Geri Dön

ATM ağlarında yönlendirme ve işaretleşme protokolü: PNNI

Routing and signalling protokol in ATM networks: PNNI

  1. Tez No: 100949
  2. Yazar: CUMHUR OKAN ÖZOĞUL
  3. Danışmanlar: PROF.DR. A. EMRE HARMANCI
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2000
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 150

Özet

ATM AĞLARINDA YÖNLENDİRME VE İŞARETLEŞME PROTOKOLÜ: PNNI ÖZET ATM Foram tarafından standartlaştırman Özel Ağdan-Ağa Arayüz (PNNI), ATM ağlarına esnek ölçeklenebilir ve QoS destekli bir yönlendirme mimarisi sağlamaktadır. PNNI protokolünün iki temel işlevi vardır: 1. PNNI, ağ topoloji bilgisini güvenilir olarak dağıtmak için bir yönlendirme protokolüne sahiptir. Bu sayede, herhangi bir hedef adrese giden güzergah belirlenebilir. 2. PNNI, noktadan-noktaya ve noktadan-çok noktaya bağlantıların kurulması ve sonuçlandırılması için bir işaretleşme protokolü içerir. PNNI yönlendirme protokolü, anahtarlar ve anahtar kümeleri arasında topoloji bilgileri dağıtması için tanımlanmıştır. Bu bilgi, ağ üzerinde gerekli güzergah hesaplamalarım yapmak için kullanılır. Hiyerarşi mekanizması, bu protokolün geniş çaplı ATM ağlarına da ölçeklenebilirliğini sağlar. PNNI topolojisi ve yönlendirmesi bağ durumu yönlendirmesini baz alır. PNNI yönlendirme protokolü, tüm bir ağı, peer gruplardan oluşmuş bir küme olarak görmektedir. Aynı peer grup kimliğine sahip olan anahtarlar, aynı peer gruba aittir. Aynı peer grubun bütün elemanları, grubun ortak bir görüntüsüne sahiptir. Her düğümün kendine ait bir topoloji veritabanı vardır. Düğümler, çevrelerindekileri, veritabanlannda bulunan bilgilere göre algılarlar. Bir peer grup lideri (PGL), peer grubunu bir üst seviyedeki hiyerarşide temsil eder. Bir üst hiyerarşik seviyede bulunan peer grup liderleri yeni bir peer grup oluştururlar. Peer grup lideri bir üst hiyerarşik seviyede, mantıksal düğüm adını alır. Peer grup liderinin PNNI hiyerarşisinin bütünlüğünün sağlanmasında özel bir görevi vardır; bu görev bilginin toplanması ve dağıtılmasıdır. xııHiyerarşinin her seviyesinde, peer grup kendini açıklayan bir harita oluşturur. Bu haritalar, peer grup içerisinde, bağ durumu yönlendirmesinde olduğu gibi dağıtılırlar. Dış kullanım için peer grup lideri iç bilgiyi baz alan bir harita oluşturur. Peer grup lideri baba peer grup haritasını çocuk peer gruba aktarır. Bu harita, peer grubuna kendi çevresi hakkında bilgi aktarır. Bilgi, hiyerarşide yukarı yönde aktarılırken özetlenir. Aynı zamanda en üst seviyedeki topoloji bilgisi de aşağı yönde tüm düğümlere aktarılır. Bu durum daha düşük seviyelerdeki peer gruba dahil düğümlerin, PNNI yönlendirme alanı üzerinden erişilebilir tüm hedeflere ulaşabilmesini sağlar. Topoloji bilgilerinin birleştirilmesi, geniş bir ağ içinde, düğüm bilgileri ve bağ bilgilerinin, ağın ölçeklenebilir olması amacıyla, indirgenmesi işlemidir. Kompleks düğüm temsili, baba peer grup içinde, düğüm bilgilerinin birleştirilmesi işleminin sonuçlarının gösterilmesinde kullanılır. Düğümler kendi kompleks düğüm temsilerini taşkın yöntemiyle, PNNI topoloji durum elemanlarını kullanarak dağıtırlar. Mantıksal düğümler, komşu peer gruplarından kompleks düğüm gösterimlerini aldıkları zaman, bu bilgileri temsil ettikleri peer grubunda taşlan yöntemiyle dağıtırlar. Bu işlemlerin sonunda bütün düğümler kendi baba peer grupları içindeki komşu peer gruplar hakkında kompleks bilgilere sahip olurlar. PNNI protokolü en yüksek seviyede tek bir peer grup oluşuncaya kadar ağ içerisinde daha üst seviyedeki peer grupları oluşturmaya devam eder. En üst seviyedeki peer grubun bir