LANE仿真原理和网络组成

以下内容摘自笔者的《网络工程师必读——接入网与交换网》一书：

1. LANE仿真基本原理

顾名思义，LANE（Emulated　LAN）的功能是在ATM网络上仿真LAN，所得的局域网称之为ELAN（Emulated LAN，仿真局域网）。LANE协议定义了仿真IEEE 802.3以太网或IEEE 802.5令牌环网的机制。LANE协议定义了与现有LAN给网络层提供的服务相同的接口，在ATM网络中传输的数据以相应的LAN MAC分组格式封装。
在ATM网上模拟传统局域网，通过ATM网将多个传统局域网和终端设备互联。在ATM网上构造新的局域网，这些局域网接点间的通信行为与传统局域网完全相同。局域网仿真对局域网隐藏了ATM交换结构，局域网终端感觉不到ATM网络的存在，因此无需修改终端设备的软硬件，就可以利用ATM网络的各种优点。

仿真协议主要在ATM主机和ATM LAN桥上实现。ATM LAN桥是局域网和ATM网间的转换器，采用ALL5协议对局域网数据作适配。它的作用是产生ATM信元，或重组ATM信元，恢复局域网的数据帧。ATM主机在ATM适配层与高层协议间加入局域网仿真功能，使ATM主机模拟传统局域网设备的行为，与局域网通信。ATM LANE是专为LAN接入而设置的，对传统IP终端而言，ATM网络就像是一个局域网，其中包含若干由路由器连接起来的IP子网。

在ELAN中，LANE协议为高层定义了与现有LAN相同的业务接口，这样，通过ATM网络传送的数据可仍以相应的LAN MAC信息包格式封装。LANE协议的这样一种解决方案，可使得ATM网络原来的所有方面，包括连接的建立、信元分割和重组（SAR）等都对结点完全透明，也就是说与ATM网络连接的LAN结点可以完全不必关心ATM网络中的以上这些操作。LANE使任何网络较高层协议不需要进行修改，就可在ATM网络上运行，因为LANE协议为网络层驱动程序提供与现有MAC协议相同的服务接口（如网络驱动器接口规范NDLS或开放数据链路接口ODI的驱动程序接口），不需要对这些驱动程序进行任何修改。

LANE协议规定了单个仿真LAN（ELAN）的运行，一个ATM上可以同时存在多个ELAN，每个ELAN仿真的是以太网，或令牌环网。LANE协议需要在以下两种ATM设备（这两种设备就是在上面所说的ATM LAN桥）上运行：

l ATM网络按口卡（NIC）
ATM NIC（也就是通常所说的ATM网卡）执行LANE协议，把LAN终端连接到ATM网络上（当然不是直接连接，而是要连接到下面将介绍的支持LANE协议的ATM局域网交换机，或者支持LANE协议的ATM路由器）。在连接的终端系统上，ATM网卡将为在ATM层上运行LAN高层协议提供服务接口。这样，连接在ATM网络的终端系统可以继续使用原来的高层网络协议进行通信，当然，连接到ATM网络中后，终端系统就可以享受到ATM网络自身所带的各种优势，如高带宽支持，灵活的广域网应用等。

l 网络互连和LAN交换设备
这类设备主要指连接ATM的局域网专用交换机和路由器，用于连接各种LAN结点，或通过支持LANE协议的ATM网卡连接到ATM网络的LAN终端系统，当然也可以直接连接安装有ATM网络卡的ATM主机系统。LAN设备连接在ATM局域网交换机和路由器上后，本质上就相当于在ATM网络与LAN网络之间的互联建立了一个桥梁，LANE协议就相当于一个桥接协议，它把LAN网络中设备的MAC地址改变为ATM地址，以便LAN设备连接到ATM网络后仍能被识别。

2. LANE网络组成

LANE 基于客户端/服务器模式（Client/Server），一个LANE服务器可对多个LANE 客户端。LANE支持多种协议（Multi-ProtocoloverATM，MPOA）传送，允许不同的LANE之间的互联；支持LAN中的无连接特性和单播、多播、广播传送。支持LANE的各个LANE客户（LEC）就是LANE协议的客户端，负责在ATM网络中运行LAN高层协议的就是LANE协议服务器（LE）。

