Telekommunikationssysteme - I4 * Lehrstuhl fuer Informatik * RWTH
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Telekommunikationssysteme WS 1999 / 2000 Prof. Dr. Claudia Linnhoff-Popien MNM TE AM Institut für Informatik Ludwig-Maximilians-Universität, München Prof. Dr. Otto Spaniol Lehrstuhl für Informatik 4 RWTH Aachen Unter Mitarbeit von: (in München) • Markus Garschhammer • Rainer Hauck • Bernhard Kempter • Annette Kostelezky Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen Unter Mitarbeit von: • Frank Imhoff (in Aachen) • Axel Küpper • Jens Meggers • Michael Wallbaum Telekommunikationssysteme Telekommunikationsdienste Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen Telekommunikationssysteme Voice vs. Data Immense Wachstumsraten der Datenkommunikation zunehmende Bedeutung für die Telekommunikation Þ Telex Fax Dateitransfer LAN-Kopplung Internet 250 % 200 % 150 % Voice 5% p.a. 100 % Data 300% p.a. 50 % 1996 1997 1998 1999 2000 2001 [Quelle: NumberOne, CeBIT 99] Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen Telekommunikationssysteme Datenübertragung via Modem Herkömmliche Datenübertragung: • Nutzung des Fernsprechnetzes zur Datenübertragung • Umwandlung digitaler Datensignale in Signale unterschiedlicher Frequenzen (300 bis 3400 Hz, Sprachband) • Modem verhält sich also für Fernsprechnetz wie ein Telefon • Noch früher: Anwendung von Akustikkopplern (~75-256 Baud) Modem Fernsprechnetz Modem • bescheidene Übertragungsraten • hohe Fehleranfälligkeit • zusätzlicher Aufwand durch Modulation / Demodulation Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen Telekommunikationssysteme Telex • Einführung 1933 (Telegraphy Exchange) Anzahl der Telex Anschlüsse (in Tsd) 180 • international genormt und weltweit verbreitet 160 • Anschluß muß mit Fernschreibmaschine ausgestattet sein 120 • Übertragung mit 50 Baud halbduplex • Zeichendarstellung nach internationalem Alphabet Nr. 2 140 100 80 60 40 20 0 1 2 1981 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1995 • nach der Einführung von Telefax bedeutungslos Datenverarbeitungsanlage Telexnetz Anschlußgerät Fernschreibmaschine Fernschreibmaschine Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen Telekommunikationssysteme Telefaxübertragung • Verbindungsaufbau durch übliche Signalisierung des Fernsprechnetzes • Übertragen werden Längenangaben über schwarze und weiße Felder einer Abtastzeile, nicht aber jeder Punkt • Gruppe 1: Auflösung 4 Zeilen pro mm, Übertragung ohne Bandbreitenkompression DIN A4 in 6 Minuten • Gruppe 2: Durch Redundanzreduzierung Übertragung in 3 Min. • Gruppe 3: Mit Redundanzreduzierung und Banbreitenkompression Übertragung in 1 Min. • Gruppe 4: ISDN Geräte, Übertragung 10 sec. Anzahl Telefaxanschlüsse (in Tsd.) 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 1981 1 2 Abtaster 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1995 13 14 15 Fernsprechnetz Schreibvorrichtung Sendevorlage Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen Empfangsdokument Telekommunikationssysteme T-Online (Bildschirmtext) • spezieller Dienst mit Zugriff auf verteilte Datenbanken (z.B. Homebanking) • Seiten bestanden aus Text und einfachen Grafiken (BTX) (ähnlich Videotext) T-Online Anschlüsse in Tsd. 3000 • heute auch komplexe Grafiken usw. möglich 2500 • seit