Sezione 23.1: La rete Internet Su Capitolo 23: Reti a pacchetto Capitolo 24: Reti a commutazione di circuito 

23.2 ATM

La sigla ATM sta per Asynchronous Transfer Mode, ed identifica una particolare rete progettata per trasportare indifferentemente traffico di diversa natura, sia di tipo dati che real-time [1411]   [1411] Per traffico real-time si intende sia quello telefonico, sia più in generale quello di natura multimediale., che per questo motivo è indicata anche come b-isdn [1412]   [1412] Siamo alla fine degli anni ’80, e la definizione Integrated Service Data Network (isdn) si riferisce ad una rete in grado di permettere, oltre al normale trasporto dei dati, anche servizi di rete. La rete isdn era però limitata ad una velocità massima (presso l’utente) di 2 Mbps, e per questo venne chiamata narrow-band isdn (n-isdn). A questa, avrebbe fatto seguito la broad-band isdn (b-isdn) che ha poi dato luogo alla definizione dell’atm.. Il suo funzionamento si basa sul principio della commutazione di cella (cell switching), dove per cella si intende un pacchetto di lunghezza fissa di 53 byte. I primi 5 byte delle celle contengono un identificativo di connessione, ed il loro instradamento avviene mediante dei circuiti virtuali. La commutazione delle celle tra i nodi di rete ha luogo in maniera particolarmente efficiente, e questa è una delle caratteristiche più rilevanti dell’ATM.

23.2.1 Architettura ATM

La rete ATM viene anche definita come una Overlay Network, in quanto operativamente si sovrappone ai livelli inferiori di una rete esterna. Dal canto suo, ATM è strutturata
figure f6.28.png
sui tre strati funzionali di adattamento (aal), di commutazione atm, e fisico. Mentre i nodi ai bordi della rete devono realizzare tutti e tre gli strati, i nodi interni svolgono solo le funzioni attuate da quelli inferiori. La tabella 23.1 riporta le principali funzioni svolte dai tre strati, e pone in evidenza come in uno stesso strato siano identificabili diverse sotto-funzioni.
strato sotto-strato funzioni
ATM Adaptation • Convergenza (CS) Definisce il servizio offerto agli strati superiori
Layer (AAL) • Segmentazione e Riassemblaggio (SAR) Suddivide i dati in modo compatibile con la dimensione di cella, e li ricostruisce in ricezione
ATM layer
Multiplazione e demultiplazione delle celle


Traslazione delle etichette VPI/VCI


Generazione/estrazione dell’HEADER della cella


Gestione del controllo di flusso GFC
Physical Layer • Convergenza Delimitazione delle celle
(PL)    di trasmissione (TC) Inserimento celle IDLE per adattamento velocità


Generazione e verifica dell’HEC (controllo di errore)


Generazione della trama di trasmissione

• Mezzo Fisico (PM) Temporizzazione e sincronizzazione


Gestione del mezzo
Table 23.1 Stratificazione delle funzioni in una rete ATM

23.2.2 Strato fisico

Il mezzo primario di trasmissione (con cui è in contatto il sotto-strato pm) per ATM
1                       4 5            7 8
GFC/VPI VPI
VPI VCI
VCI
VCI PT CLP
HEC

48 byte
di payload

Formato della cella ATM
è la fibra ottica, in accordo alla struttura di trama dell’sdh/sonet, per la quale sono state standardizzate le velocità di 1.5 e 2 Mbps (ds1/e1), 155 Mbps (oc3) e 622 Mbps (oc12c). La velocità di 155 Mbps è disponibile anche su Fibre Channel, e su cavo ritorto, mentre la velocità di 100 Mbps è disponibile su fddi. Infine, sono previste anche velocità di interconnessione di 139, 52, 45, 34 e 25 Mbps.
In funzione del mezzo trasmissivo, può variare la struttura di trama [1413]   [1413] Sono definite due tipi di interfaccia utente-network (uni): quella sdh/sonet, in cui le celle sono inserite nel payload della trama sdh, e quella cell-based, che prevede un flusso continuo di celle. Mentre nel primo caso il bit rate lordo comprende l’overhead di trama, nel secondo comprende la presenza di celle di tipo Operation and Maintenance (oam). (mostrata in figura) in cui vanno inserite le celle. Il quinto byte della intestazione di cella contiene l’Header Error Code (hec) calcolato sui 4 byte precedenti, che viene usato in ricezione per rivelare due errori e correggerne uno [1414]   [1414] Nel primo caso la cella viene scartata, mentre nel secondo inoltrata correttamente. La presenza di più di due errori, provoca un errato inoltro della cella.. Nel caso in cui la sorgente produca dati a velocità inferiore a quella del collegamento sono inserite celle aggiuntive di tipo idle, rimosse al ricevitore [1415]   [1415] Le celle idle sono riconoscibili in base ad una particolare configurazione dei primi 4 byte dell’header, così come avviene per le celle oam, nonché per altri tipi particolari di cella, che trasportano la segnalazione degli strati superiori.. Infine, la delimitazione delle celle è attuata in ricezione in base alla correlazione tra i primi quattro byte dell’header, ed il campo hec dello stesso.

