目前，有很多機構都擁有局域網(wǎng)，當局域網(wǎng)間互連時，用戶就可以自由地進行數(shù)據(jù)和文件交換。由于局域網(wǎng)彼此間相距吵是太遠，可通過網(wǎng)橋和路由器很方便地連接在一起，使用戶產(chǎn)生一個錯覺，認為這些LAN本身就是一個完整的大網(wǎng)，而不是若干獨立的局域網(wǎng)的集合。本文介紹如何把多個相距較遠的局域網(wǎng)通過互連產(chǎn)生上述效果的工作原理。

假如幾個局域網(wǎng)地處同一個地方（例如在同一個樓房或同一個校園內(nèi)）那么最典型的應用是使用網(wǎng)橋或路由器通過一個FDDI光纖網(wǎng)構成局域網(wǎng)間互。像這樣的網(wǎng)間互連對于處在某個局域網(wǎng)MAC子層上的用戶來說是透明的。一般來說，雖然數(shù)據(jù)的傳輸經(jīng)過了多個中繼系統(tǒng)，但是用戶感覺不到。假如幾個局域網(wǎng)互相之間的距離較遠，可以通過專線或是通過公用通信網(wǎng)來實現(xiàn)。對這種網(wǎng)絡互連的實行需要認真考慮。單個局域網(wǎng)的速率一般為10Mbps，而無論是通過專線還是利用公用通信網(wǎng)實現(xiàn)廣域的局域網(wǎng)互連，其有效帶寬一般都遠遠低于這個速率。

本文主要討論現(xiàn)有的局域網(wǎng)如何通過ATM網(wǎng)絡來實現(xiàn)網(wǎng)間互連。通過ATM網(wǎng)絡建立的網(wǎng)間互連，在功能上可以與單個局域網(wǎng)中的功能相媲美，而且通信的雙方相互獨立，他們之間的操作是透明的，好象雙方同處一地。每個局域網(wǎng)與ATM網(wǎng)絡之間通過網(wǎng)間互連單元（IWU）進行了互通。這種網(wǎng)間互連不僅可以在MAC層（介質(zhì)訪問控制子層）上進行（通過網(wǎng)橋），也可以通過路由器在網(wǎng)絡層上進行。

在ATM網(wǎng)上運行ip協(xié)議，在網(wǎng)絡層上實現(xiàn)網(wǎng)間互連。其優(yōu)點是，可在各LAN子網(wǎng)上采用本地傳輸技術；其次是由于網(wǎng)絡層地址是分級式的，而且為路由選擇提供地域信息，它不象硬件地址（即，MAC層地址）那樣直接，這就使得地址分辨更加簡單。另外，在網(wǎng)絡層上使用路由器為各局域網(wǎng)提供了安全保護（防火干墻）。到達的數(shù)據(jù)報可以根據(jù)其源地址進行鑒別。在一個ATM網(wǎng)絡連接中可以包含由多個不同數(shù)據(jù)源送來的業(yè)務量，所以安全檢查更加困難。采用ATM技術時，這是應當考慮的重要因素。人們常說ATM技術也適用于局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)，而且預言，ATM技術遲早會取代局域網(wǎng)、網(wǎng)橋和路由器。這將是一種端到端的無縫連接。但這只是一種可能，至少在近期或更長的一段時期內(nèi)它還不大可能代替現(xiàn)有的局域 網(wǎng)，而且隨著局域網(wǎng)技術的迅猛發(fā)展，例如100Mbps以太網(wǎng)、千兆比特以太網(wǎng)或交換式局域網(wǎng)的出現(xiàn)，必將在很長一段時期內(nèi)推遲ATM應用于的步伐。共享媒介式局域網(wǎng)技術已經(jīng)擴展到廣域通信的范圍了，而且性能良好。網(wǎng)絡層協(xié)議（如IP協(xié)議）支持分級式地址，便于進行路由選擇。圖1 描述了一具CLON（無連接疊網(wǎng)）的結構圖。（a）圖描述了遠程局域網(wǎng)通過網(wǎng)間互連單元（IWU）實現(xiàn)網(wǎng)間互連的網(wǎng)絡結構；（b）圖描述了終端站上IWU和CLS上的協(xié)議堆，此圖假定IP是網(wǎng)絡協(xié)議。這種網(wǎng)間傳輸?shù)膶嵸|(zhì)是，IWU將無連接LAN的業(yè)務量傳送到某一CLS上，在那里進行分組交換，把分組送到目的地IWU。

