DLSw技术白皮书-20011009-C.doc

资料编码资料编码由下发资料的责任人在下发资料时制定。资料编码规定参见公司160号文件。产品名称产品名称要具体到机型，如果资料与产品无关，可以不填。使用对象数通工程师产品版本产品的版本最好具体到日期，如：“V610R002.228”，如果资料与产品版本无关，可以不填产品版本。编写部门华为北研资料版本新拟制的资料版本号为V1.0，资料修改后版本号为V1.1或V2.0（根据修改程度而定。DLSw技术白皮书拟制:华为北研日期：2001-10-09审核:日期：审核:日期：批准:日期：华 为 技 术 有 限 公 司版权所有 侵权必究修订记录用于说明对文档加附页或文档版本升级时对文档的改动情况，一般设计类文档需要日期修订版本描述作者目 录目录的样式请选择目录，否则，“目录”两个字也会出现在目录中。目录不要删除，新文档写好后，或资料排版完成后，将鼠标放在目录上，点鼠标右键，选择“更新目录”，目录的内容会自动更新。一、DLSw概述1二、DLSw的原理说明5三、DLSw的典型应用和配置方法9 华为技术DLSw技术白皮书DLSw技术白皮书1.1 一、DLSw概述DLSw（Data Link Switch数据链路交换协议）它是Advanced Peer-to-Peer Networking (APPN) Implementers Workshop (AIW)研制用来实现通过TCP/IP传输SNA的一种方法。图1-1 传统的SNA网络结构图1-2 APPN网络结构我们知道，SNA（System Network Architecture系统网络结构）是IBM公司70年代开发的IBM专有的网络结构。 在TCP/IP协议流行以前，它曾是网络世界的主宰，许多企业都采用SNA来建立自己的网络。如图1-1所示，传统的SNA网络采用树状的、分层的网络结构，通常以IBM大型机作为网络的核心。这种网络的优点是易于管理，具有确定性并提供有保证的响应时间，它的可靠性和效率在当时都是非常出色的。但是这种网络结构比较固定，缺乏必要的灵活性，无法适应复杂多变的组网需求，也无法利用智能网络设备的性能。随着网络技术的发展，以APPN（Advanced Peer-to-Peer Networking）技术为基础的新一代SNA网络结构诞生了。如图1-2所示，它支持对等的网络结构，使得网网络有了足够的灵活性。 此外它还提供了路由功能，提供了诸如HPR（High Performance Routing高性能路选）等特性，增加了网络的性能和可靠性。不过，这些优点是以其配置管理的复杂性为代价的，合理有效构建一个有APPN特性的SNA网络并保证其正常运行对网络管理员来说往往是一项艰巨的任务。SNA链路控制层支持多种传输介质，每一种介质都是针对特定设备和用户需求的。这些介质包括：主机通道（CIP）、SDLC、X.25、Token Ring等。一个标准的SNA主机通道采用DMA（Direct-Memory-Access）技术通过一条多芯电缆提供一个并行的数据通道，连接其他的主机或通讯控制机。每条电缆的长度可以是数百英尺，传输数率3到4.5Mbps。IBM的企业主机连接系统（ESCON）提供更高的传输数率和更远的传输距离。ESCON以光纤为媒介支持点对点连接，距离可达数公里，数率18Mbps。SDLC （Synchronous Data Link Control同步数据链路控制）被广泛的应用在SNA网络互连、广域网连接等领域中。X.25网络在广域网中已经有很长的历史了。通常的当X.25被用来连接两个SNA节点时是当作一条单链路来使用的。SNA把X.25作为访问协议，X.25把SNA节点作为两个相邻的节点。通过X.25连接SNA节点SNA需要X.25所没有的链路控制协议，所以需要扩充一些特殊的链路控制协议，例如：QLLC（Qualified Logical Link Control）、ELLC（Enhanced Logical Link Control）等。Token Ring是SNA在局域网中最主要的传输介质，采用LLC2 （Logic Link Control Type 2逻辑链路控制协议类型2）作为链路层协议。除了上面提到的这些介质以外，SNA还可以利用目前广泛流行的一些传输介质，例如：Ethernet、FDDI、桢中继等。