第十七章

區域網路仿效

(LAN Emulation)

ATM 網路要發展成功有一個很重要的決定因素就是目前已經在傳統網路上開發完成的軟體是否能很方便的連上ATM。如果答案是否定的，則 ATM 網路將叫好不叫座，無法成為下一代高速網路的主流。為了讓在傳統網路上開發完成的軟體能直接在 ATM 網路上執行或是很方便的連上ATM 網路，ATM 論壇 (ATM Forum) 於是制定了「區域網路仿效」(LAN Emulation，簡稱 LE) 的標準。所謂區域網路仿效是指 ATM 網路必須提供具有模仿傳統區域網路 (如 Ethernet, Token-ring, FDDI 等等)通訊協定功能的軟體，使得當原先在傳統網路上執行的應用軟體移植到 ATM 網路上的工作站時仍然可以執行而不必知道 ATM 網路的存在。也就是提供所謂的「通透性」(transparency) 服務。有了這種服務，一些已經在區域網路上發展好的應用軟體就可以很容易的與 ATM 網路相連接而不必再針對 ATM 網路重新設計界面程式等等。

需要區域網路仿效功能的主要原因是 ATM 網路與現存的區域網路有許多差異。例如：

ATM 網路採用「連線導向」(connection-oriented) 通訊協定，而一般區域網路 (如 Ethernet, Token-ring, FDDI 等等) 則採用「非連線導向」(connectionless) 通訊協定。也就是說，ATM 網路上的任何二個工作站在通訊之前必須先建立連線，而一般區域網路上的工作站則直接將訊框送入網路中。為了達到通透性的功能，ATM 網路就必須為一般的訊框建立連線。

一般區域網路具有「媒介分享」(shared medium) 的特性。所有在網路上的工作站都共同使用唯一的傳輸媒介。這使得在區域網路上很容易做到「群播」(multicast) 及「廣播」(broadcast) 的功能。也就是說，區域網路上的工作站只要將欲傳送訊框之目的地位址設為「群播位址」或「廣播位址」即可達到群播或廣播的目的。相反的，ATM 網路具有「媒介專用」(dedicated medium) 的特性。每一個接在交換機上的工作站都有自己專用的傳輸媒介。為了讓連在 ATM 網路上的同類型區域網路之間可以直接使用群播及廣播的功能，在 ATM 網路上也必須提供群播及廣播的功能。

一般區域網路中的「網路區段」(network segment) 是依照網路實際連接的架構來分隔。例如路徑器上每一個埠所延伸出去的網路常被設為一個網路區段，而由橋接器所連接的網路（即橋接網路）也被設為一個網路區段。相反的，整個 ATM 網路基本上是屬於同一個網路區段。不過為了提升網路的整體效率，我們可以在邏輯上將整個網路分隔為若干個網路區段，每一個網路區段稱為「虛擬區域網路」(Virtual LAN，簡稱 VLAN)。屬於同一個虛擬區域網路上的工作站都有相同的「群體位址」。

一般區域網路的工作站採用 MAC 的定址方法，與網路的實際架構無關。ATM網路的定址方法則採用 ISO 標準的 NSAP (Network Service Access Protocol) 模式。

