DE69737342T2

DE69737342T2 - Internet-NCP(Netzwerksteuerungspunkt) über ATM

Info

Publication number: DE69737342T2
Application number: DE69737342T
Authority: DE
Inventors: Seyhan Red Bank Civanlar; c/o AT&T Corp. Vikram R. Holmdel Saksena
Original assignee: AT&T Corp
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1996-10-08
Filing date: 1997-10-01
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2017-10-02
Also published as: EP0836359A3; DE69737342D1; US5828844A; JPH10215263A; CA2216982A1; EP0836359A2; CA2216982C; EP0836359B1

Description

FACHGEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zum Kommunikationsverbindungsaufbau über ein Telekommunikationsnetzwerk und insbesondere ein Verfahren zum Kommunikationsverbindungsaufbau über ein Netzwerk, das IP-Vermittlungseinrichtungen einschließt.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Das Wachstum des Grundstrukturnetzwerks des Internets in jüngster Zeit ist durch mehrere sich neu entwickelnde Technologien gefördert worden. Indem sich dieses Wachstum mit der Aufstellung vieler zusätzlicher Router und Webserver fortgesetzt hat, ist es immer deutlicher geworden, daß eine Hochgeschwindigkeits-Internetgrundstruktur erforderlich ist, um weiteres Wachstum zu ermöglichen und das Leistungsvermögen zu verbessern. Eine Technologie, die ein solches Wachstum unterstützen kann, ist das Protokoll des Asynchronen Transfermodus (ATM). ATM ist eine LAN/WAN-Vernetzungsinfrastruktur, die für eine schnelle Zellenvermittlung mit Geschwindigkeiten sorgt, die von DS1 bis OC12 reichen. ATM ist ein Protokoll, das sich auf der Schicht 2 des OSI-Modells befindet. Wie in der Fachwelt bekannt ist, beziehen sich die Schichten im OSI-Modell auf das siebenschichtige Vernetzungs-Referenzmodell, das von der Internationalen Standardisierungsorganisation (ISO) entwickelt wurde. ATM ist gut geeignet, die Technologie der Wahl für die Internet-Grundstruktur zu werden, und zwar aufgrund seiner Fähigkeit, verschiedene Grade der Dienstgüte bzw. Dienstklassen zu unterstützen, sowie aufgrund seiner Geschwindigkeit und Skalierbarkeit über Entfernungen.
Das Internetprotokoll (IP), das ein Schicht-3-Protokoll im OSI-Modell ist, kann über eine ATM-Grundstruktur arbeiten. Jedoch erfordert ein solcher Betrieb die Lösung verschiedener Probleme, die bei der Vernetzung zwischen IP und ATM auftreten. In den letzten Jahren sind diese Probleme durch die Internetentwicklungs-Projektgruppe (IETF), das ATM-Forum, die ITU-T und viele Industrieführungskräfte behandelt worden. Infolgedessen ist eine Vielfalt von Ansätzen vorgeschlagen worden, die für eine Internet-Grundstruktur geeignet sind, die ATM verwendet. In einem Ansatz wird eine sogenannte IP-Vermittlungseinrichtung bereitgestellt, die einen herkömmlichen Router und eine ATM-Vermittlungseinrichtung in eine einzelne Vorrichtung integriert.
Wenngleich IP-Vermittlungseinrichtungen viele Vorteile gegenüber herkömmlichen Vermittlungs- und Weiterleitungsmethoden bieten, gibt es eine Anzahl von Nachteilen. Zum Beispiel gestatten IP-Vermittlungseinrichtungen derzeit nicht, daß ein Client die Dienstgüte (QoS) des Datenwegs festlegt, da Paare von IP-Vermittlungseinrichtungen den Verkehr multiplexieren. Außerdem muß ein Paket zwei Router-Teilstrecken durch die Internet-Grundstruktur absolvieren, auch wenn sowohl der Quellen- als auch der Zielclient zum gleichen ATM-Netzwerk gehören. stellen derzeit keinen Mechanismus zur Segmentierung eines gegebenen IP-vermittelten Netzwerks in mehrere Intranets bereit, zwischen denen sich angemessene Niveaus von Firewalls befinden.
A. J. Chaudry schlägt in "Classical IP: IP over ATM Architecture for ATM Networks", Proceedings of the Annual Conference an Emerging Technologies and Applications in Communications, S. 2-5, 6. Mai 1996, einen Standard auf der Grundlage des "IP über ATM"-Modells für ATM-Netzwerke vor. Das Dokument offenbart ein Auflösungsprotokoll für die nächste Teilstrecke und ein Protokoll für integrierte Weiterleitung und Adressierung.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt ein Kommunikationsnetzwerk bereit, das IP-Vermittlungseinrichtungen verwendet und das die vorher aufgezählten Mängel überwindet. Insbesondere wird unter einem Aspekt der Erfindung ein Telekommunikationsnetzwerk für den Kommunikationsverbindungsaufbau zwischen mindestens einer Abgangsstation und mindestens einer Zielstation bereitgestellt. Das Netzwerk weist eine Vielzahl von IP-Vermittlungseinrichtungen zur Adressierung und Weiterleitung von Daten sowohl gemäß einem Internet-Protokoll als auch einem ATM-Protokoll auf. Ein Server, der mit mindestens einer der IP-Vermittlungseinrichtungen gekoppelt ist, empfängt mindestens ein durch eine Abgangsstation in Kommunikation mit der IP-Vermittlungseinrichtung oder einem Dienstanbieter angefordertes Dienstattribut. Ein Netzwerk-Steuerungspunkt (NCP) wird verwendet, um als Antwort auf eine Anforderung vom Server, die das Dienstattribut betrifft, Daten bereitzustellen. Mindestens eine Adreßdatenbasis ist jeder der IP-Vermittlungseinrichtungen zugeordnet. Die Adreßdatenbasis weist eine Teilmenge der im NCP verfügbaren Daten auf.