23.2.3 Strato ATM

Mentre lo strato fisico si occupa di trasmettere e ricevere celle, lo strato ATM si occupa di elaborarle. Nei nodi di frontiera le celle sono multiplate e demultiplate, mentre dentro la rete sono commutate tra gli ingressi e le uscite.
Nei primi quattro byte dell’header di cella trova posto l’etichetta necessaria a realizzare il trasferimento a circuito virtuale; questa etichetta è suddivisa in due campi, il Virtual Path Identifier (vpi) ed il Virtual Channel Identifier (vci) [1416]   [1416] Mentre per vci sono riservati 16 bit, per vpi si usano 12 bit all’interno della rete, e 8 bit ai suoi bordi, riservando 4 bit indicati come Generic Flow Control (gfc) per regolare il flusso delle sorgenti..
Il motivo della suddivisione risiede nella possibilità di raggruppare logicamente diversi circuiti virtuali che condividono lo stesso percorso nella rete. Nei collegamenti di cui è composto il percorso comune, viene usato uno stesso vpi per tutte le celle, mentre le diverse connessioni su quel percorso sono identificate mediante diversi vci.
figure f6.29.png
L’instradamento congiunto delle celle con uguale vpi è effettuato nei nodi (vp switch), che si occupano solo [1417]   [1417] Questa semplificazione del lavoro di instradamento, quando confrontata con quello relativo ad una rete ip, è all’origine della vocazione fast switching della rete ATM. Per di più, permette la realizzazione hardware dei circuiti di commutazione. D’altra parte, mentre per ip l’instradamento avviene al momento della trasmissione, in atm avviene durante il set-up della connessione, quando le tabelle di instradamento sono inizializzate. di scambiare il vpi delle celle, e di porle sulla porta di uscita corretta, come indicato dalle tabelle di instradamento.
La sequenza dei nodi attraversati dall’instradamento è indicata come Virtual Path Connection (vpc), è composta da zero o più vp switch, ed è delimitata tra due nodi (vc o vp/vc switch [1418]   [1418] Nel caso in cui venga invece scambiato solo il vci, si ottiene uno switch vc puro.) che elaborano anche i vci. La sequenza dei vc switch che elaborano i vci, e che si estende tra due nodi che terminano lo strato di adattamento, è indicata invece con il termine Virtual Channel Connection (vcc) [1419]   [1419] La rete ATM assicura la consegna delle celle di una stessa vcc nello stesso ordine con cui sono state trasmesse, mentre non assicura l’ordinamento per le celle di una stessa vpc. e comprende uno o più vpc, coincidendo spesso [1420]   [1420] Può accadere infatti di incontrare uno switch vc puro, in cui è scambiato solo il vci, ed al quale fanno capo due diverse vcc. con il percorso tra ingresso ed uscita [1421]   [1421] I nodi di ingresso ed uscita sono indicati come ingress ed egress nella terminologia ATM. della rete ATM.
La creazione delle tabelle di instradamento può essere di tipo manuale, dando luogo ad una Permanent Virtual Connection (pvc), oppure può essere il risultato di una richiesta estemporanea, dando luogo ad una Switched Virtual Connection (svc) [1422]   [1422] Nella richiesta di una svc, l’utente invia i messaggi di setup su di una particolare (well known) coppia vpi/vci=0/5. In generale, le prime 32 vci di ogni vpi sono riservate per propositi di controllo. In queste, sono contenuti dei messaggi di segnalazione che aderiscono alle specifiche Q.2931, che fanno parte di User Network Interface (uni) 3.1, e che sono un adattamento di Q.931 per n-isdn. Le specifiche uni 4.0 prevedono la negoziazione della QoS, e la capacità di richiedere una svc per una vpc.; l’oggetto della richiesta può essere una vcc od una vpc, ed in questo secondo caso la vpc verrà usata per tutte le vcc future tra i due nodi.