kurzem erweiterte Zugangs- und Kommunikationsmöglichkeiten (E-Mail, WebMail, News, Internet) 2000 • Weiterhin Zugang zum BTX Netz • jedoch immer noch Nutzung des herkömmlichen Fernsprechnetzes Modem 1500 1000 500 0 1 2 3 1981 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 171999 18 19 Fernsprechnetz T-Online-Rechner Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen Telekommunikationssysteme DATEX L • Separates Netz mit 23 Vermittlungsstellen und zweistufiger Hierarchie • Auslandsanbindung über 5 VST mit 8000 Übertragungswegen • leitungsgebundene Signalisierung nach ITU-T X.21 und X.20 • Bitfehlerwahrscheinlichkeit bei 10-6 • Sinkende Nachfrage aufgrund von ISDN und endgültige Einstellung des Dienstes 1996 9600 bit/s Datex-L Anschlüssen (in Tsd) 25 20 15 10 5 0 1 2 1981 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1995 2400 bit/s 300 bit/s 300 bit/s 2400 bit/s Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen 9600 bit/s Telekommunikationssysteme DATEX P • erstmals Paket-Datenübertragung über ein separates Netz • variable Bandbreite für die Benutzer • über 160 Vermittlungsstellen mit je 100 Kanälen (64 kbit/s) in Deutschland Anzahl Datex-P Anschlüsse (in Tsd.) 120 100 80 60 • Anbindung an andere Netzte möglich 40 • Signalübertragung nach ITU-T X.25 20 • Bitfehlerwahrscheinlichkeit 10-9 0 1 2 1981 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1995 9600 bit/s 2400 bit/s 300 bit/s 300 bit/s 2400 bit/s Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen 9600 bit/s Telekommunikationssysteme Datex-P Schnittstellen • Endeinrichtungen (Datenendeinrichtung, DEE) im Datex-P Netz müssen nach X.25 Empfehlung arbeiten • für nicht-paketfähige Endeinrichtungen ist eine Anpassungseinrichtung (Packet Assembly/Disassembly Facility, PAD) notwendig • Anpassungseinrichtung nach ITU-T X.3 Empfehlung ist das PAD mit folgenden Grundfunktionen • Aufsammeln der Zeichenfolgen der DEE und Zusammenstellen zu Paketen • Empfang von Paketen und deren Zerlegung in Zeichenfolgen für das DEE • Zeichenaustausch zwischen PAD und DEE ist in ITU X.28 festgelegt X.25 DVST-P PAD X.28 X.25 DVST-P X.3 X.25 Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen Telekommunikationssysteme Datenpaketvermittlung für DATEX P • Nutzdaten werden in Form von Datenpaketen ausgetauscht • Ein Paket besteht aus Paketkopf mit Steuerinformationen und Paketrumpf mit Nutzdaten • Maximale Datenpaketlänge im Datex-P Netz der Telekom beträgt 128 Oktett DEE-A DEE-B Aufbau 3 2 1 3 Annahme 2 1 1 2 3 Abbau Quittung Datenübertragung Steuerpaket Paketkopf Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen Telekommunikationssysteme Verbindung und Vermittlung im DATEX-P Netz DEE 9600 bit/s 2400 bit/s DVST-P DEE DVST-P Aufteilung einer Leitung auf 4095 logische Kanäle (ähnlich ATM) • über 160 Vermittlungsstellen (DVST-P) in Deutschland • Vermittlungsstellen durch digitale Verbindungsleitungen miteinander verbunden • Jede DVST-P mit mindestens zwei anderen DVST-P verbunden (Sicherheit) • Steuerung und Überwachung des Netzes zentral von einem Datenkontrollzentrum Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen Telekommunikationssysteme Datex P über VSAT • Mit VSAT (Very Small Aperture Terminal) werden Datex-P Anschlüsse kurzfristig über Satellit geschaltet • Leitung zwischen DEE