Gemäß bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung weist die Adreßdatenbasis ATM-IP-Adressenkorrespondenzdaten für die verschiedenen Endpunkt-Stationen auf, die mit der IP-Vermittlungseinrichtung gekoppelt sind. Die Adreßdatenbasis kann auch Daten für die Adressenkorrespondenz von ATM zur gewählten Telefonnummer oder zur MAC aufweisen. Das durch die rufende Station angeforderte Dienstattribut kann zum Beispiel Dienstgüte-Anforderungen und die Spezifikation der Schnittstelle (zum Beispiel ATM, Frame-Relay, Privatleitung) zwischen der Abgangs- und der Zielstation aufweisen.
Bin zweiter Aspekt der Erfindung stellt ein Verfahren zum Kommunikationsverbindungsaufbau zwischen mindestens einer Abgangsstation und mindestens einer Zielstation über ein Netzwerk mit einer Vielzahl von IP-Vermittlungseinrichtungen zur Adressierung und Weiterleitung von Daten sowohl gemäß einem Internet-Protokoll als auch einem ATM-Protokoll bereit, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Empfangen eines IP-Pakets von der rufenden Station, das an die Zielstation adressiert ist; Identifizieren eines Eintrags in einer Adreßdatenbasis, der Adressenkorrespondenzdaten zur Weiterleitung des IP-Pakets zur Zielstation enthält; Identifizieren mindestens eines Dienstattributs, das der Übertragung des IP-Pakets zur Zielstation zugeordnet ist, wobei das Dienstattribut durch eine rufende Station oder einen Dienstanbieter angefordert worden ist; und Weiterleiten des IP-Pakets zur Zielstation gemäß dem Dienstattribut.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine vereinfachte beispielhafte Darstellung des Verhaltens des klassischen IP-Modells.
2 zeigt ein vereinfachtes beispielhaftes Netzwerk, das das klassische IP-Modell mit einem Durchschaltweg darstellt.
3 zeigt ein vereinfachtes beispielhaftes Diagramm eines IP-vermittelten ATM-Netzwerks gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt einen Ablaufplan, der die Schritte darstellt, die durchgeführt werden, wenn ein Client die Kommunikation mit einem Server über eine Adreßdatenbasis aufnimmt, die vollständig verteilt eingerichtet ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Um die vorliegenden Erfindung vollständig verständlich zu machen, wird die weitere Beschreibung zuerst ausgewählte Weiterleitungsmethoden zur Implementierung von IP über ein ATM-Netzwerk untersuchen.
KLASSISCHES IP-MODELL – WEITERLEITUNG VON TEILSTRECKE ZU TEILSTRECKE
Das am meisten verbreitete Modell, das IP über ein ATM-Netzwerk unterstützt, wird als klassisches IP über ATM bezeichnet. Dieses Modell behält traditionelle IP-Vermittlungsfunktionen auf dem ATM bei und erfordert keine Veränderungen in den Weiterleitungs- und Vermittlungsinfrastrukturen. Beim klassischen IP werden die Adressierungs- und Weiterleitungsmodelle für IP und ATM unabhängig voneinander verwaltet. Eine Zuordnungsfunktion ist notwendig, um die Zuordnung einer IP-Adresse zur entsprechenden ATM-Adresse herzustellen. Das heißt, herkömmliche Überlagerungs-IP-Modelle, wie etwa klassisches IP, sehen das zugrundeliegende ATM-Netzwerk einfach als eine weitere OSI-Schicht-2-Technologie an. Folglich nutzt das klassische IP die Vorteile von ATM nicht vollständig aus. Einzelheiten bezüglich des klassischen IP-Modells sind in "Classical IP Over ATM", M. Laubach, Januar 1994, RFC 1577, zu finden.
Obwohl sowohl das IP- als auch das ATM-Weiterleitungsprotokoll, die im klassischen IP-Modell verwendet werden, die Erreichbarkeit von Information für die gleichen Hosts bestimmen können, funktionieren sie unabhängig voneinander. Zum Beispiel führen IP-Router Weiterleitungsprotokolle aus, wie etwa RIP und OSPF, um Erreichbarkeitsinformationen bezüglich der IP-Zielstandorte auszutauschen. Ebenso führen ATM-Vermittlungseinrichtungen unabhängige Protokolle aus, wie etwa PNNI, um die ATM-Netzwerktopologie und die Erreichbarkeit von Adressen zu bestimmen. Normalerweise werden getrennte IP-Router und ATM-Vermittlungseinrichtungen bereitgestellt. Tatsächlich verwenden viele Vernetzungsszenarien sogar unterschiedliche Netzwerktopologien für IP und ATM.
Im klassischen IP-Modell wird die IP-Vermittlung vollständig von der ATM-Netzwerk-Infrastruktur entkoppelt, auch wenn die rufenden und Zielhosts beide direkt mit dem gleichen ATM-Netzwerk verbunden sind. In vielen ATM-Netzwerken wird ein IP-Paket über mehrere Router-Teilstrecken an seinen endgültigen Zielstandort weitergeleitet, wobei jeder Router entlang des Wegs den Router für die nächste Teilstrecke zum Zielstandort bestimmt. Jeder Router bestimmt den geeigneten Router für die nächste Teilstrecke, indem er verlangt, daß jeder Router eine Schicht-3-Verarbeitung des IP-Pakets durchführt, um die Ziel-IP-Adresse zu inspizieren. Der geeignete Router für die nächste Teilstrecke wird dann aus Weiterleitungstabellen abgeleitet, die sich im Router befinden.
