP/IP；局域網；仿真

1引言

隨著社會不斷發展，網絡服務不斷多樣化，如收發信件、家庭辦公、Video on demand、網絡電話，這對網絡的要求越來越高，把這些對帶寬、實時性、傳輸質量要求各不相同的網絡服務由一個統一的多媒體網絡來實現，ATM網絡真正的實現了一線通。

2 ATM技術概述

ATM（Asynchronous transfer mode），異步傳輸模式，是基于信元交換的技術體系。

同步傳輸模式中，存在以125微秒為周期的幀，三層的數據包將自己分片之后均勻地插入這些幀中。同時利用時分多路復用技術，來自不同信息源的數據包被置于同一幀內的不同信道中傳輸。“周期性”是同步傳輸的標志。而同步傳輸的周期性傳幀浪費了鏈路中相鄰幀之間的間隔時間。

異步傳輸模式將數據、語音、視頻等信息源中的數據包分解成定長為48字節的數據塊，然后再在數據塊上添加5字節的信頭，合成在一起，稱為信元，大小為53字節。ATM中的所有控制信息全部存放在信頭中，包括一些擁塞控制、流量控制、鏈路標識的域。通過將數據包轉換成信元，可以使來自不同信息源的信息匯聚在一起進行集中傳輸，且不存在像同步傳輸那樣的周期性傳幀機制。信元出現無周期性，是為異步傳輸。

3傳統TCP/IP網絡的缺陷

主要有兩個方面：

1)傳統的TCP/IP網絡面向連接，數據包每經過一臺路由器，路由器都要解開其包頭取得目的地址域，并根據自己的路由算法查詢路由表，數據傳輸過程中存在較大的延時抖動

2)路由器的逐包路由浪費了大量的時間

這兩方面的不足導致傳統TCP/IP網絡對語音、視頻這樣對傳輸連續性要求很高的應用支持不夠，于是針對TCP/IP網絡體系的不足應運而生了ATM。

ATM是面向連接的，在數據傳送前，會在源和目的端之間建立一條虛連接。網絡根據應用的實際需要，分配給虛連接VPI/VCI號和相應的帶寬。這樣的機制避免了像IP網絡那樣對每個數據包都要進行路選的弊端。所有信元都僅僅簡單地沿著虛連接傳輸到目的端，節省了大量時間。

4 ATM應用企業局域網

ATM網絡技術主要是應用于它的高帶寬和適用于多媒體通信，把它用作廣域網(WAN)通信的干線，WAN包括專用網和公共網。現在一些大型公司、企業己經在使用ATM專用的WAN。由于計算機性能和信息吞吐量不斷提高，業務和應用范圍不斷擴大和深化，其局域網通信對帶寬的要求也迅速提高。此外，企業內部網的結構也更加復雜化，構成需要有高速局域干線的互連網絡(Internetwork)結構。在這種結構中，傳統的以太網(10BaseT)，快速以太網(100BaseT)以及FDDI(光纖分布式數據接口)，互相交織成分層次的LAN結構。其中FDDI用作局域網絡干線，用以連接中心交換機和(公司級的)主服務器，提供上行鏈路。FDDI具有100Mb/s的數據速率和數公里以上的通信距離，但是它的設計和性能是對數據通信優化的，不適用于多媒體通信，并把ATM網絡用成局域網絡干線，它非但具有不低于FDDI的通信速率，而且可以提供按需擴展的帶寬，更重要的是它適用于多媒體通信。因此，ATM LAN可以取代FDDI，用作企業網內部的局域網絡干線，可以適應企業網上舉辦視頻會議、視頻培訓等業務應用的需要。

4.1 LANE(局域網仿真模擬)簡介

LANE(LAN Emulation Over ATM)， 即在ATM網上進行LAN局域網的模擬。大多數數據目前都是LAN上傳送，如Ethernet網。在ATM網上應用LANE技術， 我們就可以把分布在不同區域網互聯起來，在廣域網上實現局域網的功能，對于用戶來講， 他們所接觸到仍然是傳統的局域網的范疇， 根本感覺不到LANE的存在。

局域網仿真是在ATM 網絡環境下仿真傳統局域網業務的網絡方案。由于在局域網仿真中，ATM網絡是以網絡數據鏈路層的角色出現，并且是基于MAC子層的仿真技術，所以現有的網絡層協議（如IP，IPX等）不需要更大更改就可以運行于局域網仿真環境。