由於 ATM 網路與傳統之區域網路有顯著的差異，因此為了達到區域網路互連（通透性）及軟體適用的目標，ATM 網路必須提供區域網路仿效的功能。

ATM 網路與傳統網路互連的方法有二種：骨幹式與綜合式。所謂骨幹式(backbone approach) 是指 ATM 網路扮演傳統區域網路互通時的骨幹角色，如圖17-1 所示。在這種架構下 ATM 網路提供高速的骨幹網路以取代目前較慢速的廣域網路。工作站仍然連接在傳統網路上而依靠橋接器 (bridges) 與 ATM 網路連結。經由橋接器的運作，在不同區域網路上的工作站可以透過 ATM 網路互通。這是讓傳統網路「上」ATM 網路最簡單的方法。所有已開發的軟體依然在傳統區域網路上執行，不須做任何修改。其缺點是需要較多頻寬的伺服器仍然留在原來的傳統區域網路上，使得傳統網路上頻寬不足的問題仍然存在，並沒有因為連上 ATM 網路而獲得好處。除此之外，此種架構尚有二個問題要解決：(1)位址轉換(address resolution), (2)廣播/群播 (broadcast/multicast)。位址轉換問題是指當橋接器收到一個區域網路上傳送的訊框時會依據其上的目的地位址(destination MAC address) 判斷該過濾 (filtering) 或轉送(forwarding)。若是該轉送則必須將之傳送給遠端的橋接器（可能存在許多個），當然在傳送之前必須先將橋接器之間的連線建立起來。而要建立連線就得知道遠端橋接器的 ATM 位址 (ATM address)。因此，橋接器有將 MAC 位址轉換成 ATM 位址的問題。廣播/群播問題是指在傳統橋接網路 (bridged LAN)中橋接器並不過濾廣播或群播訊框。為了保持此項特性，橋接器必須跨過 ATM 網路將廣播/群播訊框傳送給所有的遠端橋接器。這牽涉到橋接器之間如何建立具有廣播性質的連線。

圖17-1 ATM 網路扮演骨幹網路角色

所謂綜合式連結方法是指工作站可以直接連上 ATM 網路而傳統區域網路與ATM 網路間則使用路徑器 (routers) 或橋接器連結，如圖17-2 所示。在這種架構下直接連上 ATM 網路的工作站（如伺服器）可以享受到 ATM 網路提供之大量且專屬的頻寬，對於須較多頻寬的伺服器來說實有立竿見影的效果。位於傳統網路上的客戶端 (clients) 則可以經由路徑器與伺服器通訊。伺服器移到 ATM 網路上雖然可享受到專屬頻寬的好處卻也面臨移植的問題：原先在傳統網路上發展的應用軟體通常認為其下層為該區域網路之驅動程式（如 Ethernet driver, FDDI driver 等等），移到 ATM 網路上後其下層變成 ATM 通訊協定（AAL)。應用軟體可能必須修改界面程式才能連上 ATM 網路。除此之外，此種架構也有二個問題要解決：(1)位址轉換(address resolution), (2)廣播/群播 (broadcast/multicast)。位址轉換問題是指當路徑器收到一個區域網路上傳送的封包（如 IP datagram) 時會依據其上的目的地位址(destination IP address) 判斷該目的地工作站是否與路徑器直接相連，若是則將該封包直接送給目的地工作站，否則必須轉送給另外一個路徑器。無論是哪種情況，在傳送之前都必須先將連線建立起來。而要建立連線就得知道工作站（或路徑器）的 ATM 位址 (ATM address)。因此，路徑器有將網路層位址（如 IP, IPX 等等）轉換成 ATM 位址的問題。廣播/群播問題是指路徑器並不過濾網路層之廣播或群播封包（如 IP Multicast datagram)。為了保持此項特性，路徑器必須跨過 ATM 網路將廣播/群播封包傳送給其他的路徑器。這也牽涉到路徑器之間如何建立具有廣播性質的連線。

圖17-2 ATM 網路扮演綜合式網路

由以上的介紹可以知道在骨幹式的架構下橋接器將扮演極為重要的角色。也就是說，橋接器上必須執行網路仿效軟體（如圖17-3 所示）而所有在傳統網路上的工作站都不必知道仿效軟體這回事，也不必知道 ATM 網路是否存在。

圖17-3 區域網路仿效軟體在橋接器上執行

在綜合式的架構下如果連結設備是路徑器則其上應具備屬於網路層的「IP over ATM」軟體，而非屬於 MAC 層的區域網路仿效軟體。當然，如果連結設備是橋接器則其上必須具備區域網路仿效軟體。除此之外，連結在 ATM 網路上的工作站也必須具備區域網路仿效軟體，如圖17-4 所示。在此環境下，傳統網路上的工作站及 ATM 網路上具備區域網路仿效軟體的工作站在運作時就如同在一個區域網路上，彼此之間的通訊不必知道橋接器及 ATM 網路的存在。所有區域網路與ATM 網路的相容問題都由區域網路仿效軟體負責解決。