1 zeigt ein vereinfachtes beispielhaftes Netzwerk, um das Verhalten des klassischen IP-Modells darzustellen, wenn Pakete zwischen zwei ATM-gekoppelten Hosts 2 und 4 weitergeleitet werden. In diesem einfachen Szenarium sendet der Quellhost 2 ein Paket an den Zielpost 4. Der Zielhost 4 befindet sich außerhalb des lokalen IP-Teilnetzes des Quellhosts 2. In Betrieb sendet der Quellhost 2 das Paket zuerst über eine ATM-Vermittlungseinrichtung 6 an den Router A (in 1 als Weg 1 bezeichnet). Um den Weg 1 über das ATM-Netzwerk aufzubauen, übersetzt der Quellhost 2 die IP-Adresse des Routers A in eine ATM-Adresse, so daß ein virtueller Weg zum Router A aufgebaut wird. Ein Adressenauflösungsprotokoll-(ARP-)Server 7 führt den IP-ATM-Adressenübersetzungsdienst für alle registrierten Clients (das heißt Hosts und Router) innerhalb eines lokalen IP-Teilnetzes durch. (Man beachte, daß, wenngleich sich der ARP-Server 7 in 1 an einem mit der ATM-Vermittlungseinrichtung 6 gekoppelten Endpunkt befindet, er alternativ ein Bestandteil entweder einer ATM-Vermittlungseinrichtung oder eines Routers sein kann). Der Quellhost 2 sendet eine Adressenauflösungsanforderung an den ARP-Server 7, um die ATM-Adresse zu erhalten, die der IP-Adresse des Routers A entspricht, der sich im gleichen lokalen IP-Teilnetz befindet. Im Gegenzug sendet der ARP-Server 7 eine Adressenauflösungsantwort mit der ATM-Adresse des Routers A. Der Quellhost 2 setzt danach den Weg 1 über das ATM-Netzwerk zur ATM-Adresse des Routers A zusammen.
Als nächstes bestimmt der Router A, daß die passende nächste Teilstrecke die zum Router B ist. Der Router A bestimmt die ATM-Adresse des Routers B vom ARP-Server 7 und leitet das Paket zum Router B über die ATM-Vermittlungseinrichtungen 6 und 8 weiter (in 1 als Weg 2 bezeichnet). Ähnlich leitet der Router B das Paket durch die ATM-Vermittlungseinrichtungen 8 und 10 (in 1 als Weg 3 bezeichnet) zum Router C weiter, der wiederum bestimmt, daß er der Router für die letzte Teilstrecke auf dem Weg zum Zielhost 4 ist. Der Router C sendet das Paket über die ATM-Vermittlungseinrichtung 10 zum Zielhost 4 (in 1 als Weg 4 bezeichnet). Man beachte, daß diese Prozedur drei aufeinanderfolgende Paketverarbeitungsschritte auf Schicht 3, das heißt IP, erfordert (einen in jedem der IP-Router), vier IP-ATM-Adressenzuordnungsschritte (einen in jedem der ARP-Server) und vier Schritte zum Aufbau von vermittelten virtuellen ATM-Wegen entlang des Wegs zwischen Quellen- und Zielhosts 2 und 4.
KLASSISCHES IP-MODELL – DURCHSCHALTWEITERLEITUNG
In Situationen, wo große Mengen an IP-Daten von einem Endpunkt zu einem anderen fließen, ist es wünschenswert, einen Durchschaltweg zum Zielstandort über das ATM-Netzwerk zu haben. Ein Durchschaltweg verbindet die beiden Endpunkte direkt, ohne dazwischenliegende Router-Teilstrecken zu durchlaufen. (Man beachte, daß jeder Router eine Segmentierung und Wiederzusammensetzung jedes IP-Pakets durchführt, wodurch der Durchsatz und die Geschwindigkeit verringert werden.) Zum Beispiel könnte, da der Quellhost 2 die IP-Adresse des Zielhosts 4 kennt, der Quellhost 2 einen Durchschaltweg zum Zielhost 4 über die Vermittlungseinrichtungen 6, 8 und 10 herstellen, ohne die Router A, B und C zu durchlaufen, wenn der Quellhost 2 die ATM-Adresse des Hosts 4 aus seiner IP-Adresse bestimmen könnte. Demzufolge wird das durchgehende Leistungsvermögen dadurch, daß die Router A, B und C nicht durchlaufen werden, erheblich verbessert, da mehrere Stufen der Schicht-3-Paketverarbeitung und -Weiterleitung vermieden werden. Die Zellenverarbeitung und -weiterleitung auf der ATM-Schicht ist vergleichsweise schneller als auf der Schicht 2, was zu einer verringerten Verzögerung und einem erhöhten Durchsatz führt.
