非同期転送モード(ATM) : ATM シグナリング

ATM 仮想回線ではスクランブリングをいつ有効にすればよいか

2014 年 2 月 19 日 - ライター翻訳版
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目次

概要
スクランブリングについて
スクランブリングを有効にする方法
atm scrambling cell-payload コマンドについて
atm ds3-scramble コマンドについて
scrambling-payload コマンドについて
既知の問題:atm scrambling cell-payload がリロード時に無効になる
ATM スイッチ ルータでのスクランブリング
Packet Over SONET(POS; パケット オーバー ソネット)リンクでの ATM スクランブリング
スクランブリングによって ATM リンクはセキュアになるか
関連するシスコ サポート コミュニティ ディスカッション
関連情報


概要

IP がレイヤ 3 プロトコルとプロトコル スタックであるのと同様に、Asynchronous Transfer Mode(ATM; 非同期転送モード)は、レイヤ 2 プロトコルとプロトコル スタックの両方になります。   次の図は、ATM のプロトコル スタックの仕組みを示しています。
 
ATM 参照モデル
上位レイヤ
ATM Adaptation Layer(AAL; ATM アダプテーション レイヤ) Convergence Sublayer(CS)
Segmentation And Reassembly(SAR)サブレイヤ
ATM レイヤ Generic Flow Control(GFC; 一般フロー制御)
セル ヘッダーの作成/検証
セル VPI/VCI 変換
セル 多重化および逆多重化
物理レイヤ Transmission Convergence(TC; 伝送収束)サブレイヤ HEC 生成/検証
セルの同期
セルレート デカップリング
伝送調整
Physical Medium Dependent(PMD; 物理メディア依存)サブレイヤ ビット タイミング(回復時間)
物理メディア用のライン コーディング

物理レイヤは 2 つのサブレイヤから構成されています。  物理レイヤの上半分は伝送収束(TC)サブレイヤで、セルのスクランブル/スクランブル解除、セルの同期、Header Error Control(HEC; ヘッダー エラー制御)の生成と検証などの機能を実装しています。

この文書の目的は、Physical Layer Interface Module(PLIM; 物理層インターフェイス モジュール)に応じた、スクランブリングの利点と、ATM インターフェイスでスクランブリングを有効にするために使用されるさまざまなコマンドを検討することです。

スクランブリングについて

スクランブリングは、ATM セルまたは物理層フレームによって伝送された 1 と 0 のパターンをランダム化するように設計されています。  デジタル ビットをランダム化すると、変化のない連続的なビット パターン、つまり、すべて 1 またはすべて 0 の長いストリングを防ぐことができます。  一部の物理層プロトコルは、1 と 0 の遷移に基づいてクロッキングを維持します。

スクランブリングのよい例として挙げられる問題の症状に、特定のファイルが ATM リンクを横断する際に発生する、リンクのフラップがあります。 そのようなファイルは、すべて 1 またはすべて 0 の長いストリングを生成している場合があります。

cell-payload スクランブリングを有効にすることを選択した場合、VC の両端の設定には、同じスクランブリング設定が使用されるようにします。  大部分の ATM インターフェイスでは、設定にデフォルトのスクランブリング文が含まれていないことに注意してください。   たとえば PA-A3-T3 ポート アダプタでは、設定で表示されるのは、有効である cell-payload スクランブリングの非デフォルト設定のみです。 これに対して、NM-4T1-IMA ネットワーク モジュールの設定では、スクランブリング文が常に表示されます。

スクランブリングを有効にする方法

Cisco IOS(R) ソフトウェアは、ルータ ATM インターフェイスでスクランブリングを有効にする、次の 3 つのコマンドをサポートしています。
  • atm scrambling cell-payload:その他すべての ATM インターフェイス ハードウェア(PA-A1 を除く)。
  • atm ds3-scramble:DS-3 ATM インターフェイスのみ。  注:現在、DS-3 インターフェイスは、同等の機能に atm scrambling cell-payload コマンドを使用します。
  • payload-scrambling:2600/3600 IMA ネットワーク モジュールのみ
次の項では、これらのコマンドをそれぞれ詳細に説明します。

atm scrambling cell-payload コマンドについて

シスコ ルータの大部分の ATM インターフェイスは、atm scrambling cell-payload コマンドをサポートしています。  スクランブリング設定を確認するには、show atm interface atm コマンドを使用します。
router(config-if)#atm scrambling ?
  cell-payload  SONET in cell payload scrambling mode
  sts-stream    SONET in sts-stream scrambling mode