圖17-4 綜合式架構

區域網路仿效軟體還有一項非常重要的功能就是可以將 ATM 網路上的工作站與傳統的區域網路規劃成若干個「邏輯區域網路」(Logical LANs)。每一個邏輯區域網路的成員雖然不一定連結在相同網路上（部份在區域網路上，部份在 ATM 網路上，或全部在 ATM 網路上），但在運作時其表現就像是連在同一個區域網路上。

圖17-5 邏輯區域網路規劃範例

圖17-5 所示為包含三個邏輯區域網路的 ATM 網路，其中第二個邏輯區域網路都是由連接在 ATM 網路上的工作站組成。邏輯區域網路的觀念使得網路規劃具有極大的彈性，例如將原先在 Ethernet 上的許多工作站移置到 ATM 網路上（換上具備區域網路仿效軟體的 ATM 網路控制卡）並且規劃為屬於同一個邏輯區域網路，則除了所有在工作站上的應用軟體都可直接執行外，網路頻寬也由大家共用的 10 Mbps 立刻提升到每部工作站可有專屬頻寬（如 155 Mbps, 100 Mbps)。這可以說是讓傳統區域網路升級到 ATM 網路最簡單而又有效的方法。

ATM 區域網路仿效軟體之通訊協定架構屬於橋接器通訊協定之架構，如圖17-6 所示，其中橋接器 及 ATM 網路上之工作站的區域網路仿效軟體都架在 AAL5 之上，ATM 交換機上則只有 ATM 層負責細胞之交換及多工。傳統網路上的工作站的應用軟體一般架構在 MAC 層之上，但是 ATM 網路並沒有 MAC 層，為了讓在ATM 工作站上的應用軟體也具有相同之下層界面，區域網路仿效軟體就相當於是 ATM 工作站的 MAC 層軟體。

圖17-6 ATM 區域網路仿效軟體之通訊協定架構

ATM 網路上可能同時存在許多個邏輯區域網路，而每一個邏輯區域網路都有一個「區域網路仿效伺服器」(LAN Emulation Server, 簡稱 LES)。每一部具有區域網路仿效軟體的工作站或橋接器（統稱客戶）在開機上網路時都必須選擇要加入哪一個邏輯區域網路，並且向其 LES 註冊。 LES 則分配給每一部加入的客戶一個客戶辨識碼 (Client-ID)。目前 ATM 論壇制定較完整而可以被仿效的區域網路有 IEEE 802.3 Ethernet 網路及 IEEE 802.5 Token-Ring 網路。仿效 Ethernet (Token-ring) 網路的軟體在傳送時應該送出的是與 Ethernet (Token-ring) 訊框格式相同的資料。但因為這些資料是在 ATM 網路上以建立連線的方式傳送，為了分辨是哪一個客戶所送的訊框，每一個傳統訊框之前會加上二個位元組的客戶辨識碼，如圖17-7所示。除此之外，這些訊框會透過 AAL5 傳送，而 AAL5 在傳送前會在訊框最後面加上 CRC-32 檢查碼。這使得原來 Ethernet (Token-ring) 訊框中最後的檢查碼(Frame Check Sequence, FCS) 變成多餘而無必要。因此，在 ATM 網路上傳送的仿效 MAC 訊框沒有 FCS 部份。

圖17-7 被仿效之區域網路 MAC 訊框格式

區域網路仿效軟體在運作時應包含四種重要的元件：

客戶端(LAN Emulation Clients, 簡稱 LEC)。客戶端是指直接接在 ATM 網路上而裝有區域網路仿效軟體的工作站或橋接器，傳統網路上的工作站則無關。每一個客戶端應提供一個仿效 802.3 Ethernet 或 802.5 Token-Ring 的 MAC 層界面。除此之外，亦應有一個 ATM 位址（建立連線時使用）及一個 MAC 位址（傳送或接收仿效區域網路訊框時使用）。

區域網路仿效伺服器(LAN Emulation Server, 簡稱 LES)。每一個被仿效的區域網路有一個 LES。欲加入此仿效區域網路的 LEC 必須向 LES 註冊。註冊時則將 LEC 的 ATM 位址及 MAC 位址傳給 LES。LES 則將這些位址收集起來並建立一個 ATM 位址及 MAC 位址的對照表。