Wie in "hext Hop Routing Protocol (NHRP)", J. Luciani und D. Katz, Internetentwurf, beschrieben wird, untersucht die Internetentwicklungs-Projektgruppe (IETF) derzeit ein neues Adressenauflösungsprotokoll, das als NHRP (Weiterleitungsprotokoll für die nächste Teilstrecke) bekannt ist. Dieses Protokoll ordnet IP-Adressen den entsprechenden ATM-Adressen zu, die sich in LIS (logischen IP-Subnetzen) befinden, so daß Durchschaltwege über getrennte ATM-Wolken verwirklicht werden können. Im NHRP-Modell verwendet jedes LIS (oder mehrere LIS) einen Server für die nächste Teilstrecke (NHS), der mit einem ARP-Server vergleichbar ist. Während ein ARP-Server nur mit Clients kommunizieren kann, die sich in seinem eigenen LIS befinden, kann ein NHS mit Clients kommunizieren, die sich in seinem eigenen LIS befinden, und mit benachbarten NHS, die andere LIS unterstützen. Das heißt, ein NHS funktioniert im wesentlichen wie eine Reihe von ARP-Servern, die sich in einem Netzwerk befinden und in Verbindung miteinander stehen. NHS bestimmen Routen durch Weiterleitungsprotokolle, wie etwa RIP und OSPF. Die Hardware, die die Funktionalität des NHS leistet, kann sich in einem Router befinden, wie in 2 dargestellt, oder alternativ kann sie sich in einer ATM-Vermittlungseinrichtung oder einer Endstation befinden. In 1 und 2 sind gleiche Bestandteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Ein IP-Host, der mit einem ATM-Netzwerk verbunden ist, das NHS verwendet, dient als NHRP-Client (NHC). Jeder NHC registriert seine IP-Adresse und entsprechende ATM-Adresse in der Registrierungsdatenbasis seines entsprechenden NHS. Wenn ein NHC seinen Datenverkehr über einen Durchschaltweg statt über seinen vorgegebenen Weg (Teilstrecke für Teilstrecke) senden möchte, fordert er seinen NHS auf, die IP-Adresse des Zielstandorts der entsprechenden ATM-Adresse zuzuordnen (man beachte, daß sich der Zielstandort in einem anderen LIS als dem des NHC befinden kann). Der NHS, der diese Anforderung empfangt, verwaltet die entsprechenden Adressen in seiner Datenbasis, entweder weil sich der Zielstandort in seinem eigenen LIS befindet, oder weil er die Korrespondenz zwischen den Adressen während einer vorhergehenden Adressenauflösungsanforderung in einem Cache-Speicher ausgelagert hat. Jedoch leitet der NHS, wenn er die Korrespondenz zwischen den Adressen nicht in seiner Datenbasis hat, eine Anforderung an den NHS der nächsten Teilstrecke weiter. Die Anforderung wird weitergeleitet, bis der letzte NHS auf dem Weg zum Zielstandort erreicht ist. Die Antwort, die die passende ATM-Adresse des Zielstandorts enthält, durchläuft dann den gleichen Weg wie die Anforderung, nur umgekehrt (das heißt Wege 1-4 in 2). Zum Schluß wird die Antwort durch den lokalen NHS des Quellhosts weitergeleitet, so daß ein virtueller Weg zum Zielstandort entwickelt werden kann, ohne die Router zu durchlaufen, die sich zwischen der Quelle und dem Zielstandort befinden.
IP-VERMITTLUNG
In jüngster Zeit ist eine als IP-Vermittlungseinrichtung bekannte einzelne Vorrichtung entwickelt worden. Eine IP-Vermittlungseinrichtung integriert einen herkömmlichen Router und eine ATM-Vermittlungseinrichtung, um die Leitweglenkung in IP-über-ATM-Netzwerken viel effizienter durchzuführen als im traditionellen Modell, das dafür getrennte Vorrichtungen verwendet. Das IP-über-ATM-Modell kann wesentlich vereinfacht werden, wenn sich der Router und die ATM-Vermittlungseinrichtung physisch in der gleichen Vorrichtung befinden, wie in 3 dargestellt. Wie bereits erwähnt, hat die ATM-Vermittlungseinrichtung, wenn sich die Funktionalität einer ATM-Vermittlungseinrichtung und eines IP-Routers in getrennten Vorrichtungen befindet, keine Kenntnisse über die Weiterleitung und Adressierung auf der IP-Schicht. Im Gegensatz dazu wird es möglich, wenn die Funktionalität einer ATM-Vermittlungseinrichtung und eines IP-Routers in der gleichen Vorrichtung zusammengefaßt werden, die Weiterleitung auf der IP-Ebene tiefer in die Weiterleitung auf der ATM-Ebene zu integrieren. Zum Beispiel wird eine perfekte Topologie-Übereinstimmung erreicht, wenn ein Schicht-2-Knoten (eine ATM-Vermittlungseinrichtung) physisch in einen Schicht-3-Knoten (einen IP-Router) integriert wird. Obwohl diese Konfiguration das Problem der Abstimmung einer IP-Adresse mit ihrer entsprechenden ATM-Adresse nicht löst, schafft die Beseitigung der topologischen Nichtanpassung die Möglichkeit, ein einziges Weiterleitungsprotokoll zur Weiterleitung sowohl auf der IP- als auch auf der ATM-Schicht zu verwenden. Ein zur Veranschaulichung dienendes Protokoll, das in dieser Eigenschaft hilfreich sein kann, ist I-PNNI (siehe R. Callon, „Relationship between MPOA und I-PNNI", April 1996, ATM Forum 96-0352), das dem ATM-Forum vorgelegt wurde, um die Weiterleitung auf der IPO-Schicht in PNNI zu integrieren. I-PNNI erleichtert den startenden und laufenden Betrieb von Internet-Weiterleitungsprotokollen und zugeordneten Paket-Weiterleitungsprotokollen über ein ATM-Netzwerk.
In einem Netzwerk, das IP-Vermittlungseinrichtungen verwendet, kann jedes Paar von IP-Vermittlungseinrichtungen mit direkter Verbindungsfähigkeit versehen werden, um die Prozesse des Austauschs von Weiterleitungsaktualisierungen und der Weiterleitung von Paketen weiter zu vereinfachen. Direkte Verbindungsfähigkeit bedeutet, daß jede IP-Vermittlungseinrichtung mit jeder anderen IP-Vermittlungseinrichtung verbunden ist, ohne daß irgendwelche Vermittlungseinrichtungen dazwischen benötigt werden. Direkte Verbindungsfähigkeit bietet eine Anzahl von Vorteilen. Zum Beispiel ist in einem Netzwerk, das direkte Verbindungsfähigkeit verwendet, jeder Host, der mit einer der IP-Vermittlungseinrichtungen verbunden ist, nur zwei Teilstrecken von jedem anderen Host entfernt, der mit einer IP-Vermittlungseinrichtung im gleichen Netzwerk verbunden ist.
