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Introduccion a los Sistemas Distribuidos – Frame Relay y ATM

Posted by sebastiandurandeu on August 10, 2010

En esta serie de posts, voy a publicar algunos resumenes que tengo sobre temas de la materia Introducción a los Sistemas Distribuidos de FIUBA (el profesor es José Ignacio Alvarez Hamelin).

En este post incluyo los temas de Frame Relay y redes ATM.

Introducción

  • Frame Relay y ATM son switched communications network. La data es switcheada de nodo a nodo.
  • Dos modos: Circuit Switching vs Packet Swithcing
  • Frame Relay es un ejemplo de Packet Switching.
  • Una red puede ser connection-mode (virtual circuit) o connectionless-mode (datagram). En connection-mode se establece una conección logica entre el transmisor y el receptor. En connectionless-mode los paquetes son ruteados del origen al destino
  • IP es connection-less.
  • ATM sería como la evolución de Circuit + Packet.

Circuit Switched Networks

  • El canal de comunicación se establece previo al envio de datos y es dedicado. Una vez establecido no se puede usar para otra comunicación, entonces se desperdician recursos si el canal no se usa un 100%.
  • Los links entre nodos (puntos intermedios) tienen multiplexación. With circuit switching, time on a node-to-node link is preallocated using synchronous time-division multiplexing.
  • Redes telefónicas.

Packet Switched Networks

    • Buenas para conectar puntos lejanos. El objetivo es mejorar las limitaciones de las redes conmutadas de circuitos, aprovechando mejor los tiempos en los que la linea no se usa.
    • El data rate puede no ser constante como en Circuit Switched.
    • Data is transmitted in short packets.
    • Si el paquete es mas grande, se fragmenta. Cada nodo toma una decisión de switching.
    • Most packet-switched and frame relay networks carry non-real-time data traffic.
    • Approaches de ruteo:
      • Datagram (connectionless mode): Cada paquete es ruteado independientemente. Los paquetes tienen la dirección de destino. No se asegura el orden.
      • Virtual Circuit (connection mode): La ruta es fijada antes de establecer la comm. Cada paquete tiene un identificador de VC y en base a eso se rutea. No significa que hay un dedicated path.
  • clip_image001

X.25

  • Usa virtual circuits. Cada terminal puede establecer muchos circuitos virtuales con diferentes destinos.
  • Virtual Call (dinámico en cada comm) vs Permanent Virtual Circuit (fijo).
  • Mantiene un quality of service.
  • Hay chequeo de errores hop-by-hop. Baja velocidad.

Frame Relay (Virtual Circuit Packet-Switching)

  • Es la evolución de X.25. Originalmente pensado para ISDN.
  • TCP/IP puede correr sobre Frame Relay, no así sobre X.25.
  • X.25 is a reliable protocol, based on node-to-node automatic repeat request, while Frame Relay is a non-reliable protocol.
  • Elimina el overhead de corrección de errores y flow control de X.25 para hacer communicaciones mas rápidas.
  • As with X.25, frame relay supports multiple connections over a single link. In the case of frame relay, these are called data link connections, and each has a unique data link connection identifier (DLCI).
  • Anda bien para el tráfico en ráfagas.
  • Es mas barato que una conexión punto a punto. Corre sobre DS1.

ATM

    • Pensado para usarse en muchos contextos: LAN, WAN, etc. Hoy en dia solo se usa en WANs.
    • Pensado para transportar tanto voz como datos (rango de servicios / B-ISDN):
      • Telephone networks supports a single quality of service and is expensive to boot.
      • Internet supports no quality of service but is flexible and cheap.
    • La especificación quedó muy cara.
    • Usa FIBRA OPTICA.
    • La data se divide en fixes-size cells (53 bytes: 5 de header + 48 de datos). Las celdas se transmiten asincrónicamente. Su orden está garantizado. Las celdas son chicas para hacer switching rápido.
    • Toma mucho de frame relay. Es connection oriented, hay que establecer la comunicación antes de empezar a trasnmitir. Todas las cells usan el mismo camino.
    • Se reservan recursos. Puede transmitir muchos tipos de tráfico seteando end-to-end quality of service.
    • Las direcciones ATM tienen 20 bytes.
    • Es asincrónico!
    • Control Signaling: Es lo que se usa para establecer una conexión con otro nodo ATM, usando la ATM address. Se usa un Virtual Channel aparte.
      • Para comunicarse con un nodo remoto, un host debe solicitar a su switch local el establecimiento de una conexión con el destino. Estas conexiones pueden ser de dos naturalezas: Switched Virtual Circuits (SVC) o Permanent Virtual Circuits (PVC). (http://www.angelfire.com/wi/ociosonet/29.html)
      • En vez de usar la dirección origen y destino, se usan los VPI y los VCI.
    • Por el cable van varios Virtual Path (origen y destino fijos) que a su vez se dividen en varios virtual channels. To set up a virtual channel, there must first be a virtual path connection to the required destination node with sufficient available capacity to support the virtual channel, with the appropriate quality of service.
    • El VPI, junto con el VCI, se utiliza para identificar el próximo destino de una celda a medida que atraviesa una serie de switches ATM hasta llegar a su destino.
      • VCI (Virtual Channel Identifier)
      • VPI
    • La función del VPI es similar a la del DLCI en Frame Relay.
    • Puedo hacer ATM sobre SDH o SDH sobre ATM. ATM no especifica el medio de transmisión.