廣播及未知伺服器(Broadcast and Unknown Server, 簡稱 BUS)。每一個被仿效的區域網路有一個 BUS。LEC 若是要傳送廣播或群播的訊框則先傳送給BUS, BUS 負責轉送這些廣播或群播的訊框給所有在此仿效區域網路註冊有案的 LEC。除此之外，當 LEC A 欲傳送資料給 LEC B 而之間的連線未建立完成前(建立連線需要花點時間）， LEC A 可將訊框（非廣播或群播）先傳送給 BUS，再由 BUS 用廣播的方式轉送給註冊有案的 LEC。所有收到此訊框的客戶，除了 LEC B 外，則將該訊框丟棄。這種傳送訊框的方式雖然較浪費頻寬，但不失為可行的方法之一。待 LEC A 與 LEC B 之間的連線建立完成後則可利用此連線傳送訊框，不再經由 BUS 轉送。

區域網路仿效架構伺服器(LAN Emulation Configuration Server, 簡稱 LECS)。此伺服器為選項設備，其功能是記錄目前網路上有那些被仿效的區域網路（邏輯區域網路）及每個仿效區域網路的 LES 位址。網路上的客戶開機時通常是先到 LECS 查詢再決定要加入哪一個仿效區域網路。然後依據其 LES 位址進行註冊的程序。

由以上的介紹我們可以知道區域網路仿效軟體有四個主要的工作項目：

啟動 (Initialization)。客戶由眾所週知的地方（如 LECS) 得知欲加入區域網路之 LES ATM 位址，並且與之建立連線。

註冊 (Registration)。客戶將其 ATM 位址及 MAC 位址傳給 LES。客戶如果是一個橋接器則其可能傳送一串的 MAC 位址給 LES，因為橋接器具有位址學習 (Address learning) 的功能，部份在傳統區域網路上的工作站的 MAC 位址可能已記錄在橋接器上。

位址轉換 (Address Resolution)。客戶間要建立連線的先決條件是要知道對方的 ATM 位址。但是在仿效網路的環境下通常只知道對方的 MAC 位址，因此客戶會利用 ARP (Address Resolution Protocol) 通訊協定的格式將對方的 MAC 位址傳給 LES，LES 則查詢其位址對照表。如果查得到就將該 ATM 位址回傳給客戶，否則就將查詢轉給橋接器請其代查。一般說來，ATM 網路上的工作站因為都有註冊所以在 LES 處都可查到。傳統區域網路上工作站的 MAC 位址如果已經由橋接器代為註冊則也可以查到（查到的是代為註冊的橋接器的 ATM 位址）。但是仍然會有一些傳統區域網路上工作站的 MAC 位址沒有被橋接器學習到。這些工作站的「代理」 ATM 位址應該是該橋接器的 ATM 位址，但是 LES 中無法查詢，此時只好將查詢轉給橋接器請其代為處理。

資料轉送 (Data Forwarding)。除了客戶間的連線可直接傳送資料外，BUS 也負責轉送廣播或群播的訊框。

　

區域網路仿效系統的架構如圖17-8所示，其中客戶端與伺服器溝通界面的標準由 ATM 論壇所制定，稱為 LAN Emulation User Network Interface, 簡稱 LUNI。而不同區域網路仿效系統間的溝通界面標準則稱為 LAN Emulation Network Network Interface, 簡稱 LNNI。

圖17-8 區域網路仿效系統架構

區域網路仿效軟體運作的過程當中客戶間必須建立連線以便傳送訊框，為了達到這個目的，客戶與伺服器間也要建立連線以便完成註冊、查詢、及傳送/接收的工作。因此，客戶與伺服器間可能建立的連線(Virtual Channel Connection, VCC) 可歸納為三種：