peer grup liderine gereksinimi yoktur, çünkü kendisinin temsil edileceği daha üst seviyeli bir peer grup bulunmamaktadır. Bu şekilde birbirini takip eden en fazla 104 hiyerarşik seviye olabilir. Mantıksal düğümler birbirlerine mantıksal bağlar ile bağlıdırlar. Hiyerarşinin en alt seviyesinde mantıksal bir bağ, ya fiziksel bir bağ ya da en düşük seviyeli iki düğüm arasındaki bir Sanal Güzergah Bağlantısı (VPC) olabilir. Bir Peer grubun içinde kalan mantıksal bağlara“yatay bağlar”denir; iki peer grubu birleştiren bağlara ise“dış bağlar”veya“üst bağlar”denir. Dış bağlar üzerinden herhangi bir veritabanı alışverişi yoktur. Dış bağlar aracılığıyla bağlanmış düğümler, veritabanı bilgilerini, taşlan yöntemini kullanarak baba peer grupları üzerinden birbirlerine aktarırlar. Sınır düğümleri, dış bağlar içinden kendilerine göre daha yüksek seviyedeki peer gruplarının bilgilerini ve bu peer gruplarında kendilerini temsil eden mantıksal grup xındüğümlerini katarak Hello protokolünü devam ettirirler. Bu bilgi sınır düğümlerinin diğer sınır düğümleri arasında ortak olan en düşük seviyeli peer gruplarının belirlemesini sağlar. Bir düğüm bu türde bağlan üst bağ olarak tanır. Hello protokolü ve taşkın yöntemi, topoloji veritabanlannm zamanuyumlu olması amacıyla veritabanı bilgilerinin alışverişinde kullanılırlar. Bu protokoller fiziksel bağlar üzerinden gönderilen çeşitli paketler kullanırlar. En düşük seviyede, bir mantıksal bağ çalışmaya başlayınca, ona bağlı olan düğümler PNNI Yönlendirme Denetim Kanalı (RCC) olarak bilinen bir Sanal Kanal Bağlantısı (VCC) üzerinden bilgileri değiş tokuş etmeye başlar. Her düğüm periyodik olarak“Hello paketleri”gönderir. Bu Hello paketlerinde, ATM adresleri, düğüm kimlikleri, peer grup kimlikleri ve bağ için kullandıkları kapı kimlikleri bulunmaktadır. Komşu düğümler peer grup kimliklerini“Hello paketleri”içinde değiş tokuş ederler. Aynı peer grup kimliğine sahip düğümler, aynı peer grubuna aittirler. Farklı peer grup kimliklerine sahip olan komşu düğümler, kendi peer gruplarının sınır düğümleridir. Aynı peer grubunda olduklarını anlayan komşu düğümler, kendi topoloji veritabanlannı zamanuyumlu hale getirirler. Veritabanı zamanuyumlaması, komşu düğümler arasındaki bilgi alışverişidir ve komşu iki düğümün aynı topoloji veritabanına sahip olmasını amaçlar. Bir bağ, ancak ilgili komşu düğümler arasındaki veritabanının zaman uyumlu hale gelmesinden sonra, PNNI Topoloji Durum Elemanı (PTSE) yayım ile tanıtılabilir. Hello paketleri değiş tokuş yapıldıktan sonra, her bir düğüm kendi kimliğini kapasitesini, grup lideri seçiminde ve PNNI hiyerarşini yaratmada kullandığı verileri birleştirerek PNNI topoloji durum elemanlarını (PTSE) oluşturur. Bu PTSE 'ler, peer grup içerisinde taşlan yöntemiyle güvenilir bir şekilde dağıtılırlar. Bir düğümün topoloji veritabanı, PNNI yönlendirme alanmda düğümün o anki durumunu gösteren, o ana dek alınmış PTSE'lerin bütününden oluşur. Topoloji veritabanı, bir düğümden, yönlendirme alanındaki ulaşılabilir diğer herhangi bir adrese gidebilmek için gerekli güzergah bilgilerini sağlar. Düğüm kendi topoloji veritabanını, komşu bir düğüme, veritabanı özet paketleri (DBSP) göndererek açıklar. Komşu düğüm yeni bilgiler içeren PTSE'leri, PTSE xıvtalep paketleri göndererek ister. PTSE'ler gönderilmeden önce PNNI topoloji durum paketleri halinde (PTSP) paketlenir. PTSE alındı paketleri, komşu düğümden gelen bilgilerin alındığını onaylamakta kullanılır. PTSE'ler, bağ durum parametreleri ve düğüm durum parametrelerini kapsayan topoloji durum parametrelerini içerir. Taşkın mekanizması, bir