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:: Lan Emulation

José Mauricio Santos Pinheiro em 18/11/2004

 

O ATM (Asynchronous Transfer Mode) foi um protocolo criado basicamente para atender aos requisitos de transmissão de voz, dados e vídeo nas Redes Digitais de Serviços Integrados de faixa larga (B-ISDN). Posteriormente, o protocolo apresentou uma série de novos atrativos com relação ao seu aproveitamento nas redes de computadores por possibilitar altas taxas de transmissão, baixa latência, QoS, entre outras vantagens.

O protocolo ATM não impõe limitações físicas quanto a dist‚ncias, como também não impõe limites na largura de banda a ser disponibilizada, pois, o tráfego de dados se dá ponto-a-ponto entre as estações por meio de circuitos virtuais e os links ATM podem rodar a uma velocidade de 622Mbps ou mais. Assim, uma rede local sobre ATM permitiria a implementação de segmentos de redes que excederiam as limitações de redes reais em termos de alcance físico, largura de banda e nķmero de estações.

Entretanto, este aproveitamento ficou condicionado à capacidade das redes ATM de interoperar com as redes locais de computadores uma vez que nem todas as aplicações para LAN são providas por redes ATM e dificilmente um usuário iria investir no projeto de uma rede que não fosse capaz de se comunicar com toda a base instalada.

Dentro deste contexto e procurando solucionar essa questão de interoperabilidade, foi criado o LAN Emulation (LANE), um conjunto de especificações técnicas desenvolvidas pelo ATM Fórum para redes ATM, que emula os serviços existentes em redes Ethernet (802.3) e Token Ring (802.5), permitindo aos usuários de LANís comuns usufruírem as vantagens das redes ATM sem necessitar de modificações na estrutura do hardware ou do software das estações da rede local.

Conceito

O LANE é um serviço implementado através de uma camada de software em qualquer estação que possua uma interface ATM, seja ela um host, switch ou roteador. Sua função básica é oferecer ao protocolo da camada rede uma interface idêntica à oferecida por uma rede local tradicional, ou seja, um LANE suporta a transmissão de frames Ethernet e Token Ring sobre redes ATM de modo que a princípio não se façam necessárias modificações nas redes já existentes para operar uma rede local ATM. Assim, o LANE habilita uma rede ATM a agir como backbone LAN para hubs, LAN Switches, bridges e roteadores.

O conceito básico de LANE é que os protocolos ATM e LANE apresentam-se exatamente como se fosse uma rede Ethernet ou Token Ring aos computadores e às aplicações que funcionam na rede, enquanto que na verdade implementam as funcionalidades de uma rede ATM. O LANE permite o estabelecimento de uma VLAN (Virtual LAN) que permite estações finais se comunicarem com um servidor ATM sem ter que utilizar um roteador.

Cada LANE requer um servidor de emulação LAN, responsável por traduzir os endereços MAC em endereços ATM e abrir uma conexão entre dois pontos finais. Com isto, não há necessidade de nenhuma mudança de protocolos e de aplicações na rede instalada e os drivers fornecem interfaces idênticas, isto é, NDIS aos níveis superiores da rede. Em princípio, basta ligar um hub LANE, instalar uma placa de conexão à rede, carregar os drivers fornecidos pelo fabricante e já se terá ATM na rede local.

Utilização

O LANE utiliza redes ATM como backbone para interligar as LANís existentes, criando uma camada de conversão que mascara a conexão ATM para as aplicações que requerem uma transferência de dados sem conexão. Permite a implementação de um conjunto de dispositivos que implementam uma aplicação de rede local emulada (ELAN) analogamente a um grupo de estações LAN ligadas a uma rede Ethernet ou Token Ring, nesse caso, sobre uma rede ATM.

Dessa forma, uma ELAN provê a transmissão de frames de dados entre seus usuários, de maneira semelhante a uma LAN física. Podem-se ter várias ELANís em uma mesma rede ATM, mas estas ELANís são logicamente independentes.

As ELANís que rodarem sobre ATM vão possibilitar uma ligação robusta entre as LANís switches que conectam as LANís a qualquer servidor ou estação que também esteja ligada na rede ATM.

Figura 1 - O conceito LANE

Componentes de Emulated LAN

Existem dois tipos de ELAN: Ethernet e Token Ring. Ambas são compostas por um conjunto de LECís (LAN Emulation Clients) e pelo serviço, que consiste de três servidores distintos: o LECS (LANE Configuration Server), o LES (LANE Server) e o BUS (Broadcast and Unknown Server).