控制連線 (Control connections), 用來傳送控制訊息，如 LE-ARP 及 control frames。

Control Direct VCC ：LEC 與 LES 間之雙向點對點 VCC。

Control Distribute VCC: 由 LES 至 LECs 之單向點對多點 VCC。

資料連線(Data connections), 用來傳送訊框。

Data Direct VCC: LECs 間之雙向點對點 VCC。

Multicast Send VCC: 由 LEC 至 BUS 之單向點對點 VCC。

Multicast Forward VCC: 由 BUS 至 LEC 之單向點對多點 VCC。

架構連線 (Configuration Direct VCC)，LEC 與 LECS 間之雙向點對點 VCC, 用來傳送查詢 LES 位址的資訊。

區域網路仿效軟體在處理位址轉換問題時必須利用 ARP 通訊協定將 MAC 位址 (48-bits) 換成 ATM 位址 (20-bytes)。IP-over-ATM 路徑器在處理位址轉換問題時必須利用 ARP 通訊協定將 IP 位址 (32-bits) 換成 ATM 位址 (20-bytes)。而傳統網路上在處理位址轉換問題時必須利用 ARP 通訊協定將 IP 位址 (32-bits) 換成 MAC 位址 (48-bits)。這三種 ARP 功能類似但目的不同，為了容易區別，可分別稱為 LE-ARP (LAN Emulation-ARP), ATM-ARP, 及 IP-ARP。其訊框格式則分別如圖17-9 (a), (b), (c), 所示。

(a) LE-ARP 訊框格式

(b) ATM-ARP 訊框格式

(c) IP-ARP 訊框格式

圖17-9 LE-ARP, ATM-ARP, IP-ARP 訊框格式

接下來我們用例子來說明區域網路仿效軟體運作的流程。圖17-10 所示為具有四個客戶端（二部工作站，二部橋接器）的仿效網路。其中橋接器因為代理傳統區域網路上的工作站，因此又稱為「代理」客戶(Proxy LEC)。每一個客戶都與 LECS 建立一條 Configuration Direct VCC 並且從而得知 LES 的位址。客戶端於是與 LES 建立一條 Control Direct VCC, 然後利用 Join 指令向 LES 申請加入仿效網路，LES 則回覆每一個客戶一個辨識碼 (LEC-ID) 以及此仿效網路的型態(Ethernet 或 Token-ring)、最大訊框尺寸 (Maximum frame size)。如果是 802.5 Token-ring 則再加上環狀網路的編號 (Ring number)。LES 並且建立一條群播連線 Control Distribute VCC 至所有的代理客戶。

圖17-10 區域網路仿效軟體運作的流程範例 （啟動）

接下來每一個客戶端經由 Control Direct VCC 向 LES 註冊（傳送 ATM 位址及 MAC 位址），LES 則建立位址對照表，如圖17-11 所示。其中 MACm 代表一群播 MAC 位址。LES 則特別在位址對照表中註明橋接器(ATMc) 為一代理客戶(Proxy LEC)。除此之外，每一個客戶端與 BUS 建立一條連線 (Multicast Send VCC), 而 BUS 則建立一條群播連線 Multicast Forward VCC 至所有的客戶。

假設 ATM Server (MACa) 欲與 ATM Workstation (MACb) 建立一條連線(如圖17-12所示)，則首先必須知道其 ATM 位址。ATM Server 利用 LE-ARP-Request (攜帶 MACb)至 LES 查詢，LES 則利用 LE-ARP-Response (攜帶 ATMb) 回覆。ATMa 於是與 ATMb 建立一條 Data Direct VCC。而在連線建立完成之前，ATM Server 同時也利用 Multicast Send VCC 將訊框傳送給 BUS, BUS 則經由 Multicast Forward VCC 將訊框群播給所有註冊的客戶。ATM Workstation 也因此可收到訊框。