peer grup içerisindeki her düğümün aynı topoloji veritabanma sahip olmasını sağlar. İşaretleşme için ikinci bir protokol kullanılır, bu ise ATM ağında noktadan-noktaya ve noktadan-çok noktaya bağlantı kurmada kullanılır. Bu protokolde ATM Forumun UNI işaretleşmesi baz alınmıştır, kaynaktan yönlendirme ve bir bağlantı hatasının ortaya çıkabileceği durumlara karşı crankback ve çok seçenekli yönlendirmeyi destekleyecek mekanizmalar da eklenmiştir. Yönlendirmenin döngüsüz bir güzergahı takip etmesini sağlamak ve kaynağın yerel politikayı kullanabilmesine izin vermek için, bir mesaj içerisinde, işaretleşme için hiyerarşik kaynaktan yönlendirme ile belirlenen güzergahı tutan Belirlenmiş Geçiş Listesi (DTL) adı verilen yığın yapısı kullanılır. Kaynak anahtar, elindeki ağ bilgilerini kullanarak bir geçiş listesi belirler. Bu listede hedefe ulaşmak için geçilmesi gereken en üst düzey peer gruplar da yer alır. Daha sonra her ara peer grup seviyesi için kullanılacak güzergah belirlenir. Sonuç olarak, birbirini takip eden üst seviyeli peer gruplardan geçen bir güzergah yığını elde edilir. DTL, bir peer grubu geçerken kullanılan tüm düğüm ve kapı kimliklerini de barındıran tam bir güzergahtır. Yığının en üstünde yer alan DTL ise en düşük seviyeli peer gruba ait DTL'dir. Bazı durumlarda topoloji bilgileri ağın gerçek durumunu tam olarak yansıtmayabilir. Bunun bir sonucu olarak, düğümler geçersiz güzergahlar barındıran DTL'ler oluşturabilir. Böyle istenmeyen durumlar ise crankback mekanizması kullanılarak çözülmeye çalışılır. Hatayı algılayan düğüm çağrıyı geriye gönderir. Bu şekilde çağrı DTL'i yaratan düğüme kadar, problem ve crankback seviyesi de belirtilerek, geri gönderilir. Bağlantı kurulması iki adımdan oluşur: Güzergah belirlenmesi ve Güzergah boyunca her noktada bağlantı durumunun ayarlanması. XVGüzergah seçimi, eldeki bilgilere göre, talep edilen bant genişliği ve hizmet kalitesini destekleyebilecek şekilde gözüken güzergahın seçimiyle gerçekleştirilir. Eğer bir düğüm talep edilen hizmet kalitesini (QoS) destekleyemezse, crankback gerçekleşir ve yeni bir güzergah belirlenir. Genel Bağlantı Kabul Denetimi (CAC), teklif edilen bağlantının, bağın kaynaklarının destekleyebileceği düzeyde olup olmadığının tahmin etmek için güzergah seçiminde kullanılır. Her anahtar sisteminin, genel CAC tarafından kullanılabilecek, topoloji durum parametreleri kümesini ilan etmesi gerekir. Bağlantı kurulumu boyunca, belirlenen güzergahta yer alan her bir anahtar sistemi, bağlantının talep ettiği QoS garantisini, varolan bağlantıların QoS garantilerini tehlikeye atmadan sağlayabileceğinden emin olmak için, CAC'ı uygular. Anahtar sistemlerinin uygulayacakları CAC işleminin belli bir standardı bulunmamaktadır. PNNI protokolü, garantili bant genişliği ve sınırlanmış gecikme gibi gerçek zamanlı uygulamaların gereksinimlerini karşılamak amacıyla geliştirilmiştir. Bu gereksinimler, PNNI tarafından gerçekleştirilen yönlendirme ve işaretleşmede özel talepler oluştururlar. Burada altı çizilmesi gereken, bu mekanizmaların ATM 'e özel sorunları çözmek için değil, uygulamaların gereksinimleri tarafından oluşan sorunları çözmek için gerekli olduğudur. Bant genişliğini ve gecikme garantisini gerektiren uygulamalar yaygınlaştıkça, bu sorunların bütün ağ ortamlarında (internet dahil) çözülmesi gerekli olacaktır. ATM'e ek olarak İP ağlarında PNNI yönlendirmesinin kullanımının güncel ve cazip bir fikir olması, ATM Forum'u, her türlü ortamda yönlendirme için Birleştirilmiş PNNI (I-PNNI) ve Yönlendirmesi Artırılmış PNNI (PAR) geliştirmek için teşvik etmiştir. xvı

