07IP与ATM的融合
IP与ATM的结合
答：IP与ATM的融合有两种方式：一种是重叠模型，一种是集成模型。
重叠模型的实现方式主要有：IETF推荐的IPOA、 ATM Forum推荐的LAN仿真和多协议MPOA等。重叠技术的主要思想是：IP的路由功能仍由IP路由器来实现，需要地址解析协议ARP实现MAC地址与ATM地址或IP地址与ATM地址的映射。而其中的主机不需要传统的路由器，任何具有MPOA功能的主机或边缘设备都可以和另一设备通过交换直接连接，并由边缘设备完成包的交换即第三层交换。
集成模型的实现技术主要有IETF推荐的MPLS技术。集成模型的主要思想是：将ATM层看成IP层的对等层，将IP层的路由功能与第二层的交换功能结合起来，使IP网络获得ATM的选路功能。ATM端点只需使用IP地址标识，从而不需要地址解析协议。该技术传输IP数据包效率较高，且不需地址解析协议。
现代交换原理 第8章 IP交换技术
IP交换的基本原理（3）
3）收到下游节点通知
同时，下游节点要求建立ATM直通链接。通知 下游节点分配的虚通道标识，之后，IP交换机 将属于该数据流的信元在指定虚通道上传送到 下游节点。
ATM直通连接上传送分组
IP交换控制器指示ATM交换机建立相应输入 和输出端口的虚通道连接，建立起ATM直通连 接，属于该数据流的信元就在ATM连接上以 ATM交换的速度在IP交换机中转发。
8.4 多协议标记交换——MPLS 什么是MPLS MPLS网络体系结构及相关基本概念 MPLS基本交换原理 交换节点LSR体系结构及工作原理
什么是MPLS
MPLS是利用标记进行数据转发的。当分组进入 网络时，要为其分配固定长度的短的标记并将标 记与分组封装在一起，在整个转发过程中，交换 节点仅根据标记进行转发。
转发等价类FEC（Forwarding Equivalence Class）
相关概念
标签边缘路由器（TER：Tag Edge Routers）
位于标签交换网络的边缘。负责给进入网络的数据分 组加上标签，并负责将离开网络的数据分组的标签去 除，对数据分组进行第三层转发。
TER使用标准的路由协议来创建转发信息库（FIB）。 TER根据FIB的内容，使用标签分发协议（TDP）向 其它TER或标签TSR分发标签。
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路由表 目的地址前缀 下一跳入端口 LER0 LSR0 LSR2 LER1 65.8 65.8 65.8 65.8 LSR0 LSR2 LER1 0 0 0 0 1 2 1 ----
ATM与IP网络技术分析
ATM与IP网络技术分析摘要：随着网络的普及，ATM与IP这两种主流网络技术已逐步从幕后走向台前，为人们所津津乐道。
本文简要的讲述了这两种技术的基本概念和主要特点，着重分析了IPv6和移动IP，最后对ATM和IP技术进行了比较，由此引出两种技术的发展趋势——ATM与IP技术的融合，并重点分析了MPLS的基本概念及工作原理，且力图反映出其最新发展。
关键词：ATMIPv6移动IPMPLS一、ATM与IP的概念ATM是异步传送模式的简称，即在ATM传输模式中，信息被分成信元来传递，而包含同一用户消息的信元不需要在传输链路上周期性出现，所以这种传输模式是异步的。
ATM的特点是将话音、数据及图像等所有的数据信息分解成固定长度（48字节）的数据块，在数据块前装配地址、丢失优先级、流量控制、差错控制信息等5字节的信头，构成53字节的定长信元，并以信元形式在网络中进行传送，且在接收端恢复成所需格式。
IP是一种端到端的无连接通信技术，其特点是“尽力传送”，在全网采用统一的IP地址，通过IP数据报和IP地址屏蔽网络低层的差异，便于互联各种网络，广泛应用于数据型应用的骨干网上。