23.2.4 Classi di traffico e Qualità del Servizio (QoS)

Nella fase di setup sono attuate delle verifiche dette Connession Admission Control (cac) per assicurarsi che la nuova connessione non degradi le prestazioni di quelle già in corso, nel qual caso la chiamata è rifiutata. La sua accettazione determina invece la stipula tra utente e rete di un Traffic Contract a cui la sorgente si deve attenere. Nel corso della trasmissione, i nodi ATM verificano che le caratteristiche del traffico in transito nelle vcc siano conformi al rispettivo contratto, svolgendo un Usage Parameter Control (upc) detto anche policing [1423]  [1423] Letteralmente: poliziottamento. Il controllo può anche essere effettuato su di una intera vpc.. Prima di proseguire, forniamo però alcune definizioni.
Come anticipato, ATM si è sviluppata per trasportare diversi tipi di traffico, classificabili come segue, nei termini dei parametri indicati di seguito:
Le classi di traffico sono descrivibili mediante i parametri
Il contratto di traffico, mentre impegna la sorgente a rispettare i parametri di traffico dichiarati, vincola la rete alla realizzazione di una Quality of Service (QoS), rappresentata dalle grandezze (tra le altre)
Nel caso in cui il policing rilevi che una connessione viola le condizioni contrattuali [1427]   [1427] Ad esempio, una cbr supera il proprio pcr, od una vbr oltrepassa il pcr per più tempo di mbs, oppure il traffico generato da una ubr non può essere instradato per l’esaurimento della banda. può intraprendere svariate azioni, tentando di non scartare immediatamente la cella, ma provvede comunque a segnalare l’anomalia, ponendo pari ad uno il bit Cell Loss Priority (clp) dell’header. Ciò fa si che la cella divenga scartabile [1428]  [1428] Alcune classi di traffico pongono clp=1 già in partenza, sia per una capacità indipendente di risolvere situazioni di perdita di dati, sia per la diversa natura dei dati che possono inviare, come ad esempio una codifica di segnale in cui alcuni dati posso essere interpolati, mentre altri no. Al contrario, alcune sorgenti confidano molto nel rispetto del proprio clp=0, come ad esempio nel caso in cui queste inviino pacchetti di dati ben più grandi delle celle atm, e che sono di conseguenza frammentati in molte unità, ed in presenza di una sola cella mancante, devono ritrasmettere l’intero pacchetto. In quest’ultimo caso, sono state elaborate strategie di scarto precoce (early discard) di tutte le celle di un pacchetto, per il quale si è già verificato lo scarto di una cella componente. in caso di congestione in altri nodi. Un ulteriore campo dell’header, il Payload Type (pt), può infine ospitare una segnalazione in avanti, che manifesta il fatto che la cella in questione ha subito congestione.

23.2.5 Indirizzamento

I nodi di una rete atm sono identificati da un indirizzo di 20 byte, di diverso significato nei casi di reti private o pubbliche, come indicato dal primo byte (afi). Nel primo caso, detto formato nsap [1429]   [1429] Il formato nsap si ispira al Network Service Access Point dell’OSI, e se ne differenzia per aver fuso i campi Routing Domain e Area in un solo campo ho-dsp, per il quale si è adottata una gerarchia di instradamento basata su di un prefisso mobile, in modo simile al cdir dell’ip., il dcc o l’icd sono assegnati dall’ISO, e l’indirizzo del nodo è
Rete Privata
AFI ICD/DCC HO-DSP   ESI   SEL
Rete Pubblica
AFI        E.164         HO-DSP   ESI   SEL
disposto nei 10 byte indicati come High-Order Domain Specific Part (ho-dsp). I sei byte dell’End System Identifier (esi) sono forniti dal dispositivo connesso ai bordi della rete, e coincidono con il suo indirizzo Ethernet: in tal modo la rete comunica un prefisso che identifica il nodo di ingresso, ed il dispositivo lo associa al proprio esi per forgiare il proprio indirizzo completo. Infine, il byte sel può essere usato per multiplare più entità presso il terminale, ed è ignorato dalla rete.
Nel caso di rete pubblica, il campo ho-dsp è ristretto a 4 byte, e gli 8 byte di e.164 contengono un indirizzo appartenente alla numerazione telefonica mondiale.