Außerdem weiß infolge der direkten Verbindungsfähigkeit jede IP-Vermittlungseinrichtung über die IP-Weiterleitungstopologie des gesamten Netzwerks Bescheid. Somit weiß sie, welche IP-Vermittlungseinrichtung mit welchem Host verbunden ist.
Wie dem Fachmann bekannt ist, kann direkte Verbindungsfähigkeit auf mehrere verschiedene Arten und Weisen erreicht werden. Zum Beispiel kann ein Geflecht von virtuellen Wegen verwendet werden, in dem jede IP-Vermittlungseinrichtung mit jeder anderen IP-Vermittlungseinrichtung durch einen virtuellen Punkt-zu-Punkt-(ptp-)Weg verbunden ist. Der virtuelle Weg von Vermittlungseinrichtung zu Vermittlungseinrichtung kann eine halbfeste vermittelte Verbindung oder eine feste virtuelle Verbindung sein. Eine solche Topologie ergibt N hoch 2 virtuelle Punkt-zu-Punkt-Wege zwischen N Vermittlungseinrichtungen. Viele Segmente der virtuellen Punkt-zu-Punkt-Wege können über gemeinsame physische Übertragungsstrecken laufen. Alternativ kann die direkte Verbindungsfähigkeit durch Verwendung einer Punkt-zu-Mehrpunkt-(das heißt Multicasting-)Verbindung erreicht werden, bei der eine IP-Vermittlungseinrichtung als die sogenannte Wurzel und alle anderen Vermittlungseinrichtungen als sogenannte Blätter dienen. In einem solchen Netzwerk mit N IP-Vermittlungseinrichtungen sind nur N Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindungen erforderlich, wodurch die Anzahl der Verbindungen im Vergleich zu einer Punkt-zu-Punkt-Topologie wesentlich verringert wird. Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindungen können zum Senden von Punkt-zu-Punkt-Paketen sowie von Rundsendepaketen verwendet werden, indem man das Paket von einer IP-Vermittlungseinrichtung abgehen läßt, die als eines der Blätter dient. In diesem Fall dient die Wurzel-IP-Vermittlungseinrichtung als derjenige Zielstandort, der das Punkt-zu-Punkt-Paket empfängt.
IP-VERMITTLUNG IN DER INTERNET-GRUNDSTRUKTUR
Die derzeitige Internet-Grundstruktur besteht aus großen Routern, die mit privaten Leitungen mit einer DS3-Rate (45 Mbit/s) verbunden sind. Jedoch wäre es in Zukunft vorteilhaft, eine ATM-Grundstruktur statt einer DS3-Grundstruktur zu verwenden. Ein solches ATM-Grundstruktur-Netzwerk kann IP-Vermittlungseinrichtungen verwenden, da die IP-Vermittlung für die IP-Weiterleitung über ein ATM-Netzwerk optimiert ist und somit eine nahezu ideale Vermittlungseinrichtung für die Internet-Grundstruktur darstellt. Wenn IP-Vermittlung im derzeitigen Internet verwendet werden sollte, würden die überkommenen Router, die gegenwärtig verwendet werden, zu IP-Vermittlungseinrichtungen aufgerüstet werden, die mit Grundstruktureinrichtungen, die das ATM-Protokoll ausführen, mit Raten von bis zu OC12 arbeiten können. Die ATM-Grundstruktur kann direkte Verbindungsfähigkeit aufwenden, entweder Punkt-zu-Punkt- oder Punkt-zu-Mehrpunkt, wobei beide nur Wege mit zwei Teilstrecken erfordern, um das ATM-Netzwerk zu durchlaufen, und Best-Effort-Verbindungen nutzen, um den kleinsten gemeinsamen Nenner der Dienstgüte aufzunehmen.
3 zeigt ein vereinfachtes, beispielhaftes Diagramm eines IP-vermittelten ATM-Netzwerks gemäß der vorliegenden Erfindung, das dem Benutzer oder Dienstanbieter eine größere Vielfalt auswählbarer Möglichkeiten anbietet. Das Netzwerk ist über Client-Endpunkte zugänglich, die ohne weiteres entweder als ATM-Endpunkt oder Nicht-ATM-Endpunkt klassifiziert werden können. ATM-Endpunkte, wie etwa der Client 52 in 3, greifen über eine ATM UNI direkt auf eine IP-Vermittlungseinrichtung zu, die sich an der Peripherie der Internet-Grundstruktur befindet. ATM-Endpunkte führen IP über ATM unter Verwendung bekannter Protokolle aus, wie etwa LAKE, Klassisches IP über ATM oder Multiprotokoll über ATM. Nicht-ATM-Endpunkte, wie etwa der Client 51 in 3, greifen auf eine IP-Vermittlungseinrichtung an der Peripherie der Internet-Grundstruktur über eine Nicht-ATM-Technologie zu, wie etwa Frame-Relay, ISDN oder analoge Leitungen, die alle das IP-Protokoll ausführen. Zwischen dem Nicht-ATM-Endpunkt und der IP-Vermittlungseinrichtung kann eine Protokollanpassungsfunktion angeordnet werden. Alternativ kann die periphere IP-Vermittlungseinrichtung Nicht-ATM-Schnittstellen direkt unterstützen.