und DVST-P wird durch Satellitenstrecke ersetzt • Bis auf wenige Dienstmerkmale verhält sich VSAT wie ein kabelgebundener DatexP Anschluß • Kundenanschluß bei VSAT besteht aus einer Satellitenstation (PES - Personal Earth Station) und einer Inneneinheit mit X.25 Schnittstelle • Anschluß an Datex-P erfolgt über zentrale Erdfunkstelle in Hameln PES DVST-P X.25 Datex-P Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen Telekommunikationssysteme X.25 im OSI Referenzmodell Schicht 4-7 1 2 3 4095 logische Kanäle Schicht 3 DVST-P Schicht 3 Schicht 3 Protokoll X.25 Schicht 2 Schicht 1 HDLC Protokoll physikalische Übertragung Schicht 2 Schicht 2 Schicht 1 Schicht 1 • Protokoll zwischen DEE und DVST-P in den Schichten 1-3 definiert • Schicht 1 stellt für Schicht-2-Übertragung eine synchrone Übertragung binärer Signale zur Verfügung • Schicht 2 sichert die von der Schicht 3 bereitgestellten Daten • Schicht 3 hat folgende Funktionen: • Bildung von logischen Kanälen für den Signalisierungs- und Nutzdatenaustausch • Auf- und Abbau von virtuellen Verbindungen zwischen Endeinrichtungen • Austausch von Nutzpaketen in Form von Paketen, Sicherstellung der Paket-Reihenfolge Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen Telekommunikationssysteme Virtuelle Privatnetze (VPN) • mit VPN können Teilnehmer an TK-Netzen und Einzelanschlüsse zu einem virtuellen Privatnetz zusammengefaßt werden • Steuerung erfolgt durch Intelligente Netze (IN) • alle Teilnehmer im VPN können unter einheitlicher Rufnummer erreichbar sein (z.B 0180... Nummer) • VPN-Steuerung kann mit Managementsoftware vom Dienstnutzer beeinflusst werden (Customer Control) • Besondere Sicherheitsaspekte für Verbindungen durch das öffentliche Netz IN Fernsprechnetz lokaler Netzknoten Centrex lokaler Netzknoten TK Anlage TK Anlage VPN Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen Telekommunikationssysteme LAN Kopplung mit Frame Relay • Frame Relay ist ein spezieller Datex-P Dienst basierend auf X.25 Paketvermittlung • Übertragungsrate von 2048 Mbit/s • Frame Relay ist ein Dienst der OSI-Schicht 2 (geringer Overhead, hohe Übertragungsraten) • Wird meist für virtuelle Festverbindungen genutzt, bei denen keine Signalisierung für den Verbindungsaufbau erforderlich ist • Hauptverwendungszweck: Verbindung innerhalb eines standortübergreifenden Netzes DNAE DNAE LAN Datex-P X.25 oder V.35 DNAE Datennetzabschlußeinrichtung Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen LAN Telekommunikationssysteme Referenzmodell für Übertragung der Benutzerdaten • • • • Anschaltung der Kundennetze über Server/Router, die Q.922 und X.21 (bzw. V.35) unterstützen Frame Relay Dienst arbeitet mit ITU Q.922 - HDLC Link Access Procedure Function (LAPF) Q.922 wird im Datex-P und Euro-ISDN verwendet Frame Relay nutzt nur Kernfunktionen des LAPF Protokolls Q.922 (Flag-Bearbeitung, Blocklängenprüfung, 0-Bit Einblendung, Adressenbearbeitung und Bearbeitung der FCS) DEE DEE NETZ Schicht 3 Protokoll Schicht 3 Protokoll LAPF LAPF LAPF Kernfunktion LAPF Kernfunktion LAPF Kernfunktion Q.922 Schicht 1 LAPF Kernfunktion Q.922 Schicht 1 Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen Schicht 1 Schicht 1 Telekommunikationssysteme Corporate Networks Wettbewerbsanforderungen erfordert Corporate Networks • Zusammenfassung verschiedener