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

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

本文主要討論現有的局域網如何通過ATM網絡來實現網間互連。通過ATM網絡建立的網間互連，在功能上可以與單個局域網中的功能相媲美，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。每個局域網與ATM網絡之間通過網間互連單元（IWU）進行了互通。這種網間互連不僅可以在MAC層（介質訪問控制子層）上進行（通過網橋），也可以通過路由器在網絡層上進行。

在ATM網上運行ip協議，在網絡層上實現網間互連。其優點是，可在各LAN子網上采用本地傳輸技術；其次是由于網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，在網絡層上使用路由器為各局域網提供了安全保護（防火干墻）。到達的數據報可以根據其源地址進行鑒別。在一個ATM網絡連接中可以包含由多個不同數據源送來的業務量，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或廣域網，而且預言，ATM技術遲早會取代局域網、網橋和路由器。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它還不大可能代替現有的局域 網，而且隨著局域網技術的迅猛發展，例如100Mbps以太網、千兆比特以太網或交換式局域網的出現，必將在很長一段時期內推遲ATM應用于的步伐。共享媒介式局域網技術已經擴展到廣域通信的范圍了，而且性能良好。網絡層協議（如IP協議）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）的結構圖。（a）圖描述了遠程局域網通過網間互連單元（IWU）實現網間互連的網絡結構；（b）圖描述了終端站上IWU和CLS上的協議堆，此圖假定IP是網絡協議。這種網間傳輸的實質是，IWU將無連接LAN的業務量傳送到某一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

現在讓我們來看一下從局域網A的主機發送一個數據包到局域網B的主機的數據傳遞過程。該數據報的報頭包含有通信雙方站點的源IP地址和目的IP地址。發送方主機的IP路由選擇功能識別，本地的IWU為轉接的第一站，然后該數據報被裝入一具MAC幀并送往此IWU。在這個IWU的IP層，數據報的目的地址告訴它應當進一步送到網絡的各一端。該IWU的IP層路由表確定了下一個轉接站是局域網B的IWU，然后數據報連同下一個IWU的IP地址一起被送到協議堆的下一層，即無連接的CLNAP協議（這是一個由ITU-T定義的協議，與X.25相似，但它是無連接的）。CLNAP協議負責把遠端IWU的IP地址轉換為一個等效的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數據報到達CLS時，CLNAP報頭的目的地址告訴它應該送往的下一個轉接站CLS。此CLNAP數據報和下一個轉接站CLS的E.164地址一起被送到AAL層，AAL層采用交換SVC/PVC方式將數據報傳送到下一個CLS。通過這種方法數據報從源IWU經主干網及一系列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。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別了。這和分組交換方式經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的無連接服務和ATM的面向連接的服務之間。協議地址的處理（從IP地址到ATM 地址的轉換，或相反）在IWU和CLS的CLNAP層中實現。利用Mil3公司設計的網絡模擬器OP-NET可模擬ATM主干網。

無連接的疊加網絡

傳統的局域網是無連接技術，而ATM是一種面向連接的技術，所以要實現網絡的互連必須考慮兩種技術之間的轉換，如通過在ATM主干網上采用無連接服務器（CLS）來實現。實際上，CLS的任務是完成局域網業務量的交換。這些CLS彼此間相互連接，并和負責局域網與主干網互連的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（CLON）。目前，大部分IWU均在網絡層上運行。

CLON的設計方案

CLS的結構

CLS節點既可以集成在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。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，決定下一個轉發節點并將信元送回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，實時通信業務量在ATM層進行交換，而短信息流（例如，數據庫查詢信息）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的數量及其拓撲局取決于無連接數據流量的大小，從源至目的地的數據流的方式，性能要求以及可靠性的考慮。可采用全網狀型、混合型、樹型、環型等拓撲結構。

地址的轉換

在ATM網上傳送IP的方案中，其核心是地址的轉換機制。從圖1的結構中可以看出，IP數據流的傳送以及IWU的轉發在端站處終止。當IP把一個數據報送到源IWU的CLNAP層時，CLNAP層必須把下一轉接站的IP地址轉換為等效的ATM（E.164）地址。由于大型網或公用網的IWU的數量經常發生變化，因此在大型網絡中地址的轉換必須是動態的。依據在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換服務器。在每一個域中，地址轉換功能可以高在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的規模很小時，一個服務器就足夠了。隨著CLON規模的不斷擴大，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內的所有相鄰的ＡＲＰCLS的ATM地址都成為每一個ARP CLS的配置參數。當一個IWU將下一轉換站的IP地址送到其下一層時，IWU就要查本地的高速緩存，將地址轉換為ATM地址。假如查不到，則應把此地址轉交給ARPＣＬＳ進行處理。假如該ＡＲＰ ＣＬＳ成功地完成地址轉換，則將轉換結果回送給源ＩＷＵ。假如ＡＲＰCLS 仍不能完成地址轉換，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，此地址轉換過程才會失敗。假如地址轉換成功，則轉換結果被回送源ＩＷＵ并更新其緩沖區。

以上的述的分布式地址轉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。如需要進行轉換的網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。

發送策略

重裝模式CLS

一個CLS節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傳輸方式。這種方式要求將來自分段組裝層（ＳＡＲ）的協議數據單元（ＰＤＵ）被重新組裝成為一個完整的ＣＰＣＳPDU，在送往下一轉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據報需要送到下一轉接站，便將攜帶下一轉接站的E.164地址的數據報再送回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 必須暫存在緩沖區中，直到所有的ＣＰＣＳ ＰＤＵ段全部到達為止。因此，每一個ＣＬＳ都會產生時延。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），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。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）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如何利用高速主干網進行網間互連的技術，并以IP協議為例講述了如何在網絡層實現這種互連。通過在主干網中使用無連接服務器解決了局域網的無連接傳輸和主干網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網的上一個分組交換疊加網。這種分組交換即可以在IP的數據報實現（重裝模式下），也可以在適配層實現（例如在SM-CLS模式下）。在SM-CLS模式下可以收到更好的效果。