CLON的工作方式

現(xiàn)在讓我們來看一下從局域網(wǎng)A的主機發(fā)送一個數(shù)據(jù)包到局域網(wǎng)B的主機的數(shù)據(jù)傳遞過程。該數(shù)據(jù)報的報頭包含有通信雙方站點的源IP地址和目的IP地址。發(fā)送方主機的IP路由選擇功能識別，本地的IWU為轉(zhuǎn)接的第一站，然后該數(shù)據(jù)報被裝入一具MAC幀并送往此IWU。在這個IWU的IP層，數(shù)據(jù)報的目的地址告訴它應當進一步送到網(wǎng)絡的各一端。該IWU的IP層路由表確定了下一個轉(zhuǎn)接站是局域網(wǎng)B的IWU，然后數(shù)據(jù)報連同下一個IWU的IP地址一起被送到協(xié)議堆的下一層，即無連接的CLNAP協(xié)議（這是一個由ITU-T定義的協(xié)議，與X.25相似，但它是無連接的）。CLNAP協(xié)議負責把遠端IWU的IP地址轉(zhuǎn)換為一個等效的E.164地址，然后在它的路由表中查看此E.164地址所對應的下一個轉(zhuǎn)接站，這是一個直接連接的CLS的E.164地址一起被送到AAL層，AAL層為第一個CLS建立交換虛電路（SVC）[假如事先還沒有永久虛電路（PVC）存在]。當這個CLNAP數(shù)據(jù)報到達CLS時，CLNAP報頭的目的地址告訴它應該送往的下一個轉(zhuǎn)接站CLS。此CLNAP數(shù)據(jù)報和下一個轉(zhuǎn)接站CLS的E.164地址一起被送到AAL層，AAL層采用交換SVC/PVC方式將數(shù)據(jù)報傳送到下一個CLS。通過這種方法數(shù)據(jù)報從源IWU經(jīng)主干網(wǎng)及一系列CLS到達目的地IWU和主機。AAL層之間的連接終接于每個CLS或IWU，而CLNAP和IP業(yè)務量則終接于IWU。CLS起分組交換機的作用，交換在CLNAP層中實現(xiàn)。而ATM層對此分組交換操作是感覺不到的。對于ATM層而言，CLS就和端站沒有什么區(qū)別了。這和分組交換方式經(jīng)常被作基于幀的傳送方式。在此方式中，IWU和CLS所提供的功能介于局域網(wǎng)的無連接服務和ATM的面向連接的服務之間。協(xié)議地址的處理（從IP地址到ATM 地址的轉(zhuǎn)換，或相反）在IWU和CLS的CLNAP層中實現(xiàn)。利用Mil3公司設計的網(wǎng)絡模擬器OP-NET可模擬ATM主干網(wǎng)。

無連接的疊加網(wǎng)絡

傳統(tǒng)的局域網(wǎng)是無連接技術，而ATM是一種面向連接的技術，所以要實現(xiàn)網(wǎng)絡的互連必須考慮兩種技術之間的轉(zhuǎn)換，如通過在ATM主干網(wǎng)上采用無連接服務器（CLS）來實現(xiàn)。實際上，CLS的任務是完成局域網(wǎng)業(yè)務量的交換。這些CLS彼此間相互連接，并和負責局域網(wǎng)與主干網(wǎng)互連的IWU相連。這些連接在一起的IWU和CLS組成了基于ATM的無連接的疊加網(wǎng)（CLON）。目前，大部分IWU均在網(wǎng)絡層上運行。