Wie in 3 zu sehen, fungiert ein mit dem Internet gekoppelter Server 53 als ein Agent oder Proxy, über den ein Client spezielle Dienste anfordern kann, indem dem Client oder dem Dienstanbieter erlaubt wird, Client-Eigenschaften oder erwünschte Dienstattribute festzulegen. Der Proxyserver 53 ist normalerweise ein Webserver, der durch den Internet-Dienstanbieter verwaltet wird. Der Client kann auf den Proxyserver 53 über einen Webbrowser zugreifen, der durch ein Paßwort geschützt ist. Sobald der Zugriff bereitgestellt worden ist, kann der Client ohne weiteres das oder die erwünschte(n) Dienstattribut(e) aus einer Liste von Attributen auswählen. Der Client legt für den Proxyserver 53 ein oder mehrere erwünschte Dienstattribute fest, die die Dienstgüte betreffen. Zu Veranschaulichungszwecken weisen Dienstattribute den durch den Client angeforderten Zugriffstyp auf, wie etwa ATM oder Nicht-ATM (Einwahl, ISDN etc.), und Dienstgüte-(QoS-)Anforderungen, die je nach Anwendung, Zielstandort, Tageszeit und/oder Port definiert werden können. Zusätzliche Dienstattribute, die über den Proxyserver 53 festgelegt werden können, weisen die IP-Adresse des Hosts auf (wenn bekannt), den Intranet-Namen, den Hostnamen und die Abrechnungsadresse, eine Kreditkartennummer oder beliebige speziellen Filter.
Der Proxyserver 53 kann auch verwendet werden, um den Endpunkt passend zu konfigurieren. Zum Beispiel kann der Proxyserver 53 dem Benutzer die Adresse des NHS oder die Adresse der IP-Vermittlungseinrichtung übergeben, mit der bzw. dem der Endpunkt verbunden werden soll.
Wie in 3 zu sehen ist, arbeitet der Proxyserver 53 im Zusammenwirken mit einem Internet-Netzwerksteuerungspunkt (NCP) 54. Der NCP 54, der mit bekannten Netzwerksteuerungspunkten vergleichbar ist, die in Telefonnetzen verwenden werden, die intelligente Anrufverarbeitung verwenden, ist die Haupt-Datenbasis des Netzwerks, die Endpunkt-Information, wie etwa die Korrespondenz zwischen ATM-, IP- und MAC-Adressen, QoS-Anforderungen, spezielle Sicherheitsfilter und Abrechnungseigenschaften speichert. Endpunkte können über den Proxyserver 53 auf den NCP 54 zugreifen, um Information abzurufen und die Datenbasis gegebenenfalls zu aktualisieren. Das bedeutet, daß der Proxyserver 53 als eine Client-Schnittstelle zum NCP 54 arbeitet. Der NCP 54 kann auch auf automatische Weise durch die individuellen IP-Vermittlungseinrichtungen im Netzwerk aktualisiert werden, wie etwa wenn ein Endpunkt eine IP-ATM-Adressenkorrespondenz oder eine bestimmte QoS registriert oder ihre Registrierung aufhebt.
Die einzelnen IP-Vermittlungseinrichtungen innerhalb der Internet-Grundstruktur haben jeweils eine Adreßdatenbasis 56, die im wesentlichen eine Teilmenge der Daten im NCP 54 enthält. Zumindest enthalten die Adreßdatenbasen 56 die Korrespondenz zwischen den ATM- und den IP-Adressen für ihre jeweiligen Endpunkte. Im Gegensatz zu einem NHS, der nur einen ATM-Endpunkt unterstützt, unterstützt die Adreßdatenbasis 56 sowohl ATM- als auch Nicht-ATM-Endpunkte. Dementsprechend dienen die Adreßdatenbasen 56 als NHS mit erweiterter Funktionalität.
Die Adreßdatenbasen 56 können nicht nur verwendet werden, um einen ATM-Durchschaltweg durch die Internet-Grundstruktur aufzubauen, sondern auch, um eine erwünschte Dienstgüte durch die Internet-Grundstruktur festzulegen. Wenn sowohl der Quellen- als auch der Zielstandort-Endpunkt über ATM auf die Grundstruktur zugreifen, ist ein Durchschalten durchführbar, vorausgesetzt, daß der Quellen-Endpunkt die IP-Adresse des Zielstandort-Endpunkts seiner ATM-Adresse zuordnen kann.
Die Adreßdatenbasis kann auch zusätzliche Funktionen durchführen, wie etwa: Empfangen aktualisierter IP-ATM-Adressenregistrierungen von Clients oder anderen Adreßdatenbasen; Empfangen von Anforderungen zur Aufhebung von IP-ATM-Adressenregistrierungen von Clients oder anderen Adreßdatenbasen; Hinzufügen oder Löschen von IP-ATM-Adressenkorrespondenzen zur bzw. aus der Datenbasis; Empfangen von Adreßanfragen von Clients oder anderen Adreßdatenbasen; Weiterleiten von Adreßanfrageanforderungen zu Clients oder anderen Adreßdatenbasen; Weiterleiten von Adreßanfrageantworten; und Empfangen von bereitgestellten Endpunkt-Informationsaktualisierungen vom Internet-NCP.