二、ATM与IP的技术概述（一）ATM技术概述ITU-T定义ATM为“以信元为信息传输，复接和交换的基本单位的传送方式”。
用ATM技术构建的网络称为ATM传输网，它是由VC级的信道网（或电信网），VP级的通路网和传输媒体网3级组成。
而各级网由终端、中继点、连接及链路4部分构成。
在实际的接续过程中，VC连接是指终端——终端的连接，其终点是终端，VC连接的中继点实际上是由交换机实现其功能，即称为虚信道处理（VCH,VirtualChannelHandler）功能；VP的连接是集中VC链路，VC链路的两端是VP连接的终点，即VP的终端可以是交换机，其功能由交叉连接设备来完成，即称为虚通路处理（VPH,VirtualPathHandler)功能。
VCH和VPH的交换处理是一样的，所不同的是选路用的信头结构不同，分别为VCI和VPI。
ATM与IP的结合技术
• ATM 使用光纤信道传输。由于光纤信道的误码率极低，且容量很大，因此在
ATM 网内不必在数据链路层进行差错控制和流量控制(放在高层处理)，因而明 显地提高了信元在网络中的传送速率。
ATM技术的缺点
• ATM 的一个明显缺点就是信元首部的开销太大，即 5 字节的信元首部在整
个 53 字节的信元中所占的比例相当大。 • ATM 的技术复杂且价格较高。 • ATM 能够直接支持的应用不多。 • 10 千兆以太网的问世，进一步削弱了 ATM 在因特网高速主干网领域的竞 争能力。
2.3 ATM和IP技术的对比总结
ATM 层次 数据链路层 IP 网络层
连接方式
信息传送最小单位 交换方式 路由方向 组播
面向连接
固定长度信元（53byte） ATM方式 双向 点到多点
无连接
可变长度分组 数据报方式 单向 多点到多点
服务质量保证
成本 发展推动力
根据不同业务提供不同质量保 证
高 技术驱动
力传送”。通过IP数据报和IP 地址屏蔽网络低层的差异，实现了“IP over
everything”的目标。Iห้องสมุดไป่ตู้ 技术成功的关键是其层次结构的包容性与开放性， 以及简单、实用、有效的原则。TCP/IP 协议已成为全世界主导的网络互联 协议，其中IP 协议的主要功能包括无连接数据报传送，数据报寻径两部分。
的设备价格也是目前困扰ATM技术普及推广的一大因素，因此ATM一般只
限于电信级骨干网的建设。
1.5 总结
ATM技术的优点： • 选择固定长度的短信元作为信息传输的单位，有利于宽带高速交换。信元长度 为 53 字节，其首部（可简称为信元头）为 5 字节。 • 能支持不同速率的各种业务。 • 所有信息在最低层是以面向连接的方式传送，保持了电路交换在保证实时性和 服务质量方面的优点。
IP与ATM结合技术的模型及发展趋势
IP与ATM结合技术的模型及发展趋势（中）3 在ATM上支持IP协议的几种技术3.1 重叠模型技术属于重叠模型的技术包括LANE、IPOA和MPOA。
3.1.1 LANE（局域网仿真技术）（1）LANE的参考配置LANE的参考配置如图6所示。
（2）LANE的组成部件·局域网仿真客户机（LEC）：是所仿真的局域网的端系统，它向现有局域网（例如以太网）提供MAC 层的服务接口。
它代理原有LAN的所有终端与ATM网络传送数据，完成地址解析（将MAC映射成ATM地址），实现整个ELAN中的所有终端间的通信。
每个LEC由一个唯一的ATM地址来标志，而且与一个或多个可通过该ATM地址到达的MAC地址相连。
·局域网仿真配置服务器（LECS）：负责保存仿真的局域网中的LEC配置信息，并向新安装的LEC发送LES的ATM地址。