7200-1#sh atm int atm 3/0
Interface ATM3/0:
AAL enabled:  AAL5 , Maximum VCs: 4096, Current VCCs: 1
Maximum Transmit Channels: 0
Max. Datagram Size: 4528
PLIM Type: SONET - 155000Kbps, TX clocking: LINE
Cell-payload scrambling: ON
sts-stream scrambling: ON
0 input, 0 output, 0 IN fast, 0 OUT fast, 0 out drop
 Avail bw = 155000
Config. is ACTIVE

上記のように、SONET インターフェイスは、2 つのレベルのスクランブリングをサポートします。  最初のレベルの sts-stream スクランブリング モードは ITU-T の GR-253 規格で必要とされています。  このモードは 1 + x6 + x7 アルゴリズムを使用して、SONET フレームのセクション オーバーヘッドの 1 行目以外をすべてスクランブルします。 GR-253 が、セクション 5.1.3 で sts-stream スクランブリングの使用をどのように定義しているかを、次に引用します。
「SONET 光インターフェイスの信号はバイナリ ライン コーディングを使用しているため、受信側でラインレート クロックを回復するなどの目的のために、適切な数の遷移(0 から 1 へ、および 1 から 0 へ)を確保するように、スクランブルされる必要があります。  SONET 電気インターフェイスの信号は、適切な遷移を保証するラインコードを使用します。ただし、これらの信号も電気インターフェイスと光インターフェイスとの間の整合性のため、スクランブルされる必要があります。  Nth STS-1 の Z0 バイトに続くバイトの最上位のビット(つまり、最後の Z0 バイトに続くバイト)に対して、スクランブラは「11111111」にリセットされます。 スクランブラは、そのビットから STS-N フレームの残り全体に対して連続的にスクランブルを実行します。 フレーミング バイト(A1 および A2)、Section Traceバイト(J0)、およびSection Growth(Z0)バイトはスクランブルされないことに注意してください。
スクランブリングの 2 番目のレベルは cell-payload スクランブリングです。これはオプションであり、International Telecommunications Union(ITU-T; 国際電気通信連合電気通信標準化部門)I.432 の 4.5.3 項で定義されています。   このモードは 1 + x43 の多項式を使用します。   cell-payload スクランブリングは ATM セルのペイロード部分のビットのみをランダム化し、5 バイトのヘッダーはスクランブルせずに残します。  cell-payload スクランブリングは、ATM セルの同期が確実に成功するように設計されています。ATM セルの同期とは、それぞれの新規セルが始まったことを認識するプロセスです。

要約すると、SONET レベルまたは sts-stream スクランブリングを、各 SONET デバイスで有効にしなければならないことを理解することが重要です。  cell-payload スクランブリングは、設定コマンドで有効/無効にできます。

Cisco IOS ソフトウェアのコマンドラインには、sts-stream スクランブリングを無効にするオプションがあります。 このコマンドは受け入れられますが、このコマンドは実際にはこのレベルのスクランブリングを無効にしません。  Cisco bug ID CSCdu17082 により、将来のリリースでこのコマンドは削除されます。

atm ds3-scramble コマンドおよび atm e3-scramble コマンドについて

DS-3 および E3 インターフェイスのラインコーディング プロトコルは、スクランブリングから利益を得ることができます。  特にスクランブリングは、受信側 ATM インターフェイスでの正確なクロック回復の確保に役立ちます。

当初、Cisco IOS ソフトウェアは、DS-3 インターフェイスでは ds3-scramble コマンドと atm ds3-scramble コマンドを使用し、E3 インターフェイスでは atm e3-scramble コマンドを使用していました。  Cisco IOS ソフトウェア リリース 12.2 では、これらのコマンドは隠しコマンドになり、設定時には、設定で atm scrambling cell-payload として表示されます。

