ATM-Anpassungsschicht 5 - ATM Adaptation Layer 5

ATM-Anpassungsschicht 5 ( AAL5 ) ist eine ATM-Anpassungsschicht, die verwendet wird, um Pakete variabler Länge mit einer Größe von bis zu 65.535 Oktetten über ein Netz mit asynchronem Übertragungsmodus (ATM) zu senden .

Im Gegensatz zu den meisten Netzwerkframes, die Steuerinformationen im Header platzieren , platziert AAL5 Steuerinformationen in einem 8-Oktett- Trailer am Ende des Pakets. Die AAL5 Anhänger enthalten ein 16-Bit - Länge - Feld , eine 32-Bit zyklische Redundanzprüfung (CRC) und zwei 8-Bit - Felder markiert UU und CPI , die derzeit nicht verwendet werden.

Jedes AAL5-Paket wird in eine ganze Zahl von ATM-Zellen unterteilt und vor der Auslieferung an den empfangenden Host zu einem Paket wieder zusammengesetzt . Dieser Vorgang wird als Segmentierung und Reassemblierung bezeichnet (siehe unten). Die letzte Zelle enthält Padding, um sicherzustellen, dass das gesamte Paket ein Vielfaches von 48 Oktetts lang ist. Die letzte Zelle enthält bis zu 40 Oktetts an Daten, gefolgt von Füllbytes und dem 8-Oktett-Anhänger. Mit anderen Worten, AAL5 platziert den Trailer in den letzten 8 Oktetts der letzten Zelle, wo er gefunden werden kann, ohne die Länge des Pakets zu kennen; die letzte Zelle wird durch ein Bit im ATM-Header identifiziert (siehe unten), und der Trailer befindet sich immer in den letzten 8 Oktetts dieser Zelle.

Konvergenz, Segmentierung und Reassemblierung

Wenn eine Anwendung mit AAL5 Daten über eine ATM-Verbindung sendet, liefert der Host einen Datenblock an die AAL5-Schnittstelle. AAL5 generiert einen Trailer, teilt die Informationen in 48-Oktett-Stücke und überträgt jedes Stück über das ATM-Netzwerk in einer einzelnen Zelle. Am empfangenden Ende der Verbindung setzt AAL5 ankommende Zellen wieder zu einem Paket zusammen, überprüft den CRC, um sicherzustellen, dass alle Teile korrekt angekommen sind, und leitet den resultierenden Datenblock an die Host-Software weiter. Der Vorgang des Aufteilens eines Datenblocks in Zellen und deren Neugruppierung ist als ATM-Segmentierung und -Wiederzusammensetzung (SAR) bekannt.

Durch die Trennung der Funktionen Segmentierung und Reassemblierung vom Zelltransport folgt AAL5 dem Layering-Prinzip. Die ATM-Zellenübertragungsschicht wird als "Maschine-zu-Maschine" klassifiziert, weil das Schichtungsprinzip von einer Maschine zur nächsten gilt (zB zwischen einem Host und einem Switch oder zwischen zwei Switches). Die AAL5-Schicht wird als "End-to-End" klassifiziert, weil das Schichtungsprinzip von der Quelle bis zum Ziel gilt - AAL5 präsentiert der empfangenden Software Daten in genau der gleichen Blockgröße wie die Anwendung, die auf der sendenden Seite an den AAL5 übergeben wird.

Der AAL5 auf der empfangenden Seite weiß, wie viele Zellen ein Paket umfassen, da der sendende AAL5 das niederwertige Bit des "PAYLOAD TYPE"-Feldes des ATM-Zellen-Headers verwendet, um die letzte Zelle in einem Paket zu markieren. Diesen letzten Zellenkopf kann man sich als "End-to-End-Bit" vorstellen. Somit sammelt der empfangende AAL5 ankommende Zellen, bis er eine mit einem gesetzten Paketende-Bit findet. ATM-Standards verwenden den Begriff "Konvergenz", um Mechanismen zu beschreiben, die das Ende eines Pakets erkennen. Obwohl AAL5 ein einzelnes Bit im Zellenkopf für die Konvergenz verwendet, steht es anderen Protokollen der ATM-Anpassungsschicht frei, andere Konvergenzmechanismen zu verwenden.