CLON的設計方案

CLS的結構

CLS節(jié)點既可以集成在ATM交換中，又可以作為一個獨立的設備。前者要求交換機不僅為有信元交換的能力，而且還要提供無連接分組交換的能力。信元交換按照正常的ATM交換方式進行。這種無連接分組交換機必須具有獨立的ATM地址從而使信元交換單元能把無連接信元送到該交換機。在獨立設備的方式下，CLS作為端站附屬于ATM交換網(wǎng)。包含有無連接的通信鏈路的虛通道（VC）被交換至CLS，并在高一層進行處理，決定下一個轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點并將信元送回ATM交換機。近來一些廠商（如 IPsilon）推出了把IP路由器和ATM交換機綜合在一起的CLS服務器，在此設備中，實時通信業(yè)務量在ATM層進行交換，而短信息流（例如，數(shù)據(jù)庫查詢信息）則不采用ATM連接，而是按照通常的方式走IP路由。這里所介紹的模型網(wǎng)采用了獨立式的構造，因為它具有更大的靈活性。

CLS的拓撲結構

CLS的數(shù)量及其拓撲局取決于無連接數(shù)據(jù)流量的大小，從源至目的地的數(shù)據(jù)流的方式，性能要求以及可靠性的考慮。可采用全網(wǎng)狀型、混合型、樹型、環(huán)型等拓撲結構。

地址的轉(zhuǎn)換

在ATM網(wǎng)上傳送IP的方案中，其核心是地址的轉(zhuǎn)換機制。從圖1的結構中可以看出，IP數(shù)據(jù)流的傳送以及IWU的轉(zhuǎn)發(fā)在端站處終止。當IP把一個數(shù)據(jù)報送到源IWU的CLNAP層時，CLNAP層必須把下一轉(zhuǎn)接站的IP地址轉(zhuǎn)換為等效的ATM（E.164）地址。由于大型網(wǎng)或公用網(wǎng)的IWU的數(shù)量經(jīng)常發(fā)生變化，因此在大型網(wǎng)絡中地址的轉(zhuǎn)換必須是動態(tài)的。依據(jù)在ATM論壇上所提出的LANE工程，CLON可以劃分為若干個域，每一個域配備一個地址轉(zhuǎn)換服務器。在每一個域中，地址轉(zhuǎn)換功能可以高在CLS中。每當IWU和CLON建立連接時，提供服務的CLS就為此IWU提供該域的ARP服務器。當CLON的規(guī)模很小時，一個服務器就足夠了。隨著CLON規(guī)模的不斷擴大，可以再建立更多的SRP ＣＬＳ。為使 無法分辨的地址能夠往下傳遞，這些ＡＲＰ ＣＬＳ必須相互連接在一起。這就要求把同一個ＣＬＯＮ內(nèi)的所有相鄰的ＡＲＰCLS的ATM地址都成為每一個ARP CLS的配置參數(shù)。當一個IWU將下一轉(zhuǎn)換站的IP地址送到其下一層時，IWU就要查本地的高速緩存，將地址轉(zhuǎn)換為ATM地址。假如查不到，則應把此地址轉(zhuǎn)交給ARPＣＬＳ進行處理。假如該ＡＲＰ ＣＬＳ成功地完成地址轉(zhuǎn)換，則將轉(zhuǎn)換結果回送給源ＩＷＵ。假如ＡＲＰCLS 仍不能完成地址轉(zhuǎn)換，則應向所有相鄰 的ARPＣＬＳ 傳送此直到完成地址分辨為止。僅當目的地ＩＷＵ脫離ＣＬＯＮ時，此地址轉(zhuǎn)換過程才會失敗。假如地址轉(zhuǎn)換成功，則轉(zhuǎn)換結果被回送源ＩＷＵ并更新其緩沖區(qū)。

以上的述的分布式地址轉(zhuǎn)換過程必須以很快的速度進行，因為正在查詢的ＩＷＵ在等待結果時，必須將無連接的信息流緩存起來。同時，服務于ＩＷＵ的ＣＬＳ必須將本地ＡＲＰCLS的ATM地址配置好。如需要進行轉(zhuǎn)換的網(wǎng)絡層地址有多種類型，則每個ARP CLS必須按類型分別設置地址表。