LANE技術主要用到了LANE Server， 它可以存在于一個或多個交換機內，也可以放在一臺單獨的工作站中， LANE Server可簡寫為LES， 主要功能就是進行MAC-to-ATM的地址轉換，因為Ethernet用的是MAC地址，ATM用的自己的地址方案，通過LES地址轉換可以把分布在ATM邊緣的LANE Client之間連接起來。

4.2局域網仿真通信規程

在局域網仿真中有兩種網絡信息：一種是仿真客戶與仿真服務器、配置服務器之間的控制信息；另一種是仿真客戶之間，以及仿真客戶與廣播未名服務器間的數據信息。當仿真客戶1希望與仿真客戶2通信時，仿真客戶1必須首先知道仿真客戶2的ATM地址。如果仿真客戶1的緩器中存有仿真客戶2的ATM地址，那么仿真客戶1就利用該地址與仿真客戶2建立直接的ATM虛電路連接來實現通信；否則，仿真客戶1向局域網仿真服務器發送一個地址解析請示分組，局域網仿真服務器利用該分組攜帶的仿真客戶2的MAC地址在緩存器中檢索，如果檢索成功，局域網仿真服務器把仿真客戶2的ATM地址反饋給仿真客戶1，否則，把該MAC地址送到廣播未名服務器，利用廣播未名服務器的廣播功能，向整個網絡廣播該MAC地址，仿真客戶2接收到該廣播信息，把地址反饋給局域網仿真服務器，局域網仿真服務器再送給仿真客戶1。在局域網仿真服務器未反饋回仿真客戶2地址這段時間里，仿真客戶1把數據分組分發給廣播未名服務器，由服務器以廣播形式送給仿真客戶2。

4.3 LANE服務模式

LANE服務的主要目的是使現有的在LAN上的應用程序可以通過多種網絡層協議，如IP、IPX、APPN和NetBIOS等，可以訪問ATM網絡，傳統LAN上的終端設備，也可以利用LANE連接在ATM上的設備，如連接在ATM網絡上的服務器、交換機和路由器等。

1)LAN Switch從Ethernet終端接收到一個幀， 這個幀的目的地址是ATM網絡另一端的一臺Ethernet終端。LEC即LANEClient(它駐留在LAN Switch中)于是就發送一個MAC-to- ATM地址轉換請求到LES(LES駐留在ATM Switch中)。

2)LES發送多點組播至網絡上的其它LEC。 LANE的工作方式

3)在地址表中含有被叫MAC地址的LEC向LEC作出響應。

4)LEC接著便向其它LEC廣播這個響應。

5)發送地址轉換請求的LEC認知這個響應， 并得到目的地的ATM 地址， 接著便通過ATM網建立一條SVC至目的LEC， 用ATM信 元傳送數據。

4.4 局域網仿真優缺點分析

1）優點：透明地支持傳統網絡層的各種協議，兼容性很好；網絡實現簡單，能夠實現不同廠家設備的無縫連接。

2）缺陷：

①網絡是基于客戶機/服務器結構的，由于受服務器的限制，網絡客數不可能很大，這樣就限制了網絡的規模；

②由于不能支持備份服務器，所以服務器的可靠性決定了網絡的可靠性，一旦服務器發生故障，那么整個網絡就不能工作了；

③局域網仿真在實現子網間通信時，仍然需要路由器的參與，這樣路由器有限的路由、分組轉發功能就成了網絡的瓶頸。

ATM多協議規程技術

5結束語

ATM通信網絡的應用，無論是在WAN和LAN干線上的應用，其前景都是誘人的，有著廣闊的應用發展前途。在這兩方面應用發展的一種趨勢，是LAN梂AN連接的一體化，消除兩者之間在傳統上存在的屏障。今后，對于一些最為渴求帶寬的PC通信的應用。通過遠程信息傳送，使ATM直接到達桌面機的技術即可實現。達到這種應用水平，可以說真正實現了超級信息高速公路的境界。

參考文獻

［1］《高等計算機網絡》［M］，吳建平等編著，機械工業出版社，2003.09

［2］《計算機網絡》［M］，Andrew S.Tanenbaum著，潘愛民譯，清華大學出版社，2004.08

［3］《網絡通信與通信安全技術》［M］，劉東華等編著，人民郵電出版社，2002.11

［4］《網絡安全原理與應用》［M］，張世永主編，科學出版社，2003.05

作者簡介:程鵬（1979.06－），男，籍貫：安徽蕪湖，職務：連職，職稱：上尉，學歷：碩士，工作單位：上海陸軍預備役高射炮兵師，研究方向：網絡安全與無線網絡技術