Özet (Çeviri)

ROUTING AND SIGNALLING PROTOCOL IN ATM NETWORKS: PNNI SUMMARY The Private Network-to-Network Interface (PNNI), standardized by the ATM Forum, provides a flexible, scaleable and QoS-based routing architecture for ATM networks. The PNNI protocol has two main functions: 1. PNNI includes a routing protocol for reliably distributing network topology information so that paths can be computed to any addressed destination. 2. PNNI includes a signalling protocol for the establishment and takedown of point-to-point and point-to-multipoint connections. The PNNI routing protocol is defined for distributing topology information between switches and clusters of switches. This information is used to compute paths through the network. A hierarchy mechanism ensures that this protocol scales well for large ATM networks. PNNI topology and routing is based on the link-state routing technique. The PNNI routing protocol views the world as a collection of peer groups. Switches that have identical Peer Group ID belong to the same peer group. All members of the group maintain an identical view of the group. Each node has its own topology database. Nodes view the world according to the information presented in these databases. A peer group leader (PGL) presents the peer group in the next level of hierarchy. In the next level of hierarchy several PGLs form a new peer group. The PGL is called a logical group node in the next level of hierarchy. The PGL has a specific role in aggregating and distributing of information for mamtaining the PNNI hierarchy. xvuAt each level of hierarchy, a peer group provides a map that describes itself. These maps are distributed in a link state fashion within the peer group. For external use the peer group leader creates a map based on the internal information. The peer group leader injects the parent peer group maps into the child peer group. The map describes the peer group for its containing environment. Information is summarized as it moves up the hierarchy. Also the information from the top level topology will propagate down to all individual nodes. This is necessary to allow nodes in the lower level peer groups to route to all destinations reachable via the PNNI routing domain. Topology aggregation is the notion of reducing nodal as well as link information to achieve scaling in a large network. The complex node representation is used to represent the result of node aggregation in the parent peer group. Nodes distribute their complex node representations via flooding of PNNI Topology State Elements (PTSEs). When logical nodes receive complex node representations of their neighboring peers, they flood them across the peer group that they represent. At the end all the nodes have a complex node representation of neighboring peers in their parent's peer group. PNNI protocol creates even higher level peer groups until the entire network is encompassed in a single highest level peer group. The highest level peer group does not need a PGL because there is no higher level peer group in which to represent it. There can be as much as 104 levels of ancestry. Logical nodes are connected by logical links. At the lowest level of hierarchy, a logical link is either a physical link or a VPC between two lowest-level nodes. Logical links inside a peer group are“horizontal links”whereas links that connect two peer groups are“outside links”or“uplinks”. There is no database exchange across outside links. Nodes that are connected by an outside link flood database information to each other through the parent peer groups. Border nodes extend the Hello protocol across outside links to include information about their respective higher level peer groups, and the logical group nodes representing them in these peer groups. This information allows the border nodes to determine the lowest level peer group common to both border nodes. A node advertises these links as uplinks. xvmThe Hello protocol and Flooding mechanism are used in a database exchange process in order to synchronize topology databases. These protocols provide different packets to be sent over the physical links. At the lowest level when a logical link becomes operational, the attached nodes initiate an exchange of information via a well-known VCC as a“PNNI Routing Control Channel”(RCC). Each node sends“Hello packets”periodically. They include private ATM address, node ID, peer group ID, and its port ID for the link. Neighboring nodes exchange peer group IDs in“Hello packets”. If they have the same peer group ID then they belong to the same peer group, otherwise they belong to different peer groups. Neighboring nodes with different peer group IDs are border nodes of their peer groups. When neighboring nodes conclude that they are in the same peer group, they proceed to synchronize their topology databases. Database synchronization is the exchange of information between neighbor nodes resulting in the two nodes having identical topology databases. A link is advertised via PTSE transmission only after the database synchronization between the respective neighboring nodes is successfully completed. After the Hello packets are exchanged each node bundles its state information and generates a PNNI Topology State Elements (PTSE) that describes its own identity and capabilities, information used to elect the peer group leader, and information used in establishing the PNNI hierarchy. PTSEs are reliably flooded throughout the peer group. A node's topology database consists of a collection of all PTSEs received, which represent that node's present view of the PNNI routing domain. The topology database provides all the information required to compute a route from the given node to any address reachable in or through that routing domain. The node describes its topology database by sending Database Summary Packets (DBSP) to the neighboring peer. The neighboring peer requires the newly discovered PTSEs by sending PTSE Request Packet. These PTSEs are packet into PTSPs (PNNI Topology State Packets) before the transmission. PTSE Acknowledgment Packets are used to acknowledge receipt of PTSEs from a neighbor node. PTSEs contain xxxtopology state parameters that include link state parameters and nodal state parameters. Flooding mechanism insures that each node in a peer group maintains an identical topology database. A second protocol is defined for signalling, that is message flows used to establish point-to-point and point-to-multipoint connections across the ATM network. This protocol is based on the ATM Forum UNI signalling, with mechanisms added to support source routing, crankback, and alternate routing of call setup requests in case of connection setup failure. In order to ensure that routing follows a loop free path, and to allow source to utilize local policy, the path for a signaling is specified in the message in the form of a hierarchically complete source route known as a Designated Transit List, or DTL, stack. The originating switch examines the full set of maps, as collected by the routing protocol, for the local peer group, and all visible higher level peer groups, including the map for the peer group which advertises reachability to the called party address. Using this, it then builds a sequence of paths. At the top, there is a path across the highest necessary level of peer groups to get to the destination from a parent that contains the source. Then, for each intermediate peer group level, a source route across that containing peer group is build. The result is a stack of source routes across successively higher levels of peer group. Each source route is known as a Designated Transit List (DTL). A DTL is a complete path across a peer group, consisting of a sequence of Node IDs and optionally Port IDs traversing the peer group. The DTL at the top of the stack is the DTL corresponding to the lowest level peer group. In some cases the topology information may not by accurate. Then a node can build a DTL that includes broken paths. These situations cause a crankback process to take action. The node that detects the failure cranks the call back. The call will be cranked back to the switch who created the DTL with an indication of the problem and a Crankback Level. Call establishment consists of two operations: The selection of path, and the setup of the connection state at each point along that path. xxPath selection is done in such a way that the path chosen appears to be capable of supporting the Quality of Sercive (QoS) and bandwidth requested, based on currently available information. If a node cannot support the requested QoS then crankback occurs and a new path is chosen. A generic Connection Admission Control (CAC) is needed in the path selection process to determine if a link is likely to have enough resources available to support the proposed connection. Each switching system is required to advertise a set of topology state parameters carrying some information that can be used by the generic CAC. During connection setup, each switching system along the chosen path performs CAC to insure that the connection can be accommodated without jeopardizing QoS guarantees to the existing connections. How a switching system does CAC is not subject for standardization. The PNNI protocol was developed to address the needs of applications with real-time requirements such as guaranteed bandwidth and bounded delay. These requirements place special demands on routing and signalling that are addressed by PNNI. It is important to note that these mechanisms are not needed to solve problems specific to ATM, but rather to solve problems introduced by the requirements of the applications. When applications requiring bandwidth or delay guarantees become wide spread, it will be necessary to solve these problems in all networking environments, including the Internet. The idea that PNNI routing would be a good choice for use in IP networks in addition to ATM has motivated the ATM Forum to develop Integrated PNNI (I-PNNT) and PNNI Augmented Routing (PAR) for routing in both environments. xxi