Standorte zu Arbeitsgruppen • „Just in Time“ Produktion • Ausnutzung vorhandener Festverbindungen • Früher: Unterwanderung des Sprachmonopols der Telekom • Einbeziehung von Sprach-, Daten-, Bild- und Videokommunikation • private TK-Netze über verschiedene Standorte verteilt Corporate Network öffentliches Netz Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen Telekommunikationssysteme Corporate Networks • • • • Beispielweise Nutzung von (Daten-)Festverbindungen für Sprache und andere Dienste Einsatz vom Sprach- / Daten-Multiplexern 64 kbit/s-Kanäle können vom Mux zusammengeschaltet bzw. unterteilt werden verbesserte Ausnutzung der „festen“ Verbindungsleitungen Standort B Standort A Festverbindung MUX TK-Anl. Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen MUX TK-Anl. Telekommunikationssysteme Computer Telephony Integration (CTI) Beispiel: Call-Center Sachbearbeiter bekommt automatisch entsprechende Kundendaten auf den Bildschirm Applikationen (Third Party Call Control) PABX Treiber TK Anlage TelephonyServer DV Anlage CTI-Link Applikationen (First Party Call Control) Betriebssystem Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen Telekommunikationssysteme LAN Kopplungen via ISDN • • • • • Unterschiede zwischen LAN und ISDN fast unüberbrückbar ISDN lediglich als verlängerte Leitung zwischen den Teilnetzen ISDN besitzt keine Routing-Funktionalität, Routing muß daher im LAN erfolgen ISDN übernimmt nur direkte, transparente Kopplung zweier Router Transport der TCP/IP Nachrichten im Nutzkanal (IP-Tunnel-Verfahren) Router Router ISDN • Verbindung der LANs durch ISDN Festverbindung oder Wählverbindungen • Festverbindung immer verfügbar, aber teuer und nur starre Übertragungskapazität Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen Router Telekommunikationssysteme LAN Kopplungen via ISDN • Wählverbindungen zwischen zwei Punkten stehen nicht direkt zur Verfügung, sondern müssen erst aufgebaut werden • Vorteil gegenüber Festverbindungen ist, dass mit wenigen Anschlüssen relativ viele Zielpunkte erreicht werden können • ISDN muss vor dem Verbindungsaufbau Zieladresse mitgeteilt werden • Teilnetzadressen der IP-Adresse können beispielsweise den zugewiesenen ISDN Adressen entsprechen • So können zu unterschiedlichen Zeitpunkten eigene Verbindungen aufgebaut werden Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen B A ISDN Zeitpunkt X Verbindung A nach B C B A ISDN Zeitpunkt Y Verbindung A nach C C Telekommunikationssysteme Bandbreitenanpassung durch Zuschaltung von B-Kanälen • stark schwankender Bandbreitenbedarf in Netzen, abhängig von den jeweiligen Nutzungen und Anwendern • deshalb: „burstartiger“ Verkehr, d.h. ständig wechselnder Bandbreitenbedarf • in lokalen Netzen aufgrund hoher Verfügbarkeit und Bandbreite kein Problem • bei Kopplung von LANs via ISDN kann nur Vielfaches von 64kbit/s verwendet werden • ggf. stufenweise Zuschaltung von Nutzkanälen bei hoher Bandbreitenanforderung Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen Bandbreitenanforderungsprofil 4 3 2 1 Zuschaltung von Nutzkanälen Telekommunikationssysteme LAN-Kopplung über ATM • Modelle zur LAN-Kopplung über ATM im Vergleich • Spezielle Aspekte bei der Kopplung IP-basierter Netze über ATM • LAN-Kopplung über ATM im WAN-Bereich Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen Telekommunikationssysteme IP über ATM Ansätze zur LAN-Kopplung über ATM im Vergleich • Soft Permanent Virtual Connections (SPVC) • Lokale IP/ATM Adresslisten • Classical IP (CIP) • LAN-Emulation (LANE) • Next Hop Resolution Protocol (NHRP) • MultiProtocolOverATM (MPOA) Transport von IP Paketen über ATM-Verbindungen • IP-ATM Adressauflösung • ATM-Verbindung aufbauen/abbauen • IP Paket in ATM-Zellen zerlegen/zusammensetzen Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen ATM • Zellen • verbindungsorientiert • verschiedene Quality-ofService (QoS) zunächst „gegensätzlich“ IP • Pakete • verbindungslos • best-effort Dienst Telekommunikationssysteme PVC Router-Kopplung • Permanent Virtual Circuits (PVCs) zur Kopplung von Routern, entspricht einer transparenten Punkt-zu-Punkt-Verbindung (ähnlich ISDN) • Mapping der IP Adresse auf PVC • Encapsulation der Pakete nach RFC1483 • Meist Punkt-zu-Punkt Verbindung Aachen München Router ATM-Vermittlungstellen PVC Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen Telekommunikationssysteme PVC Router-Kopplung Vorteile • einfach • robust • Resource-Reservation mit ATM-QoS (z.B. VBR) Nachteile • manuelles Einrichten erforderlich auf Endgeräten und ATM-Switches • Administrationsaufwand bei Konfigurationsänderungen auf Endgeräten und allen ATM-Switches • keine Ersatzwege bei Verbindungsausfall Einsatzgebiet • Punkt-zu-Punkt Verbindungen Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen Telekommunikationssysteme Switched Virtual Circuits Vorteile • Geringer Einrichtungs-/Änderungsaufwand • Backup-Wege im Fehlerfall bei dynamischem ATM-Routing Nachteile • sehr hohe Komplexität Einsatzgebiet • Netze mit – vielen Teilnehmern – langen Wegen – hohem Vermaschungsgrad der Topologie – häufigen Änderungen Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen Telekommunikationssysteme SPVC / SPVP SPVC: Soft Permanent Virtual Channel SPVP: Soft Permanent Virtual Path • PVCs bei Endgeräten und im Zugangsbereich • Switched Virtual Channels (SVCs) / Switched Virtual Paths (SVPs) im Kern-Netz nutzbar bei Private-Network-to-Network-Interface (PNNI) und einigen proprietären Routingprotokollen Router User-to-Network-Interface UNI PNNI PNNI UNI ATM Network PVP/PVC dynamisch aufgebaute VP/VC Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen PVP/PVC Telekommunikationssysteme Bewertung von SPVC/SPVP Vorteile • geringer Konfigurationsaufwand • Rerouting (mit einigen proprietären Routingprotokollen) • SVCs von jedem PVC-fähigen Endgerät aus nutzbar • Nutzung von ATM Verkehrsklassen Nachteile • Vollvermaschung (z.B. von mehreren Standorten) ist sehr aufwendig • manuelle Konfiguration in jedem Endgerät und angeschlossenen Switch erforderlich Einsatzgebiet • Punkt-zu-Punkt Verbindungen Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen Telekommunikationssysteme Lokale IP/ATM-Adresslisten • Zuordnungstabellen in Endgeräten (IP Adresse → ATM Adresse) • RFC1483 Encapsulation IP Adresse 192.168.1.1 193.17.20.3 139.22.12.1 ... ATM Adresse 39.276F...2.01 39.276F...7.04 39.276F...1.02 ... Verkehrsklasse CBR: (PCR=2MBit/s) UBR VBR: (PCR...) ... IP Adresse 192.168.1.1 193.17.20.3 139.22.12.1 ... Aachen ATM Adresse 39.276F...2.01 39.276F...7.04 39.276F...1.02 ... Verkehrsklasse CBR: (PCR=2MBit/s) UBR VBR: (PCR...) ... München PVC Router Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen Telekommunikationssysteme Bewertung von IP/ATMAdresslisten Vorteile • kein manuelles Konfigurieren von ATM-Switches erforderlich Nachteile • manuelle Konfiguration in jedem Endgerät • Vollvermaschung ist sehr aufwendig • hoher administrativer Aufwand bei Konfigurationsänderungen Einsatzgebiet • Punkt-zu-Punkt Verbindungen • kleine Netze Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen Telekommunikationssysteme Classical IP • IP/ATM Adressauflösung durch zentralen ATMAdress Resolution Protocol (ATMARP) Server LIS 1 • Punkt-zu-Punkt Verbindungen • Logisches IP-Subnetz (LIS) über ATM ATMARP Server • Router verbinden IP-Subnetze ATM Network Router LIS 3 IP Netz 3 ATM ATMARP Server Ethernet LIS 2 Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen Telekommunikationssysteme Classical IP Bewertung Vorteile • einfach und robust • innerhalb eines Subnetzes hoher Datendurchsatz wegen grosser MTU • weit verbreitet und stabil Nachteile • nur Verkehrsklasse UBR (Unspecified Bit Rate) • Schlechte Skalierbarkeit (grosse Anzahl von Clients) • Single-Point-of-Failure (ein zentraler ATMARP-Server) • kein Multicast möglich • Router bleibt potentieller Bottleneck Einsatzgebiet • kleine bis mittelgrosse, vollvermaschte Netze Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen Telekommunikationssysteme LAN Emulation (LANE) Netz ATM-Forum: LANE v1.0 Ethernet- und Token-Ring-Emulation über ATM VLAN II LECS/BUS • Konfiguration durch LAN Emulation Configuration Server (LECS) • MAC/ATMAdressumsetzung durch LAN Emulation Server • Multicast/Broadcast/ Unknown Datenverteilung durch „Broadcast and Unknown Server“ (BUS) ATM Network LECS • Mögliche Framegrössen: 1516 / 4544 / 9234 / 18190 Bytes • Router verbinden virtuelle LANs (VLANs) Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen Router Ethernet Switch IP Netz 3 VLAN II LECS/BUS ATM Ethernet Telekommunikationssysteme LAN Emulation Bewertung Vorteile • einfach und robust • innerhalb eines Subnetzes hoher Datendurchsatz wegen grosser MTU • weit verbreitet und stabil Nachteile • nur Verkehrsklasse UBR • Schlechte Skalierbarkeit (grosse Anzahl von Clients) • Single-Point-of-Failure (ein zentraler ATMARP-Server) • kein Multicast • Router potentieller Bottleneck Einsatzgebiet • kleine bis mittelgrosse, vollvermaschte Netze Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen Telekommunikationssysteme Next Hop Resolution Protocol (NHRP) IETF RFC 2332 IP/ATM-Adressauflösung durch Next Hop Server (NHS) IP/ATM-Adressauflösung über Subnetz-Grenzen hinweg NHS • Shortcuts zwischen IP-Netzen sind möglich Punkt-zu-Punkt Verbindungen für Datentransfer (Endgeräte)/Router am ATM Shortcuts zwischen Routern sind möglich LIS II LIS I ATMARP Server ATMARP Server ATM Network shortcut default IP Subnetz 4 Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen IP Subnetz 3 Telekommunikationssysteme Multi-Protocol Over ATM (MPOA) • Separieren von „Route Processing“ und „Data Forwarding“ • Integration von NHRP + LANE v2 • Einsatz virtueller Router default shortcut Virtueller Router • Forward auch durch Ethernet-Switches und Endgeräte • Router sind ausschließlich für Routing zuständig Ethernet Switch • Umgehung von Routern zwischen Subnetzen möglich VLAN 1 • QoS Unterstützung VLAN 2 • Shortcuts zwischen EthernetSwitchen ATM Network Ethernet Switch „teure Intelligenz“ wird nur durch Routing belastet „billige Hardware“ übernimmt Forwarding Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen Telekommunikationssysteme MPOA Netz MPOA Server ELAN II ELAN I LECS/LES/BUS LECS/LES/BUS ATM Network Ethernet Switch MPOA ELAN LECS LES BUS Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen Multi-Protocol over ATM Emulated LAN LAN Emulation Configuration Server LAN Emulation Client Broadcast und Unknown Server Telekommunikationssysteme Bewertung von MPOA Vorteile • Einsatz im LAN • effizientes Verbinden von Virtual LANs Nachteile • erst Prototypen verfügbar • hohe Komplexität • noch keine QoS-Unterstützung durch Implementierungen • hohe Zahl von Client-Client-Verbindungen • Skalierbarkeit begrenzt • hohe Komplexität bei Shortcuts über mehrere Netzgrenzen Einsatzgebiet • mittelgrosse Netze mit einem zentralen Router und mehreren Subnetzen Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen Telekommunikationssysteme Vergleich der Modelle MTU-Grösse IP/ATM Classical PVC SPVCs Listen IP + + + + LANE v1 0/+ LANE v2 0/+ NHRP + MPOA 0/+ Einfachheit + + + + 0 - - -- Flaschenhälse ++ ++ ++ 0 -- + + + Single-Point-of-Failure ++ ++ ++ - -- + + + Verfügbarkeit ++ + + ++ ++ - - - Stabilität ++ ++ ++ + 0 ? ? ? Standardisierung ++ ++ ++ ++ ++/- ++ + Skalierbarkeit Entfernung #Clients -- ++ - ++ - 0 0 -- 0 0 + + 0 + ATM-QoS Unterstützung + + + -- -- + - 0 Konfigurationsaufwand -- - - 0 + + + + Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen Telekommunikationssysteme Einsatzgebiete der Modelle PVC Punkt-zu-Punkt + SPVCs IP/ATM Listen Classical IP LANE v1 LANE v2 NHRP + + Einzel-Netz/ Vollvermaschung + + + Mehrere Netze/ Shortcuts Netzgrösse 1 2 2 LAN WAN + + + Geräte Router (WS/PC, Ethernet Switch) Router (WS/PC, Ethernet Switch) Router (WS/PC) Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen MPOA + + 3 3 4 6 5 + + + (+) + (+) + Router, Router, Router, Router Router, Ethernet(WS/PC) Ethernet-EthernetSwitch, Switch, Switch, WS/PC WS/PC WS/PC Telekommunikationssysteme IP vs. ATM Routing IP Routing • Wegwahl für jedes Paket • „automatisches Rerouting“ nach Behebung eines Fehlers (z.B. Leitungsbruch) • statisch • dynamisch • Open Shortest Path First (OSPF, internes Routingprotokoll) • Border Gateway (BGP, externes Routing Protokoll) ATM Routing • Wegwahl beim Verbindungsaufbau; danach fest • statisch: Interim Interswitch Signalling Protocol (IISP), public UNI (User Network Interface) • dynamisch: Private Network Node Interface (PNNI), proprietäre Protokolle Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen Telekommunikationssysteme Overhead Beispiel Overhead für IP bei gemessenen Paketverteilungen Unterschiedliche Paketverteilungen und Testzeiträume: • GMD: 7. August 1998, 24 Stunden • US: Fix West, 21. Februar 1998, 1 Stunde Was bleibt von 155MBit/s für IP (Overhead in %)? GMD US-Untersuchungen RFC 1483 Null 125 Mbit/s (20%) 127 Mbit/s (18%) RFC 1483 LLC/SNAP 120 Mbit/s (23%) 122 Mbit/s (21%) LANE 116 Mbit/s (25%) 121 Mbit/s (22%) PPP over Sonet / SDH 146 Mbit/s (6%) 147 Mbit/s (6%) Institut für Informatik, Ludwig-Maximilians-Universität, München Lehrstuhl für Informatik 4, RWTH Aachen Telekommunikationssysteme