QoS

    • Traffic parameters can be negotiated between a user and the network for each VCC.
    • CBR: Constante. Videoconferencing, telephony services, and television broadcast. CBR can send cells at peak cell rate (PCR) at any time and for any duration.
      • PCR como la máxima
      • CDV
      • CTD
    • VBR: Entre un mínimo y un máximo. Modern Video Codecs. A veces se necesita mucho, a veces poco. Bandwidth for VBR applications varies within a specified range. Delay and delay variance requirements are not fully defined. Ejemplos: video-on-demand (VOD) and voice-over-IP (VoIP) – Comprimido!
      • PCR
      • SCR
      • MBS
      • Opcionales –> CDV / CTD
    • ABR: Solo un mínimo. The Available Bit Rate (ABR) Class of Service requires the use of flow control mechanisms for ensuring allocation of bandwidth on-demand for non-real-time, mission-critical applications. With ABR applications, guaranteed minimum transmission rates are specified for the duration of the connection. Ejemplos: LAN-to-LAN
      • PCR
      • MCR
    • UBR: Nada.Puede tardar todo lo que sea o perderse lo que sea. The Unspecified Bit Rate (UBR) Class of Service is equivalent to best-effort delivery in IP networks. Delay-tolerant UBR applications include Web browsing and IP transmissions.
      • PCR (solo para información, no asegura nada).
    • Parámetros
      • Peak cell rate (PCR): The peak cell rate is the maximum rate at which the source can transmit.
      • Cell-delay variation (CDV): Defines the jitter or variation in the delay that might be experienced by any particular cell.
      • Cell transfer delay (CTD): Defines the largest expected cell delay between entrance into and exit from the ATM network.
      • Sustainable cell rate (SCR): Average rate of cell generation rather than to a peak rate
      • Burst Tolerance (MBS – Maximum Burst Size?): Defines the amount of time or the duration at which the router sends at PCR.
      • Minimum Cell Rate (MCR): Rate at which a source router can always send.
      • Cell Loss Ratio (CLR)

AAL

    • Transforma los datos a ser enviados en celdas ATM. The ATM Adaptation Layer (AAL) facilitates cell segmentation and reassembly by dividing media streams received from upper protocol layers into 53-byte ATM cells for transmission over the physical link.
      • AAL Type 1 supports constant bit rate (CBR), synchronous, connection oriented traffic. Examples include T1 (DS1), E1, and x64 kbit/s emulation.
      • AAL Type 2 supports time-dependent Variable Bit Rate (VBR-RT) of connection-oriented, synchronous traffic. Examples include Voice over ATM. AAL2 is also widely used in wireless applications due to the capability of multiplexing voice packets from different users on a single ATM connection.
      • AAL Type 3/4 supports VBR, data traffic, connection-oriented, asynchronous traffic (e.g. X.25 data) or connectionless packet data (e.g. SMDS traffic) with an additional 4-byte header in the information payload of the cell. Examples include Frame Relay and X.25.
      • AAL Type 5 is similar to AAL 3/4 with a simplified information header scheme. This AAL assumes that the data is sequential from the end user and uses the Payload Type Indicator (PTI) bit to indicate the last cell in a transmission. Examples of services that use AAL 5 are classic IP over ATM, Ethernet Over ATM, SMDS, and LAN Emulation (LANE). AAL 5 is a widely used ATM adaptation layer protocol. This protocol was intended to provide a streamlined transport facility for higher-layer protocols that are connection oriented.
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    (de ATM rincon del Vago)

ATM LAN

  • LANE (LAN Emulation): Emulación de LAN (LANE) ofrece interoperabilidad entre las redes heredadas y modo de transferencia asincrónica (ATM). Con LANE, redes Ethernet y Token Ring pueden interconexión con redes ATM.
  • The three primary LANE services are the LAN emulation configuration server (LECS), the LAN emulation server (LES), and the Broadcast and Unknown server (BUS). The LECS distributes configuration information to clients, allowing them to register on the network. The LES manages one or more Emulated LANs (ELANs); it is responsible for adding members to the ELAN, maintaining a list of all the ELAN’s members, and handling address resolution requests for the LANE clients. The BUS handles broadcast and multicast services.
  • Un mismo LECS sirve para varias ELANs.

  • Cuando se quiere establecer una conexión, el cliente (LEC) hace una consulta LANE ARP al LES y este le devuelve la dirección del destino. Al mismo tiempo, el LEC se conecta con el BUS y le manda los datos a este hasta que pueda establecer una conexión directa con el destino.
  • clip_image003

  • IP over ATM: La idea es la misma que LANE, usar un servidor central. Usa un servidor ATMARP para resolver las direcciones.
  • Pure ATM LAN:
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Links

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