23.2.6 Strato di adattamento

Come mostrato in tab. 23.1, l’aal è suddiviso in due componenti, Segmenting and Reassembly (sar) e Convergence Sublayer (cs); le funzioni di quest’ultimo sono ulteriormente ripartite tra una Common Part (cpcs) ed un Service Specific cs (sscs).
Il compito di aal è quello di generare i 48 byte del payload per le celle atm a partire dalle sdu ricevute, e di ricomporre queste ultime in ricezione, a partire dal risultato della loro demultiplazione operata (in base alle etichette vpi/vci) dallo strato atm ricevente. Mentre il sar si interfaccia con lo strato atm, il cs interagisce con i protocolli superiori, e le esatte operazioni svolte dipendono dalla natura del traffico trasportato: la fig. 23.14 mostra quattro diverse situazioni.
A B C D
servizio isocrono ritardo variabile consentito
bit rate costante bit rate variabile
con connessione senza connessione
 AAL 1  AAL 2  AAL 3/4 o 5  AAL 3/4 o 5
Figure 23.14 Classi di servizio della rete ATM
La classe A è un classico caso cbr, ed in tal caso si adotta un aal di tipo 1 in cui lo strato cs è assente, ed il sar utilizza il primo dei 48 byte di cella per inserire informazioni di controllo sull’ordine di consegna, ed è di ausilio al recupero della temporizzazione di sorgente presso la destinazione.
La classe B (aal 2) individua sorgenti multimediali a pacchetto, mentre per la C (aal 3/4 o 5) siamo più tipicamente in presenza di una connessione dati a circuito virtuale. In questa categoria rientra il trasporto di collegamenti X.25 e frame relay, sia di tipo abr che ubr. Lo stesso tipo di aal (3/4 o 5) è infine usato anche per la classe D, in cui rientra pienamente il trasporto di traffico ip su atm.
Quando il cs di aal 3/4 riceve una sdu (di dimensione massima 216 − 1) dagli strati superiori, la allinea ad un multiplo di 32 byte, e vi aggiunge 32 byte in testa ed in coda con informazioni di lunghezza e di controllo di integrità. La cs-pdu risultante è passata al sar, che la suddivide in blocchi di 44 byte, a cui ne aggiunge 2 in testa e due in coda [1430]   [1430] Questi ultimi 4 byte contengono l’indicazione (2 bit) se si tratti della prima, ultima od intermedia cella di una stessa cs-pdu, la lunghezza dei dati validi se è l’ultima (6 bit), un numero di sequenza (4 bit), un controllo di errore (10 bit), ed una etichetta (10 bit) che rende possibile interallacciare temporalmente le celle di diverse cs-pdu., e completa così la serie di 48 byte da passare allo strato atm. Al contrario, il sar dell’aal 5 suddivide la cs-pdu in blocchi da 48 byte e non aggiunge informazioni [1431]   [1431] In questo modo si risparmiano 4 byte ogni 48. Ora però è indispensabile che le celle arrivino in sequenza, e non è più possibile alternare diverse cs-pdu., demandando il riconoscimento dell’ultima cella di una stessa cs-pdu ad un bit del campo pt presente nell’header di cella atm. D’altra parte, la lunghezza della cs-pdu dell’aal 5 è multipla di 48 byte, aggiungendone un numero appropriato, oltre ai 64 byte di intestazione (ora posta in coda), in cui ora sono presenti anche 8 bit di informazione da utente ad utente.