發(fā)送策略

重裝模式CLS

一個CLS節(jié)點可通過多種操作方式來達到自己的目的。它可以采用AAL ＡＴＭ適配層基于幀的傳統(tǒng)傳輸方式。這種方式要求將來自分段組裝層（ＳＡＲ）的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（ＰＤＵ）被重新組裝成為一個完整的ＣＰＣＳPDU，在送往下一轉(zhuǎn)接站之前再次重新分段 。由于AAL連接（包括CPCS和SAR兩個子層）都在CLS處終止，因此CPCS ＰＤU將在CLS中建立并送到CLNAP層。CLNAP層從此信元的頭部取出目的地址，如目的地址指明本數(shù)據(jù)報需要送到下一轉(zhuǎn)接站，便將攜帶下一轉(zhuǎn)接站的E.164地址的數(shù)據(jù)報再送回CPCS層，最終送到SAR層和ATM層。在這種操作方式下，分組交換無連接服務功能駐留于CLS的CLNAP層。這種CLS操作方式也有許多不足之處。每個SAR ＰＤＵ 必須暫存在緩沖區(qū)中，直到所有的ＣＰＣＳ ＰＤＵ段全部到達為止。因此，每一個ＣＬＳ都會產(chǎn)生時延。另外，ＣＬＳ的工作性能取決于ＡＴＭ連接的傳輸速度、ＣＰＣＳ PDU的長度和在SAR層上完成的交織質(zhì)量。

流式（Streaming）CLS

假如使用AAL3/4，則我們可以利用SAR PDU 頭部的信息標識符（MID）把信元流送到目的地。所有屬于同一個CPCS PCU的SAR 信元均共享一個MID值。屬于同一個CPCS PDU的一組信元中的第一個信元，在SAR 信頭是以類型BOM標識的。由于 ATM的信頭、SAR PDU的信頭以及CPCS的信頭均為固定長度（分別為5、2、4個字節(jié)），所以高層的地址信息很輕易從第一個信元的負載信息中提取。目的地IWU的E. 164地址包含在BOM信元的負載信息的第7個第14個8 位組。這個地址是用來確定通向目的地的下一個轉(zhuǎn)接站是哪一個CLS或IWU。一旦確定了信息傳送的路由，就計算新的VPI和VCI的值并儲存在此CLS的本地VP/VC表中。然后將SAR PDU（BOM類型）裝入ATM信元中并立即發(fā)送出去。當此信元組的最后一個信元（具有結束標志EOM）到達后，這張VPI/VCI轉(zhuǎn)換表就立即被更新。雖然這種操作方式違反了OSI參考模型基本原則，但它卻十分有效，降低了端到端的時延，減少了每個CLS所需要的緩沖區(qū)。按這種方式操作的CLS稱作流式CLS（SM-CLS），它不是分組交換，而是信元交換，即AAL層信元（AAL3/4層采用44個字節(jié)）的交換。在CLS上的ATM交換過程覺察不到在AAL層上進行的這種交換。CPCS PDU越大，則操作的效率就越高。

綜述

相對距離較遠的局域網(wǎng)如何利用高速主干網(wǎng)進行網(wǎng)間互連的技術，并以IP協(xié)議為例講述了如何在網(wǎng)絡層實現(xiàn)這種互連。通過在主干網(wǎng)中使用無連接服務器解決了局域網(wǎng)的無連接傳輸和主干網(wǎng)的面向連接的傳輸之間的矛盾。這些服務器以分組交換方式，構成了一個ATM網(wǎng)的上一個分組交換疊加網(wǎng)。這種分組交換即可以在IP的數(shù)據(jù)報實現(xiàn)（重裝模式下），也可以在適配層實現(xiàn)（例如在SM-CLS模式下）。在SM-CLS模式下可以收到更好的效果。