Die Adreßdatenbasen können auf jede geeignete Art und Weise implementiert werden. Zwei mögliche Implementierungen sind eine vollständig verteilte Implementierung und eine vollständig gedoppelte Implementierung. Im vollständig verteilten Ansatz verwaltet jede IP-Vermittlungseinrichtung nur eine Adreßdatenbasis für diejenigen Endpunkte, die an dieser bestimmten IP-Vermittlungseinrichtung auf das Internet zugreifen. Folglich gibt es keinen Bedarf zur Synchronisation zwischen unterschiedlichen Adreßdatenbasen in unterschiedlichen IP-Vermittlungseinrichtungen. Wenn zum Beispiel ein Quellen-Endpunkt eine Adreßanfrage bezüglich eines Zielstandort-Endpunkts an seine IP-Vermittlungseinrichtung sendet und die IP-ATM-Adressenkorrespondenz in der angefragten IP-Vermittlungseinrichtung nicht gefunden wird, leitet die Vermittlungseinrichtung die Anforderung nur an diejenige IP-Vermittlungseinrichtung weiter, die für den Zielstandort-Endpunkt zuständig ist. In einer vollständig verteilten Anordnung dient der Internet-NCP als Haupt-Datenbasis, die alle bereitgestellten Informationen für das Netzwerk speichert, einschließlich der IP-ATM-Adressenkorrespondenzen. Wenn eine Änderung in der Adreßdatenbasis einer IP-Vermittlungseinrichtung auftritt (zum Beispiel weil ein Host von einer IP-Vermittlungseinrichtung getrennt wird), wird die gleiche Änderung an den Internet-NCP weitergeleitet, damit die Haupt-Datenbasis aktualisiert wird. Ebenso wird bzw. werden, wenn der Internet-NCP durch den Dienstanbieter oder den Benutzer verändert wird, die passende(n) individuelle(n) Adreßdatenbasis bzw. -basen innerhalb der IP-Vermittlungseinrichtung(en) dementsprechend aktualisiert.
Wenn die Adreßdatenbasen 56 in einer vollständig gedoppelten Anordnung konfiguriert sind, verwaltet jede IP-Vermittlungseinrichtung die Datenbasis für alle Endpunkte. Wenn ein neuer Datenbasis-Eintrag bei einer gegebenen IP-Vermittlungseinrichtung registriert wird, wird diese Registrierung an alle anderen IP-Vermittlungseinrichtungen gesendet. Folglich sind die Adreßdatenbasen aller IP-Vermittlungseinrichtungen identisch. Das bedeutet, daß, während der Internet-NCP die Hauptkopie der Datenbasis enthält, jede IP-Vermittlungseinrichtung ihre eigene komplette Kopie der Datenbasis verwaltet. Ebenso wird in der vollständig verteilten Anordnung, wenn eine IP-Vermittlungseinrichtung eine Änderung in ihrer Datenbasis vornimmt, die Änderung in allen anderen Adreßdatenbasen einschließlich der Haupt-Datenbasis des Internet-NCP gespiegelt. Gleichermaßen wird, wenn eine Änderung an der Internet-NCP-Datenbasis vorgenommen wird, diese in allen anderen Adreßdatenbasen gespiegelt.
4 zeigt einen Ablaufplan, der die Schritte darstellt, die durchgeführt werden, wenn der Client 51 die Kommunikationsverbindung mit dem Server 52 mit einer Adreßdatenbasis aufbaut, die auf eine vollständig verteilte Weise angeordnet ist. In Schritt 41 sendet der Client 51 das erste an den Server 52 adressierte IP-Paket an die IP-Vermittlungseinrichtung 57. In Schritt 43 bestimmt die IP-Vermittlungseinrichtung 57, ob ihre Adreßdatenbasis 56 einen Eintrag für den Server 52 hat. Wenn die IP-Vermittlungseinrichtung 57 keinen solchen Eintrag hat, sendet sie in Schritt 47 eine Anfrage an die Datenbasis für die nächste Teilstrecke, um die Adresse des Servers 52 zu bestimmen. Sobald die IP-Vermittlungseinrichtung 57 die passende Adresse empfangen hat, erlangt sie in Schritt 49 die angeforderten Dienstattribute für Server 52. In Schritt 51 fragt die IP-Vermittlungseinrichtung 57 ab, ob die angeforderten Dienstattribute eine spezielle Behandlung erfordern. Wenn dies nicht der Fall ist, leitet die IP-Vermittlungseinrichtung 57 in Schritt 53 das Paket auf einer vermittelten virtuellen Verbindung unter Verwendung von Vorgabeparametern weiter. Wenn eine spezielle Behandlung erforderlich ist, leitet die IP-Vermittlungseinrichtung 57 in Schritt 55 das Gespräch in Übereinstimmung mit den angeforderten Dienstparametern weiter.

Claims

Telekommunikationsnetzwerk zum Kommunikationsverbindungsaufbau zwischen mindestens einer rufenden Station und mindestens einer Zielstation, umfassend: eine Vielzahl von IP-Vermittlungseinrichtungen (57-59) zur Adressierung und Weiterleitung von Daten sowohl gemäß einem Internet-Protokoll als auch einem ATM-Protokoll; einen Server (53), der mit mindestens einer der IP-Vermittlungseinrichtungen (57-59) gekoppelt ist, zum Empfangen mindestens eines durch eine rufende Station in Kommunikation mit der IP-Vermittlungseinrichtung oder einem Diensteanbieter angeforderten Dienstattributs; einen Netzwerk-Steuerungspunkt (54) zur Bereitstellung von Daten als Antwort auf eine Anforderung vom Server (53) zur Bereitstellung des mindestens einen Dienstattributs; und mindestens eine Adreßdatenbasis (56), die jeder der IP-Vermittlungseinrichtungen (57-59) zugeordnet ist, wobei die mindestens eine Adreßdatenbasis (56) eine Teilmenge der Daten aufweist, die im Netzwerk-Steuerungspunkt (54) verfügbar sind.
Netzwerk nach Anspruch 1, wobei die Adreßdatenbasis (56) ATM-IP-Adressenkorrespondenzdaten für Endpunkt-Stationen aufweist, die mit der IP-Vermittlungseinrichtung (57-59) gekoppelt sind, der die Adreßdatenbasis (56) zugeordnet ist.
Netzwerk nach Anspruch 1, wobei die Adreßdatenbasis (56) ATM-Telefonnummer-Adressenkorrespondenzdaten für Endpunkt-Stationen aufweist, die mit der IP-Vermittlungseinrichtung (57-59) gekoppelt sind, der die Adreßdatenbasis zugeordnet ist.