Router# show atm interface atm 2/0/0
ATM interface ATM2/0/0:
AAL enabled:  AAL5, Maximum VCs: 4096, Current VCCs: 12
Max. Datagram Size:4528, MIDs/VC: 1024
PLIM Type:DS3 - 45Mbps, Framing is C-bit ADM,
DS3 lbo: short, TX clocking: LINE
Scrambling: OFF
227585 input, 227585 output, 0 IN fast, 0 OUT fast
Config. is ACTIVE

scrambling-payload コマンドについて

2600 および 3600 ルータ シリーズ用の Inverse Multiplexing over ATM(IMA; ATM 逆多重化)ネットワーク モジュールは、scrambling-payload コマンドをサポートしています。  Cisco IOS ソフトウェア リリース 12.0(5)T および 12.0(5)XK では、このコマンドの IMA モジュールがサポートされるようになりました。

デフォルトで、ペイロード スクランブリングは、T1 リンクではオフで E1 リンクではオンになっています。  通常は、T1 リンクのデフォルトの B8ZS ライン コーディングで、適切にセルを同期させるには十分です。 スクランブリングの設定は、遠端と一致する必要があります。

IMA インターフェイスでのスクランブリングのステータスを表示するには、show atm interface atm コマンドまたは show controller atm コマンドを使用します。

router# show controller atm0/2
Interface ATM0/2 is administratively down
  Hardware is ATM T1
 [snip]
SAR Scheduling channels:  -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1
Part of IMA group 3
Link 2 IMA Info:
   group index is 1
   Tx link id is 2, Tx link state is unusableNoGivenReason
   Rx link id is 99, Rx link state is unusableFault
    Rx link failure status is fault,
    0 tx failures, 3 rx failures
Link 2 Framer Info:
    framing is ESF, line code is B8ZS, fdl is ANSI
    cable-length is long, Rcv gain is 26db and Tx gain is 0db,
    clock src is line, payload-scrambling is disabled, no loopback

既知の問題:atm scrambling cell-payload がリロード時に無効になる

4x00 ルータ シリーズ用の ATM ネットワーク プロセッサ モジュールは、atm scrambling cell-payload コマンドを使用して、ペイロード スクランブリングを設定します。   Cisco bug ID CSCds42723 では、ルータがペイロード スクランブリング コマンドを除去し、リロード時に、実行中の設定に "no scrambling" 文を入力する状態が解決されています。 これらのモジュールのデフォルトのスクランブリング状態は、no scrambling であることに注意してください。

ATM スイッチ ルータでのスクランブリング

ATM スイッチの LS1010 および Catalyst 8500 シリーズは、SONET スクランブリングの両方のモードをサポートしています。  次に示すように、両方のモードは SONET インターフェイスでデフォルトで有効になっています。
ls1010#show controllers atm 12/0/3
IF Name: ATM12/0/3    Chip Base Address: A8E0E000
Port type: OC3    Port rate: 155 Mbps    Port medium: SM Fiber
Port status:Good Signal    Loopback:None    Flags:8308
TX Led: Traffic Pattern    RX Led: Traffic Pattern  TX clock source:
 network-de
rived
Framing mode:  sts-3c
Cell payload scrambling on
Sts-stream scrambling on
cell-payload スクランブリングは、DS-3 インターフェイスではデフォルトで無効で、E3 インターフェイスではデフォルトで有効です。

これらのデフォルト設定に対する設定変更を確認するには、show controllers atm コマンドを使用します。

Packet Over SONET(POS; パケット オーバー ソネット)リンクでの ATM スクランブリング

Packet Over SONET(POS; パケット オーバー ソネット)インターフェイスは、SONET フレームの Synchronous Payload Envelope(SPE; 同期ペイロード エンベロープ)部分での ATM スタイルのペイロード スクランブリングをサポートして、十分なビット遷移密度を保証します。 このようなスクランブリングはデフォルトでオフで、次に示すように、pos scramble-atm コマンドで有効にします。
Router(config)# interface pos 3/0
Router(config-if)# pos scramble-atm
スクランブリングにより、パス オーバーヘッドの C2 バイトの値が変更されることに注意してください。  2 つの値は、スクランブリングが有効である場合の 16 と、スクランブリングが無効である場合の CF です。  ATM over SONET リンクとともに使用した場合は、スクランブリングによって C2 バイトは変更されません。

スクランブリングによって ATM リンクはセキュアになるか

セル スクランブリングはセキュリティを提供しません。  仮想接続で伝送されるデータ パターンのランダム化に使用します。  セキュアな ATM 接続を実現するには、上位レイヤでのセキュリティの実装や、暗号化デバイスの使用を検討します。


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