23.2.7 IP su ATM classico

Allo stesso tempo in cui si diffonde l’uso di atm tra gli operatori di tlc, il tcp/ip emerge come lo standard comune per l’interconnessione tra elaboratori. Sebbene il tcp/ip si appoggi ad Ethernet in area locale, per i collegamenti a lunga distanza [1432]   [1432] Quando la distanza tra i nodi oltrepassa dimensioni di un edificio, si parla di Campus Network o di Wide Area Network (wan), ed a volte è usato il termine Metropolitan Area Network (man) per estensione cittadine. Per estensioni ancora maggiori si parla di reti in area geografica. l’atm presenta indubbi vantaggi come la disponibilità di banda su richiesta, la coesistenza con il traffico di tipo diverso, l’elevata efficienza della commutazione, e la possibilità di raggiungere diverse destinazioni. Una prima soluzione, subito scartata, fu quella nota come peer model, in cui i nodi atm possiedono un indirizzo ip, ed usano i protocolli di routing ip. Atm risulta così appaiata alla rete ip, ma ciò complica la realizzazione dei nodi atm, ed il metodo non si generalizza per protocolli diversi da ip.
L’alternativa seguita, detta overlay model, vede atm come uno stato di collegamento su cui opera l’ip, che si comporta come se si trovasse su di una lan. In particolare, solo i nodi di frontiera tra ip ed atm prendono un doppio indirizzo, ed individuano una Logical Subnet (lis) definita da uno stesso prefisso ip ed una stessa maschera di sottorete. Con riferimento alla figura che segue,
figure f6.30.png
quando il router di partenza vuole contattare il nodo di destinazione, trova (1) prima l’ip del router di destinazione, e quindi invia una richiesta arp al server atmarp presente nella lis [1433]   [1433] Tutti i nodi della lis hanno configurato manualmente l’indirizzo atm del server atmarp., che risponde comunicando l’indirizzo γ, il quale è così risolto (2). A questo punto si può instaurare una vcc con B mediante la segnalazione atm (3), ed effettuare la comunicazione (4). Una tale soluzione è nota come vc multiplexing, ed i dati sono incapsulati direttamente nella cpcs-pdu di aal5. In ricezione, l’etichetta vpi/vci è usata per consegnare il pacchetto al protocollo di strato superiore che ha realizzato la connessione atm. D’altra parte, questa elaborazione deve avvenire a diretto contatto con aal5, e ciò preclude la possibilità di interlavoro con nodi esterni alla rete atm.
Nel caso in cui sia antieconomico creare un gran numero di vc, o se si dispone unicamente di un pvc [1434]   [1434] Un vc permanente collega solamente una coppia di nodi, ed in tal caso è possibile anche fare a meno del server atmarp, in quanto un pvc è configurato manualmente. Nei fatti, questo è l’uso più diffuso del trasporto ip over atm, ed è tipicamente utilizzato per collegare sedi distanti di una stesso sistema autonomo, eliminando la necessità di sviluppare in proprio un impianto di tlc tra le sedi., il pacchetto ip viene incapsulato in un header llc ieee 802.2 prima di essere consegnato all’aal5. In tal modo, il router ricevente esamina l’header llc del pacchetto ricevuto dal nodo atm di egress, per consegnare il pacchetto al protocollo appropriato, realizzando così un trasporto multiprotocollo su atm.