Benzer Tezler

  1. Tez No

    65768

    ATM Ağlarında yönlendirme ve çokludağıtım problemleri için yapay sinir ağı çözümleri

    Başlık çevirisi yok

    MUHAMMED CİNSDİKİCİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1997

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolEge Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. EMRAH ORHUN

  2. Tez No

    76471

    A virtual path routing algorithm for ATM networks based on the equivalent bandwidth concept

    ATM ağları için eşdeğer bant genişliği kavramına dayalı bir sanal yol yönlendirme algoritması

    KAAN BÜR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1998

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBoğaziçi Üniversitesi

    Bilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. CEM ERSOY

  3. Tez No

    166539

    MPLS VPN ağlarında servis kalitesi incelemesi

    Quality of service analysis on MPLS VPN networks

    ÖZGÜR SAVAŞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2005

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. EMRE HARMANCI

  4. Tez No

    50532

    Design and performance evaluation of a banyan network based interconnection structure for ATM switches

    ATM Anahtarları için banyan ağı temelli bir ara bağlantı yapısının tasarlanması ve başarımının değerlendirilmesi

    SEMA F. OKTUĞ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    1996

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBoğaziçi Üniversitesi

    DOÇ.DR. M. UFUK ÇAĞLAYAN

  5. Tez No

    181812

    Ses, görüntü ve veri iletiminin ATM üzerinden MPLS uygulaması

    MPLS over ATM application of sound, video and data transmission

    İHSAN ÖZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2006

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ETEM KÖKLÜKAYA

Geri Dön