圖17-11 區域網路仿效軟體運作流程範例（註冊）

假設 ATM Server (MACa) 欲與工作站 MACx (連在傳統網路上，且橋接器尚未代為註冊）建立一條連線(如圖17-13所示)，則首先必須知道其代理 ATM 位址。ATM Server 利用 LE-ARP-Request (攜帶 MACx)至 LES 查詢，LES 在其位址對照表中查無此項於是利用 Control Distribute VCC 將此 Request 轉給所有的 Proxy LECs請求代為查詢。假設橋接器查詢到則利用 LE-ARP-Response (攜帶 ATMc) 回覆給 LES。LES 則再利用 LE-ARP-Response (攜帶 ATMc) 回覆給 ATM Server。ATMa 於是與 ATMc 建立一條 Data Direct VCC。所有ATMa 傳送給 MACx 的訊框都由橋接器代為轉送。而在此連線建立完成之前，ATM Server 同時也利用 Multicast Send VCC 將訊框傳送給 BUS, BUS 則經由 Multicast Forward VCC 將訊框群播給所有註冊的客戶。橋接器 (Proxy LEC) 收到這些訊框時也將之轉送入傳統網路中，工作站MACx 也因此可收到訊框。

圖17-12 區域網路仿效軟體運作流程範例（ATM 網路 -- ATM 網路）

圖17-13 區域網路仿效軟體運作流程範例（ATM 網路 -- 傳統網路）

假設 ATM Server (MACa) 欲傳送資料給所有在群體 (Group) MACm 中 的工作站（此群體的成員可能散佈在 ATM 網路與傳統網路中），則只要利用 Multicast Send VCC 將訊框傳送給 BUS, BUS 則經由 Multicast Forward VCC 將訊框群播給所有註冊的客戶，如圖17-14 所示。ATM 網路上屬於此群體的工作站因此可收到訊框。橋接器收到這些群播訊框時也將之轉送入傳統網路中，屬於此群體的工作站也因此可收到訊框。此例中並無建立 Data Direct VCC。

圖17-14 區域網路仿效軟體運作流程範例（群播）

在以上的範例中我們知道在 Data Direct VCC 建立完成之前，工作站同時也利用 Multicast Send VCC 將訊框傳送給 BUS, 而 BUS 則經由 Multicast Forward VCC 將訊框群播給所有註冊的客戶。當 Data Direct VCC 建立完成之後，則所有的訊框應該經由此連線傳送。這牽涉到連線切換時機的問題。為了確保接收端在接收訊框時的正確順序，不可貿然將傳送路線立刻切換至 Data Direct VCC, 否則那些已經傳給 BUS 而尚未被接收端收到的訊框就可能發生先送後到的情形。解決此問題的方法就是先等已傳送至網路上的訊框接收完畢之後再進行切換的工作。此任務可由「沖水」式通訊協定 (Flush protocol) 來負責完成。如圖17-15所示，工作站首先沿著 Multicast Send VCC 將 Flush 訊號傳送給 BUS, 而 BUS 則經由 Multicast Forward VCC 將此 Flush 訊號傳給客戶。客戶再將此 Flush 訊號經由 Control Direct VCC 傳送給 LES, 而 LES 則經由 Control Direct VCC 將此 Flush 訊號回覆給傳送工作站。由於 Flush 訊號是最後送出的訊框，當傳送工作站收到此訊號時就表示網路上的訊框已經被接收端全部接收。此時便可進行線路切換的工作。

圖17-15 Flush 通訊協定運作流程範例

最後我們用一個典型的範例來說明區域網路仿效軟體如何在傳統區域網路與 ATM 網路結合的環境下處理 IP datagram 的通訊。如圖17-16 所示，假設有一橋接器連接傳統網路與 ATM 網路（為了減化圖的複雜度，ATM 網路架構沒有直接畫出），工作站 X 連接在 ATM 網路上而具有(MACx, ATMx, 與 IPx)，橋接器連接在 ATM 網路上而具有(MACb 與 ATMb)，工作站 Y 連接在傳統區域網路上而具有(MACy 與 IPy)。經過註冊的程序，假設工作站 X 與橋接器都已註冊，其中橋接器註冊時並且註明其為代理客戶 (Proxy LEC)。假設經由區域網路仿效軟體的運作，工作站 X 及 Y 屬於同一個邏輯區域網路。此時 IP 位址的規劃應使 IPx 及 IPy 同在一個網路區段(Network segment) 下, 例如 IPx = 140.114.76.123, IPy = 140.114.76.155)。