23.2.8 LANE, NHRP e MPOA

Discutiamo qui brevemente ulteriori possibilità di utilizzo di atm come trasporto ip, ma a cui verosimilmente sarà preferito l’mpls.
Mentre l’approccio classico aggiunge un substrato tra ip ed aal5, per così dire esterno alla rete atm, l’approccio lane (lan Emulation) ne aggiunge uno esterno alla rete ip, che crede di avere a che fare con una lan ethernet. In questo caso anziché una lis, si definisce una Emulated lan (elan), il cui esatto funzionamento prevede diversi passaggi [1435]   [1435] La emulazione di una lan da parte della rete atm è possibile dopo aver definito per ogni elan un lan Emulation Server (les) a cui ogni lan Emulation Client (lec) si rivolge per conoscere l’indirizzo atm di un altro lec, a partire da suo indirizzo mac (la traduzione da ip a mac è già avvenuta tramite arp a livello ip). In una elan deve inoltre essere presente un dispositivo Broadcast and Unknown Server (bus) che diffonde a tutti i lec i pacchetti broadcast Ethernet (come ad es. le richieste arp), e che viene usato dai lec che devono inviare un broadcast. Infine, occorre un lan Emulation Configuration Server (lecs) che conosce, per ogni elan della rete atm, l’elenco dei lec, del les e del bus.
All’accensione di un lec, questo contatta il lecs (conoscendone l’indirizzo atm, oppure su di una vcc ben nota, o tramite segnalazione atm) per apprendere gli indirizzi atm del proprio les e del bus. Quindi, registra presso il les la corrispondenza tra i propri indirizzi mac ed atm. Quando un lec desidera inviare dati ad un altro lec, dopo averne risolto l’indirizzo atm interrogando il les, incapsula le trame ip con un header llc ieee 2 proprio come nel caso classico.
.
Sia nel caso classico che in quello lane, se due router ip sono su due lan (lis o elan) differenti (con prefissi differenti) la comunicazione tra i due deve necessariamente attraversare un terzo router ip, anche se esiste un collegamento diretto tra i primi due, tutto interno alla rete atm. La situazione è illustrata nella figura seguente, per il caso classico. Come possiamo notare, i router di partenza e di destinazione potrebbero dialogare direttamente tramite la rete atm, diminuendo il carico di traffico della stessa, e risparmiando al router intermedio il compito di riassemblare e disassemblare i pacchetti ip in transito, oltre a riclassificarli ai fini del routing. Se
figure f6.31.png
i server atmarp delle due lis possono scambiarsi le proprie informazioni, il router di partenza può arrivare a conoscere l’indirizzo atm di quello di destinazione, e creare un collegamento diretto. Lo scambio delle corrispondenze <ind. ip; ind. atm> avviene per mezzo del Next Hop Resolution Protocol (nhrp) tra entità indicate come nhrp Server (nhs), che possono appartenere ognuno a più lis, e che instaurano tra di loro un meccanismo di passa-parola [1436]   [1436] I nhs risiedono su dispositivi che sono anche router ip, e che quindi mantengono aggiornate le tabelle di instradamento che indicano il prossimo salto (next hop) verso destinazioni ip. Le richieste di risoluzione atmarp per un certo indirizzo ip sono instradate mediante queste stesse tabelle, giungendo di salto in salto fino al router-nhs appartenente alla stessa lis dell’ip di destinazione, che conosce la risposta. Quest’ultima ripercorre all’indietro il percorso fatto dalla richiesta, fino alla sorgente. I router attraversati dal passa parola, ricordano (per un pò) le risposte trasportate, riducendo il traffico nhrp., per rispondere alle interrogazioni che ricevono. L’applicazione di un meccanismo in parte simile, porta nel caso delle elan alla definizione del Multi Protocol over ATM (mpoa [1437]   [1437] Il metodo si basa su di un meccanismo indicato come flow detection, attuato dal ruoter ip-atm prossimo alla sorgente, che è in grado di accorgersi di traffico non sporadico diretto verso una medesima destinazione. Questo router impersona allora un mpoa Client (mpc), ed interroga un mpoa server (mps) per conoscere l’indirizzo atm della destinazione, in modo da creare un collegamento diretto. Ogni mps serve una o più elan, e gli mps comunicano tra loro mediante il nhrp.
L’mpoa realizza la separazione tra il calcolo dell’instradamento e l’inoltro dei dati. A differenza di un ruoter tradizionale, che svolge entrambi i compiti, l’mpc svolge solo l’inoltro verso l’indirizzo atm di destinazione, mentre quest’ultimo è fornito dall’mps, che si comporta quindi come un route server.
).