LEC除了可以是一个通过支持LANE协议的ATM网卡连接到ATM网络的终端系统外，还可以是作为ATM主机代理的网桥和路由器。LEC为ELAN中的单个终端系统执行数据传送、地址分析和其它控制功能，同时还为自己与任何高层协议提供标准的服务接口。综合起来，LEC的主要功能有如下几个方面：

l 实现局域网的MAC帧和ATM信元地址的相互转换；
l 保存MAC地址、ATM地址和VPI/VCI的对应关系表；
l 与局域网仿真服务器共同完成地址解析功能；
l 启动信令建立ATM虚连接，为传送数据提供通路；
l 与ATM层管理接口，实现管理功能。

与ELAN接口的ATM网卡，或ATM 局域网交换机在每个连接的ELAN上支持一个LEC，也就是说，LEC可是单一个LANE客户机，也可以是一个ELAN网络。而且每个LEC由一个独立的ATM地址来标识。
LANE服务器从功能上可以划分为三种：

l 局域网仿真服务器（LANE Server，LES）
LANE服务器负责为成功的操作仿真LAN提供必需的控制功能。LES服务器可以在连接到ATM的服务器、路由器或交换机上实现，可以通过网络集中或分散。
LES服务器管理申请加入VLAN 的LEC客户机。LES服务器也注册MAC地址，并将MAC地址分解为ATM地址。当LEC客户机加入仿真LAN（ELAN）后，就与LES服务器一起注册它的LAN目的地址，将MAC地址映射为ATM地址。

LES服务器在它的ELAN上为所有的LEC客户机保持MAC 到ATM的地址变换。例如，如果一个LEC客户机需要传输点对点数据，它会产生一个对LE服务器的LE-APR请求。LE-APR协议将LEC客户机的MAC目的地址分解为ATM地址。LES服务器通过传送LE-APR响应直接响应LEC客户机的请求，或者将请求向前传送到其它的LEC客户机以使其能够直接响应该请求。在接收到LE-APR响应后，LEC客户机用该响应所包含的ATM目的地址建立到ELAN网络中目的客户机的连接，并使用UNI信号。建立ATM连接后，LEC客户机就开始数据传输。一个ELAN中只有一个LES。

l 广播与未知地址服务器（Broadcast&&UnknownServer，BUS）
当源LEC客户机不能将MAC地址解析为ATM地址时，BUS负责转发包含点对多点MAC地址（群地址、广播地址和功能地址）的数据，也就是仿真传统LAN的广播机制，在LEC间直接链路建立前单播LEC数据。LEC客户机将所有的广播业务、点对多点业务和未解析的MAC/ATM地址业务转发到BUS。BUS将点对多点数据传送到每个已与BUS建立连接的客户机，通过这种方式仿真IEEE 802x 局域网的广播性能。一个ELAN中也只有一个BUS。

每个LEC在ELAN上只与一个BUS相连，但在一特定的ELAN上可能有多个BUS，它们以厂商确定的方式通信和协调。LEC连接的BUS由自己专有的一个ATM地址标识，连接在LES的BUS，其ATM地址与广播MAC地址相关联，映射关系通常在LES中配置。LECS通过将各个LANE客户机分配到ELAN相应的LES，把客户机指定给特定的ELAN。

l 局域网仿真结构服务器（LANE Configuration Server，LECS）
ATM网络中可以连接多个ELAN，如果连接了多个ELAN，则需要配置LECS。LECS保存了各个LANE的结构信息，将LEC配置到ELAN中。负责维护一个ATM网络中多个ELAN内的LEC、LES和BUS的配置信息，为每个LEC提供其所属LES的ATM地址。每个管理域只有一个逻辑LECS，为本域中所有的ELAN服务。
以上这三个服务实体可以各自存在，但通常位于同一设备。