假設工作站 X 要傳資料給工作站 Y 可是只知道工作站 Y 的 IP 位址（IPy)。這是非常典型的狀況，例如 Telnet, ftp, ping 等等工具都是只要知道對方的 IP 位址即可。圖17-16 中的編號即是代表以下事件處理的過程：

工作站 X 要傳資料給工作站 Y。工作站 X 由 IPy 得知兩者屬於同一個網路區段，因此將資料送進仿效區域網路前應先得到 MACy。為此，工作站 X 應準備 IP-ARP-Request (攜帶 IPy)。

在傳統網路上 IP-ARP 封包應該被包裝成 IP datagram 並且交給下層之MAC 層以廣播的方式直接傳給網路上所有的工作站。在仿效網路中，此 IP datagram 將被仿效網路軟體包裝成廣播式訊框(broadcast frame) 並且應交由 BUS 代為廣播。

BUS 將此廣播式訊框廣播至仿效網路上的所有客戶端（包括橋接器）。

橋接器則將此廣播式訊框廣播至傳統區域網路。

工作站 Y 的 MAC 層收到此廣播訊框後將其中之 IP datagram 交給上層 IP 軟體。IP 軟體檢查 datagram 中之目的地 IP 位址 (IPy) 後發現是傳給自己的於是將 ARP-Request 交給上層之 ARP 軟體。ARP 軟體則以 ARP-Response 回覆（攜帶 MACy)。在傳統網路中，此封包將被包裝成 IP datagram 並且交給 MAC 層以單一式訊框回傳給工作站 X (MACx) 。

橋接器收到此訊框 (Source = MAC y, Destination = MACx) 後查出此訊框應該要轉送(Forwarding) 至 ATM 網路中給工作站 X (MACx)。但是，橋接器必須先知道 ATMx 才能與之建立連線。因此，橋接器以 LE-ARP-Request（攜帶 MACx) 向 LES 查詢。 除此之外，橋接器並且學習到 MAC y 位址。

LES 則在查詢位址對照表後以 LE-ARP-Response（攜帶 ATMx) 回覆。

橋接器於是根據 ATMx 與工作站 X 建立一條連線 (Data Direct VCC)。(8a) 在此連線未建立之前，橋接器則先行將此訊框交給 BUS 代為廣播給所有的客戶。 工作站 X 於是收到此訊框。

工作站 X 的 MAC 層收到此廣播訊框後將其中之 IP datagram 交給上層 IP 軟體。IP 軟體檢查 datagram 中之目的地 IP 位址 (IPx) 後發現是傳給自己的於是將 ARP-Response （攜帶 MACy) 交給上層之 ARP 軟體。到目前為止，IP-ARP 的任務（由 IPy 換成 MACy) 才算完成。

工作站 X 得到 MACy 之後其上的區域網路仿效軟體便試著與工作站 Y建立連線。但是，工作站 X 必須先知道 ATMy (事實上並無 ATMy，應該是代理橋接器的 ATMb）才能與之建立連線。

工作站 X 以 LE-ARP-Request（攜帶 MACy) 向 LES 查詢。LES 在其位址對照表中查不到 MAC y 的資料，於是將此 Request 轉給橋接器代為查詢。

由於橋接器在步驟 6 中已經學習到 MACy 位址，因此可以 LE-ARP-Response (攜帶 ATMb) 回覆給 LES。LES 則將此 Response 轉給工作站 X。

工作站 X 得到 ATMb 之後便與其建立連線。但是最後還是發現此連線與步驟 8 所建立的連線是重複的（到相同的位址：ATM_b)。無論如何，工作站 X 此時可以將大量的訊框(Source = MACx, Destination = MACy) 經由此連線傳給橋接器。橋接器收到這些訊框後會將之轉送進區域網路中由工作站 Y 接收。