A interface entre os clientes e o serviço é definida pelo protocolo LUNI (LAN Emulation User to Network Interface), que é o objeto da norma de LAN Emulation. A interface entre os elementos do serviço está definida na norma LNNI (LANE Network Node Interface):

LAN Emulation Client (LEC) Ė Uma entidade numa extremidade como, por exemplo, uma workstation. LAN switch ou roteador que realiza a transmissão e recepção, endereçamento e outras funções de controle para um ķnico terminal numa ķnica ELAN. O cliente de LANE prove serviços LAN para camadas superiores que interfaceiam com ele. Uma switch ou roteador pode ter mķltiplos clientes LANE, cada um conectado a diferentes ELANs;

LANE Configuration Server (LECS) Ė Um servidor que designa clientes individuais a determinadas ELANís direcionando-os aos LES correspondentes as ELANís. O LECS mantêm um banco de dados dos clientes LANE ou dos endereços MAC e suas ELANís. O LECS pode ser usado para segurança restringindo a associação de ELAN's a certos LEC's baseados no seu endereço MAC;

LANE Server (LES) Ė Um servidor que prove uma facilidade de registro para os clientes ao se juntar a uma ELAN. Cada ELAN tem um LES que trata dos protocolos de pedidos de resolução de endereço de LANE, o que é uma tabela (look-up table) de endereços MAC de destino;

Broadcast and Unknown Server (BUS) Ė Um servidor que trata do tráfego com destino desconhecido, de multicast e broadcast para os clientes sem uma ELAN.

Figura 2 - Componentes da ELAN

Conexões

Como citado anteriormente, a comunicação dentro de uma ELAN é feita através de circuitos virtuais (VCCís - Virtual Channel Connections). Se um LEC deseja transmitir dados para um determinado endereço ATM, ele tem que estabelecer um VCC  para aquele endereço. Se este VCC será multiplexado ou não depende se a outra parte suporta esta característica. Se for desejado estabelecer um novo fluxo de dados, ele pode ser alocado no mesmo VCC, se este for multiplexado.

Há VCCís de controle e de transmissão de dados. A interface LUNI utiliza circuitos virtuais comutados (SVCís) ponto-a-ponto e ponto-a-multiponto. Já um LANE não especifica o suporte a circuitos virtuais permanentes (PVCís).

VCCís de Controle:

Configuration Direct - é estabelecido entre um LEC e o LECS, na fase de inicialização, para obter informações de configuração, como o endereço ATM do LES. … bidirecional. Em geral, este VCC é encerrado após a obtenção destas informações, mas isto não é obrigatório;

Control Direct - é estabelecido entre o LEC e o LES, na fase de inicialização, para troca de frames com informações de controle, sendo bidirecional;

Control Distribute - é um VCC ponto-a-multiponto estabelecido pelo LES para todos os clientes de uma ELAN, na fase de inicialização. … usado para distribuição de informações de controle, se o LES preferir não usar o Control Direct para este fim.

VCCís de Dados:

Data Direct - é estabelecido entre LECís para troca de dados unicast. … bidirecional e ponto a ponto. Implementa mecanismos que permitem às camadas superiores estabelecer par‚metros de qualidade de serviço (QoS) para este tipo de conexão;

Multicast Send - é estabelecido entre um LEC e o BUS, para envio de dados em broadcast ou multicast, além de transmissão unicast para um destino cujo endereço ATM ainda não foi encontrado. Podem ser estabelecidos para o mesmo BUS VCCís para endereços de grupo específicos, chamados Selective Multicast Send. O BUS pode optar por usar o Multicast Send para envio de dados para o LEC, portanto ele deve ser bidirecional;

Multicast Forward - é um VCC multiponto estabelecido pelo BUS para os LECís. O BUS pode estabelecer mais de uma conexão deste tipo para um dado LEC, com a finalidade de enviar multicast seletivos.


Conclusão

A tecnologia ATM introduziu conceitos novos e diferentes daqueles comumente utilizados em redes locais de computadores e quando uma rede ATM local é projetada, vários tipos de conexões são previstos entre um ou mais subsistemas.

Os subsistemas são conexões que envolvem normalmente a rede local e outras redes pķblicas (prestadores de serviços de telecomunicações) e que necessitam da definição de uma interface de serviço para os protocolos da camada de rede idêntico a existente na camada MAC, não implicando em alteração para os protocolos e aplicações das camadas superiores.

Outro ponto importante está em que um LANE não é capaz de emular todas as características da camada física e camada de enlace, mas deve possibilitar a interconexão de LANís tradicionais com LANís emuladas, mantendo o endereço MAC (Media Access Control) de cada dispositivo da LAN para, deste modo, preservar a base de aplicações existentes, permitindo que funcionem sem alterações sobre uma rede ATM.

José Maurício Santos Pinheiro
Professor Universitário, Projetista e Gestor de Redes, 
membro da BICSI, Aureside e IEC.

Autor dos livros:
 
· Guia Completo de Cabeamento de Redes ·
· Cabeamento Óptico ·
· Infraestrutura Elétrica para Redes de Computadores
·
· Biometria nos Sistemas Computacionais - Você é a Senha ·

E-mail: jm.pinheiro@projetoderedes.com.br

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