其中Ethenet也采用LLC2。图1-3显示了几种主要传输介质在SNA中的应用。图1-3 几种主要传输介质在SNA中的应用随着TCP/IP协议的流行，现在网络的骨干都运行TCP/IP协议。一个企业新的网络构架基本也都是以TCP/IP网络为基础，TCP/IP成了互联网的标准。可是，现在还有许多以S390等IBM大型机为中心的旧的网络，采用的是SNA网络协议。由于SNA本身无法和TCP/IP兼容，它们变成了网络海洋中的一个个SNA孤岛，它们之间无法通讯。显然为SNA再建立一套专有的骨干网络是不现实的，而放弃已有的SNA设备和应用也是不经济的。这样，为了保护用户已有的投资，迫切需要一种能够在TCP/IP网络上传输SNA的技术，在SNA孤岛之间建立一座座桥梁。 为此专家们提出了许多实现SNA Over IP的方案，包括STUN（Serial tunneling串行隧道）、RSRB（Remote Sourec Routing Bridge远程源路由桥）和DLSw。图1-4 STUN示意图图1-5 RSRB示意图图1-6 DLSw示意图从图1-4可以看出，STUN是专为SDLC量身订做的，它通过建立一条TCP隧道，实现了SDLC协议跨IP的透传，从而实现了SNA Over IP的功能。其优点是功能简单可靠，缺点是只能支持SDLC到SDLC的工作方式，即两端的SNA设备必须都采用SDLC接入，且工作模式相同。RSRB是从SRB发展起来的，它可以把本地LLC2链路层上的连接按照MAC地址的匹配原则桥接到TCP通道上，从而实现LLC2协议跨IP的传输。从图1-5可以看出，它可以支持Token-Ring和以太网两种接入方式。由于它是通过简单的扩展SRB的功能实现的，所以同SRB一样具有跳数的限制。同时，由于采用透传的方式工作，它对时延比较敏感，当网络时延较大时往往难以建立SNA会话。DLSw是在RSRB的基础上发展起来的。它克服了RSRB的局限性，是一种相当灵活的SNA Over IP的解决方案。从功能上来说，DLSw函盖了STUN和RSRB的应用范围，并且提供了不同链路层媒体之间的转换特性。事实上，它已经成为解决SNA Over IP的最主要的技术。1.2 二、DLSw的原理说明DLSw是一种SNA Over IP的技术，其基本原理如图2-1所示：图2-1 DLSw工作原理示意图DLSw路由器将本地LAN上SNA设备的LLC2格式的帧转换成可封装在TCP报文中的SSP帧，通过TCP通道跨越广域网送达远端；远端的DLSw路由器将SSP帧再转换成相应的LLC2帧，发送给对端SNA设备。 所有这些变化对SNA设备来说是透明的，在SNA设备看来，和自己相连的就是它在远端的SNA伙伴，它并不知道中间搁了两台DLSw路由器和一个IP网。从SNA协议栈来看，DLSw相当于工作在第二层链路层，而在路由器中，DLSw工作在传输层（TCP）之上。它一方面把从链路层收到的报文转换为SSP报文，再由TCP通道发出去；另一方面，它把从TCP通道得到的SSP报文转化为本地链路层协议报文，从链路层发出去。其工作层次见图2-2。图2-2 DLSw的网络层次图但DLSw同透明桥不同，它不是将原来的LLC2协议帧直接透传到对端，而是转换成SSP （Switch-to-Switch Protocol）协议帧来完成将原有数据在TCP报文中的封装。SSP协议并不提供路由功能，它在这里是作为一种SNA链路层协议之间交换的中介而存在的。DLSw可以把不同的链路层协议（如LLC2、SDLC、CIP）报文都转换成SSP报文，这样不同链路层协议通过这个中介完成转换。所以DLSw可以实现不同类型LAN之间的连接，这也正是其名字的由来。目前DLSw支持PU2、PU2.1、PU4类型的SNA节点以IEEE802.2的LLC2协议接入，同时也支持PU2和PU2.1类型的SNA节点以SDLC协议接入。采用SSP作为中间协议的另一个好处就是没有了跳数的限制。在一个LAN上确定一个SNA会话（Session）需要4个元素：本地的MAC地址、本地的SAP地址、对端的MAC地址和对端的SAP地址。SSP也正是采用这个4元组来定义一条DLSw虚连接的。对于采用SDLC协议接入的设备，DLSw通过为每一个SDLC PU提供MAC和SAP地址以完成上述的映射。