23.2.9 MPLS

Il Multi Protocol Label Switching (mpls) è un metodo di realizzare una trasmissione a circuito virtuale su reti ip, la cui architettura è descritta nella rfc 3031 dell’ietf, e che verrà esposto meglio in una prossima edizione. Qui illustriamo i legami che mpls presenta con atm.
Lo sviluppo di mpls ha origine dalle iniziative industriali tese a realizzare router Internet economici di prestazioni elevate, e capaci di gestire la banda in modo appropriato. Lo ietf ha ricevuto il compito di armonizzare in una architettura standardizzata i diversi approcci, basati sul principio di inoltrare i pacchetti in base ad una etichetta (label) impostata dal primo router della rete, proprio come avviene in atm. Dato che erano già disponibili i dispositivi hardware per realizzare i nodi di switching atm, i primi prototipi hanno semplicemente utilizzato tali switch sotto il diretto controllo di un router IP, collegato ad altri simili tramite la rete atm. L’mpls è tuttavia più generale, sia verso l’alto (è multiprotocollo in quanto si applica oltre che ad ip, a qualunque altro strato di rete) che verso il basso (funziona indifferentemente dall’implementazione dello strato di collegamento, sia atm, ethernet od altro).
La label apposta dal primo mpls Router (lsr) dipende dalla destinazione ip del pacchetto; diverse destinazioni possono coincidere con una sola Forwarding Equivalence Class (fec) [1438]   [1438] Nel routing IP tradizionale, una fec coincide con l’instradamento individuato dal longest match., identificata da una singola label. Tutti i pacchetti di una stessa fec sono inoltrati verso il medesimo next hop, indicato dalla tabella di routing, indicizzata dalla label [1439]  [1439] Nel routing ip convenzionale, per ogni router, la tabella di routing deve essere esaminata per intero per ogni pacchetto, alla ricerca del longest match tra le regole presenti.. Nella stessa tabella, si trova anche la nuova label da assegnare al pacchetto, prima di consegnarlo all’lsr seguente. In tutti i lsr successivi, il pacchetto non è riclassificato, ma solo inoltrato verso il next hop con una nuova label come ordinato dalla tabella di routing. Pertanto, è il primo lsr a decidere tutto il tragitto, ed i pacchetti di una stessa fec seguono tutti lo stesso Label Switched Path (lsp). In tal modo gli switch possono essere più semplici, si possono stabilire instradamenti diversi per una stessa destinazione [1440]   [1440] Il routing ip tradizionale opera su di una base hop-by-hop, e per questo non può tenere conto della provenienza. Quando due pacchetti per una medesima destinazione passano da uno stesso router, proseguono per lo stesso percorso. in base al punto di ingresso, così come le fec posso essere rese dipendenti non solo dalla destinazione, ma anche da altri parametri, come la classe di servizio richiesta.
L’associazione tra label e fec (ossia il next hop per i pacchetti con quella label) è stabilita dal lsr di destinazione [1441]  [1441] Infatti, è la label del pacchetto ricevuto che determina il next hop, e quindi è quest’ultimo a definire la semantica della label presso i propri vicini., e cioè un lsr indica agli lsr dai quali si aspetta di ricevere traffico, quale label usare in corrispondenza delle fec per le quali conosce l’instradamento. Dato che la conoscenza di un istradamento è anche il prerequisito sulla cui base sono annunciate le informazioni di routing hop-by-hop in Internet, il Label Distribution Protocol (ldp) può essere vantaggiosamente associato ai protocolli di distribuzione delle informazioni di routing già esistenti (es. bgp). Le associazioni tra fec e label si propagano dunque fino ai nodi di ingresso, realizzando un reticolo di “alberi” di lsp, costituiti dagli lsp definiti da una stessa fec, e che convergono verso uno stesso egress a partire da diversi ingress. Nel nodo in cui più lsp si riuniscono, è possibile effettuare il label merging assegnando la stessa label ai pacchetti uscenti, riducendo così la dimensione delle tabelle di routing.
L’etichetta label su cui si basa l’mpls può genericamente consistere in un incapsulamento della pdu dello strato di rete, prima che questa sia passata allo strato di collegamento. Quando i lsr sono realizzati mediante switch atm, la label è efficacemente realizzata usando la coppia vpi/vci, realizzando i lsp come delle vcc. In questo caso però, sorgono problemi nel caso in cui si debba effettuare il merge di più lsp relative ad una stessa fec, che passano da uno stesso atm-lsr. Infatti, se un nodo adottasse in uscita una stessa label-vcc per differenti vcc entranti, le celle in cui sono segmentati i pacchetti ip, ed ora con uguale label-vcc, si alternerebbero, rendendo impossibile il riassemblaggio dei pacchetti. Per questo motivo, mpls può operare anche con lsr che non permettono il merging, e che possono quindi essere utilizzati assieme ad altri che ne sono capaci; in tal caso, l’lsr non-merging non è notificato automaticamente delle associazioni fec-label, ma gli viene comunicata una (diversa) label ogni volta che ne chiede una (da associare ad una fec), usando così più label del necessario. Una alternativa è quella di codificare la fec mediante il solo vpi, ed usare il vci per indicare il nodo di partenza. In questo modo, il merging è per così dire automatico, senza problemi di alternanza temporale delle celle di diversi pacchetti ip, ed il metodo può essere applicato se è possibile coordinare l’assegnazione dei vci tra sorgenti diverse, e se il numero delle label non oltrepassa la capacità di indirizzamento.
L’esposizione svolta è volutamente semplificata, e trascura per comodità alcune importanti caratteristiche di mpls.
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