圖17-16 IP datagram 在仿效區域網路環境下之處理範例

由以上的討論我們知道區域網路仿效軟體提供了 MAC 層的服務使得傳統網路上發展的應用軟體可以直接的連上 ATM 網路。如此方便的服務是要付出代價的。因為區域網路仿效軟體是架構在 AAL5 之上，其所使用的 ATM 頻寬屬於 ABR 級服務，並沒有享受到服務品質保障 (QoS Guaranteed) 的服務。唯一的好處是可以有機會使用較高的頻寬（如 155 Mbps, 622 Mbps), 但如果 ATM 網路上已建立一些具有服務品質保障的連線（使用 AAL1, AAL2)並且用掉大部分的頻寬，則區域網路仿效軟體只能使用線路上剩餘的頻寬。最糟糕的情況是網路沒有剩餘的頻寬，此時區域網路仿效軟體的訊框將無法傳送而必須存在緩衝器中等待。這將增加網路傳輸的延遲，對於具時效性的應用有不利的影響。這也是為什麼要將區域網路仿效軟體定位在提供「數據」(data) 傳輸服務而非即時傳輸服務的原因。對於已經在傳統網路上發展的應用軟體來說，使用區域網路仿效軟體有其必要性。但是對於在 ATM 網路上新開發的應用系統來說，則無此包袱而應該直接使用 API (Application Programming Interface) 界面，如圖17-17 所示。經由 API 界面，上層軟體可以建立具有服務品質保障的連線，提供更佳的傳輸環境。

圖17-17 API 與區域網路仿效軟體的比較

習題

17.1 請說明 ATM 區域網路仿效的主要任務為何。

17.2 請說明 ATM 網路與傳統網路（如 Ethernet, Token-Ring, Token-Bus, FDDI 等等）互連的兩種模式。

17.3 ATM 區域網路仿效軟體通常是安置在何種設備上？為什麼？

17.4 請說明邏輯區域網路 (Logical LANs) 的觀念為何。一個邏輯區域網路通常可包含那些成員？

17.5 請說明下列區域網路仿效元件的功能及任務：

(a) LAN Emulation Client, LEC

(b) LAN Emulation Server, LES

(c) Broadcast and Unknown Server, BUS

(d) LAN Emulation Configuration Server, LECS

17.6 請說明區域網路仿效軟體的下列四個主要的工作項目：

(a) Initialization,

(b) Registration,

(c) Address Resolution,

(d) Data Forward

17.7 區域網路仿效軟體執行中客戶端與伺服器間可能建立許多連線。請說明下列連線的性質與功能：

(a) Control Direct VCC,

(b) Control Distribute VCC,

(c) Data Direct VCC,

(d) Multicast Send VCC,

(e) Multicast Forward VCC,

(f) Configuration Direct VCC

17.8 請說明下列 ARP(Address Resolution Protocol) 的任務有何不同：

(a) LE-ARP (LAN Emulation ARP)

(b) ATM-ARP

(c) IP-ARP

17.9 ATM 網路上的工作站或橋接器除了需要 ATM 位址外還需要那些位址？為什麼？

17.10 區域網路仿效軟體為什麼需要 Flush 通訊協定？請說明其運作原理。

17.11 請說明區域網路仿效系統中「代理」LEC (Proxy LEC) 與一般 LEC 有何不同。

17.12 假設工作站 X及 Y 皆連接在 ATM 網路上且屬於同一個被仿效的區域網路。請說明工作站 X 與 Y 間利用區域網路仿效軟體建立連線傳送資料的流程。

17.13 假設工作站 X及 Y 屬於同一個被仿效區域網路，其中工作站 X 是 ATM 工作站而工作站 Y則連接在傳統區域網路上。請就下列情形說明工作站間如何利用區域網路仿效軟體建立連線傳送資料的流程：

(a) 工作站 X 欲傳送資料給工作站 Y。

(b) 工作站 Y 欲傳送資料給工作站 X。

17.14 假設工作站 X及 Y 分別連接在不同傳統區域網路上，但皆屬於同一個被仿效區域網路。請就下列情形說明工作站間如何利用區域網路仿效軟體建立連線傳送資料的流程：

(a) 工作站 X 欲傳送資料給工作站 Y。

(b) 工作站 Y 欲傳送資料給工作站 X。

17.15 參考圖17-16 之網路架構。請說明當工作站 Y 欲傳送 IP datagram 給工作站 X時之運作流程。

17.16 請比較說明使用區域網路仿效軟體及 API (Application Programming Interface) 的差異性。