图2-3 本地应答示意图DLSw的另一个优点是具有本地应答机制。从图2-2中我们可以看出，桥（RSRB）是在两个SNA设备之间建立一个端到端的连接，一个信息帧（Info）被传到对端路由器后，应答报文（RR）由对端SNA设备产生，通过IP网再传回来。这样，当IP网的时延较大时，应答报文就会超时，导致连接失败。而DLSw采用三段连接来构成一个SNA会话。应答报文确并不穿越IP网，只在LAN上传播，解决了链路控制的超时问题，同时，也减少了不必要的数据传输。图2-4 建立TCP通道过程示意图DLSw还有一个优点就是具有流控机制。当两端的SNA设备的数据传输率不同时，高速设备向低速设备发送数据时，低速设备会来不急接收而导致数据拥塞丢失。通过缓冲和流控机制，DLSw可以动态调整两端数据传输速度，保证了不会出现数据拥塞和丢失。DLSw工作时，首先要建立TCP通道。建立TCP通道的过程如图2-4所示。配置了DLSw的路由器监听自己TCP的2065端口，同时不停的尝试去连接对方的2065口。当两条TCP连接建立起来后，双方要进行性能交换，从自己的Client端向对方发送性能交换报文，通知对方自己支持的一些特性参数。收到对方的性能交换报文后，DLSw分析其合法性，记录对方的信息，然后向对方发送性能交换的响应报文。如果双方支持的特性是兼容的，响应报文中会有确认的信息，这样就完成了性能交换过程，建立了TCP通道；否则，性能交换失败，双方拆掉TCP连接，回到初试状态。RFC1975规定最终可以使用1条或2条TCP连接。如果双方都支持1条TCP连接，性能交换通过后，就由IP地址大的一方主动关闭1条连接，使用剩下的1条TCP连接进行双向的数据收发。否则，就保持2条独立的TCP连接，双方都从自己的Client端向对方发送信息。一个DLSw路由器可以同时和多个其他路由器建立TCP通道，以满足不同SNA连接的需要。建立了TCP连接后，就可以建立SNA会话了。我们知道，一条SNA会话被DLSw分成了三段，中间是TCP连接，两端是SNA的链路层连接。每条SNA会话在DLSw路由器中对应一条虚电路，正如在图2-2中的DLSw交换表示的那样。当路由器收到了一个来自链路层的报文时，根据4元组定位到虚电路，然后根据虚电路的状态进行相应的处理，对于信息帧，则通过TCP 通道送到对端的DLSw路由器；当路由器收到了一个来自TCP通道上的报文时，同样通过4元组定位，或者根据报文中的索引定位（通常信息帧是可以通过索引定位的，这个索引称为Circuit ID，在1台路由器中是唯一的），找到虚电路，再根据其状态进行处理。建立虚电路的过程如图2-5所示。图2-5 建立SNA虚电路过程示意图1.3 三、DLSw的典型应用和配置方法目前，DLSw已经有3代标准。最早的是RFC1443，然后是RFC1795的DLSw版本1，最新的是RFC2166的DLSw版本2。在实际应用中采用最多的是基于RFC1795的版本。在RFC1795中规定了DLSw建立虚电路的过程以及SSP协议的相关标准，没有SNA链路层的特性作出规定。SNA链路层的有着自己的标准，如Token-Ring和Ethernet上遵循IEEE802.2的LLC2标准；同步链路上有IBM制定的SDLC协议标准。华为公司的Quidway系列路由器和NetEngine系列路由器均支持DLSw特性。其实现标准依据RFC1795。目前支持Ethernet和SDLC两种SNA链路层接入方式。典型的DLSw应用一：SNA的SDLC方式接入组网方案图3-1 SNA的SDLC方式接入如图3-1所示，所要解决的是市中心的IBM AS/400和分理处的SNA设备的连接。通过Modem，市中心的Quidway3680和分理处的Quidway3640建立了IP连接，中心的IBM AS/400采用SDLC方式和Quidway3680连接，分理处的SNA设备也都采用SDLC方式接入Quidway3640。当所接的SDLC设备很多时，可以采用PSD共享器使多台SDLC设备共享一个同步串口。这种接入方式比较简单，可充分利用现有设备。同时，所采用的路由器是多协议路由器，又具备了很好的扩展性，以后新增的IP业务可以很方便的加到现有的网络框架当中。典型的DLS