Pakettyp und Multiplexing

Der AAL5 Anhänger enthält kein Typ - Feld. Somit identifiziert ein AAL5-Rahmen seinen Inhalt nicht. Dies bedeutet, dass entweder die beiden Hosts an den Enden einer virtuellen Verbindung a priori vereinbaren müssen, dass die Verbindung für ein bestimmtes Protokoll verwendet wird (z. B. die Verbindung wird nur zum Senden von IP-Datagrammen verwendet) oder die beiden Hosts an den Enden einer virtuellen Verbindung muss a priori übereinstimmen, dass einige Oktette des Datenbereichs für die Verwendung als ein Typfeld reserviert werden, um Pakete, die Daten eines Protokolls enthalten, von Paketen, die Daten eines anderen Protokolls enthalten, zu unterscheiden.

RFC  2684 , Multiprotocol Encapsulation over ATM , beschreibt zwei Kapselungsmechanismen für den Netzwerkverkehr, von denen einer das erstere Schema und einer das letztere Schema implementiert.

Das erstgenannte Schema, bei dem sich die Hosts auf das High-Level-Protokoll für eine gegebene Schaltung einigen, wird in RFC 2684 als „ VC Multiplexing “ bezeichnet. Es hat den Vorteil, dass keine zusätzlichen Informationen in einem Paket erforderlich sind, was den Overhead minimiert. Wenn die Hosts beispielsweise der Übertragung der IP zustimmen, kann ein Sender jedes Datagramm zur Übertragung direkt an AAL5 übergeben, außer dem Datagramm und dem AAL5-Trailer muss nichts gesendet werden. Der Hauptnachteil eines solchen Schemas liegt in der Duplizierung virtueller Verbindungen: Ein Host muss für jedes High-Level-Protokoll eine separate virtuelle Verbindung erstellen, wenn mehr als ein Protokoll verwendet wird. Da die meisten Netzbetreiber Gebühren für jede virtuelle Verbindung erheben, versuchen Kunden, die Verwendung mehrerer Verbindungen zu vermeiden, da dies unnötige Kosten verursacht.

Das letztere Schema, bei dem die Hosts eine einzelne virtuelle Verbindung für mehrere Protokolle verwenden, wird in RFC 2684 als "LLC-Kapselung" bezeichnet. Die Standards schlagen vor, dass Hosts einen standardmäßigen IEEE 802.2 Logical Link Control (LLC)-Header verwenden sollten, gefolgt von einem Subnetwork Access Protocol (SNAP)-Header, falls erforderlich. Dieses Schema hat den Vorteil, dass der gesamte Verkehr über dieselbe Leitung zugelassen wird, hat jedoch den Nachteil, dass jedes Paket Oktette enthalten muss, die den Protokolltyp identifizieren, was Overhead hinzufügt. Das Schema hat auch den Nachteil, dass Pakete von allen Protokollen mit der gleichen Verzögerung und Priorität übertragen werden.

RFC 2684 gibt an, dass Hosts zwischen den beiden Methoden zur Verwendung von AAL5 wählen können. Sowohl Sender als auch Empfänger müssen sich über die Verwendung der Schaltung einigen. Die Vereinbarung kann eine manuelle Konfiguration beinhalten.

Datagramm-Kapselung und IP-MTU-Größe

Internet Protocol (IP) kann AAL5 in Kombination mit einem der in RFC 2684 beschriebenen Verkapselungsschemata verwenden, um Datagramme über ein ATM-Netzwerk zu übertragen, wie in RFC 2225 spezifiziert. Bevor Daten gesendet werden können, muss eine virtuelle Verbindung (PVC oder SVC) zum Zielhost vorhanden sein und beide Enden müssen der Verwendung von AAL5 auf der Leitung zustimmen. Um ein Datagramm zu übertragen, übergibt der Sender es zusammen mit dem VPI/VCI, das die Schaltung identifiziert, an AAL5. AAL5 generiert einen Trailer, teilt das Datagramm in Zellen auf und überträgt die Zellen über das Netzwerk. Am empfangenden Ende setzt AAL5 die Zellen wieder zusammen, überprüft den CRC, um sicherzustellen, dass keine Bits verloren oder beschädigt wurden, extrahiert das Datagramm und leitet es an die IP-Schicht weiter.

AAL5 verwendet ein 16-Bit-Längenfeld, das es ermöglicht, 65.535 (2 16 –1) Oktette in einem einzigen Paket zu senden . RFC 2225 ("Classical IP and ARP over ATM") gibt jedoch eine Standard-MTU von 9180 Oktetts pro Datagramm an. Wenn also die Hosts an beiden Enden der virtuellen Verbindung keine größere MTU aushandeln, werden IP-Datagramme mit mehr als 9180 Oktetten fragmentiert .

Verweise