Netzwerk nach Anspruch 1, wobei die Adreßdatenbasis (56) ATM-MAC-Adressenkorrespondenzdaten für Endpunkt-Stationen aufweist, die mit der IP-Vermittlungseinrichtung (57-59) gekoppelt sind, der die Adreßdatenbasis (56) zugeordnet ist.
Netzwerk nach Anspruch 1, wobei die Adreßdatenbasen (56) vollständig verteilt implementiert sind.
Netzwerk nach Anspruch 1, wobei die Adreßdatenbasen (56) vollständig gedoppelt implementiert sind.
Netzwerk nach Anspruch 1, wobei die durch den Netzwerk-Steuerungspunkt (54) bereitgestellten Daten, die einen Endpunkt-Zielstandort (52) betreffen, aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus folgendem besteht: Endpunkt-Information, Dienstgüte-Anforderungen, Sicherheitsfilter und Abrechnungsvereinbarungen.
Netzwerk nach Anspruch 1, wobei der Server (53) das Dienstattribut von einer Station gemäß einem IP-Protokoll empfängt.
Netzwerk nach Anspruch 1, wobei die Dienstattribute eine Festlegung einer Schnittstelle zum Aufbau einer Verbindung zwischen einer rufenden Station (51) und einer Zielstation (52) aufweisen.
Netzwerk nach Anspruch 9, wobei die Schnittstelle aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus folgendem besteht: eine ATM-Schnittstelle, eine analoge Schnittstelle, eine digitale Schnittstelle, eine Frame-Relay-Schnittstelle und eine Privatleitungsschnittstelle.
Netzwerk nach Anspruch 10, wobei die digitale Schnittstelle eine ISDN-Schnittstelle ist.
Netzwerk nach Anspruch 1, wobei die Dienstattribute Dienstgüte-Anforderungen aufweisen.
Netzwerk nach Anspruch 12, wobei die Dienstgüte-Anforderungen auf einer Grundlage der Benutzeranwendung festlegbar sind.
Netzwerk nach Anspruch 12, wobei die Dienstgüte-Anforderungen auf einer Grundlage der Tageszeit festlegbar sind.
Netzwerk nach Anspruch 1, wobei die rufende Station (51) eine Wählschnittstelle hat und die Zielstation (52) eine ATM-Schnittstelle hat, so daß ein Cut-Through-Weg zwischen einer IP-Vermittlungseinrichtung, die der rufenden Station zugeordnet ist, und der Zielstation aufgebaut wird.
Netzwerk nach Anspruch 1, wobei die rufende Station eine ATM-Schnittstelle hat und die Zielstation eine Wählschnittstelle hat, so daß ein Durchschaltweg zwischen der rufenden Station und einer IP-Vermittlungseinrichtung, die der Zielstation zugeordnet ist, aufgebaut wird.
Netzwerk nach Anspruch 1, wobei die rufende Station und die Zielstation eine ATM-Schnittstelle haben, so daß ein Cut-Through-Weg zwischen der rufenden Station und der Zielstation aufgebaut wird.
Netzwerk nach Anspruch 1, wobei die rufende Station eine Wählschnittstelle hat und die Zielstation eine Wählschnittstelle hat, so daß ein Cut-Through-Weg zwischen einer IP-Vermittlungseinrichtung, die der rufenden Station zugeordnet ist, und einer IP-Vermittlungseinrichtung, die der Zielstation zugeordnet ist, aufgebaut wird.
Netzwerk nach Anspruch 6, wobei die Adreßdatenbasis (NHS-)Adressenkorrespondenzdaten des Servers für die nächste Teilstrecke zur Weiterleitung des IP-Pakets zur Zielstation aufweist.
Netzwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Adreßdatenbasis (56) Daten mit einer oder mehreren Korrespondenzen zwischen ATM- und IP-Adressen aufweist, die sowohl ATM- als auch Nicht-ATM-Endpunkte unterstützen.
Verfahren zum Kommunikationsverbindungsaufbau zwischen mindestens einer rufenden Station (51) und mindestens einer Zielstation (52) über ein Netzwerk mit einer Vielzahl von IP-Vermittlungseinrichtungen (57-59) zur Adressierung und Weiterleitung von Daten sowohl gemäß einem Internet-Protokoll als auch einem ATM-Protokoll, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Empfangen eines IP-Pakets von der rufenden Station (51), das an die Zielstation (52) adressiert ist; Identifizieren eines Eintrags in einer Adreßdatenbasis (56), der Adressenkorrespondenzdaten zur Weiterleitung des IP-Pakets zur Zielstation (52) enthält; Identifizieren mindestens eines Dienstattributs, das der Übertragung des IP-Pakets zur Zielstation (52) zugeordnet ist, wobei das Dienstattribut durch eine rufende Station oder einen Diensteanbieter angefordert worden ist; und Weiterleiten des IP-Pakets zur Zielstation (52) gemäß dem Dienstattribut.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei der Schritt des Identifizierens eines Eintrags in einer Adreßdatenbasis (56) den folgenden Schritt umfaßt: Übertragen einer Abfrage zu einer IP-Vermittlungseinrichtung der nächsten Teilstrecke, die die Adressenkorrespondenzdaten zur Weiterleitung des IP-Pakets zur Zielstation (52) anfordert.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Dienstattribut einen Vorgabeparameter aufweist.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Dienstattribut durch die rufende Station (51) angefordert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24 und den folgenden Schritt umfassend: In der Adreßdatenbasis (56) erfolgendes Speichern einer oder mehrerer Korrespondenzen zwischen ATM- und IP-Adressen, die sowohl ATM- als auch Nicht-ATM-Endpunkte unterstützen.