每个管理域只有一个逻辑LECS，它为本域中的所有ELAN服务。
·局域网仿真服务器（LES）：提供MAC地址与ATM地址的映射功能，每个ELAN只有一个逻辑LES。
每个LES用一个专有的ATM地址来标识。
·局域网仿真广播和未知服务器（LEBUS）：负责处理广播MAC地址，从而在仿真的局域网内提供广播和多传送通信能力；它还负责处理被叫ATM地址未知的数据报。
（3）LANE的基本原理当仿真的局域网中安装新的LEC时，该LEC将访问LECS以获得LES的ATM地址，然后LEC建立与LES 的ATM连接。
LES将在其MAC地址与ATM地址映射表中对新安装的LEC的MAC地址和ATM地址进行登记。
接下来，LEC向LES发送局域网仿真地址解析协议（LE ARP）请求，其中包含广播MAC地址，从而获得BUS 的ATM地址。
当主机要发送数据报时，必须首先进行地址解析，以获得被叫主机的ATM地址。
图7以将要发送IP数据报为例，说明LANE地址解析的步骤。
（4）LANE的优缺点需要指出的是，LANE实质上是对ATM层屏蔽了网络层及以上层的的协议，从而能在ATM上支持多种协议。
ATMIP结合技术应用论文
ATM与IP结合技术应用研究【摘要】本文介绍了ip技术与atm技术的基本概念和主要特点，对这两种技术进行了比较，讨论了两种技术的发展趋势——atm与ip结合技术及应用。
【关键词】atm；信元；ipoa；mpls一、引言ip依靠网络可用、尽力而为、以端为中心的特点，以及ip技术与以太网技术的无缝结合，已成为internet的成熟技术。
atm （asynchronous transfer mode，异步传输模式）是一种高速、高效、控制灵活的综合业务信息传递模式。
atm以其网络可靠、可管理、以路为中心的特点，符合网络数字化、宽带化、分组化的发展趋势。
atm技术所具有的端到端qos保证、完善的流量控制和拥塞控制、灵活的动态带宽分配与管理、支持多业务等方面的优势，目前是ip技术所不及的。
目前ip技术的优势在于提供统一的数据应用平台，而atm技术的优势在于提供统一的网络平台。
二、atm与ip技术简介1．atm技术的特点。
atm是20世纪80年代后期由itu-t针对电信网支持宽带多媒体业务而提出的，itu-t定义atm 为“以信元为信息传输、复接和交换的基本单位的传送方式”。
现代通信网中广泛使用的两种交换方式是电路交换和分组交换，atm 综合了电路交换和分组交换的优点，既能灵活的分配带宽，又取消了复杂的流量控制和差错控制，使传输时延大大降低，并可以提供具有qos保证的实时多媒体业务。
atm技术的主要特点如下：（1）采用固定长度的信元。
atm采用固定长度的数据包作为传输的基本单位，为了有别于分组交换网中的分组，称之为信元。
每个信元的长度为53个字节，其中前面5个字节为信头，装配有地址、丢失优先级、流量控制、差错控制信息等，用来表示这个信元来自何处，到何处去，是什么类型等。
后面48个字节是话音、数据、图像等要在线路上传送的信息。
（2）对服务质量（qos）的支持。
atm简化了网络功能，atm交换节点不参与任何数据链路层功能，将差错控制与流量控制工作都交给主机去做，而且协议简单，简化了网络节点中信息存贮管理与处理的复杂性，加快了信息交换的速率，减少了信元在节点缓冲区中的排队时延和时延抖动，特别适合在核心网中传送信息。
IP与ATM网络技术的融合
IP与ATM网络技术的融合随着新网络技术的发展，ATM正在显示自己的真正实力。
ATM 论坛、国际电联在不到几年的时间内在产业、学术研究、应用方面都有很大的投入并呈加速趋势，相继推出AAL2、LANE、MPOA、MPLS、GFR等，这是一个不容忽视的成就。
ATM与IP既有竞争的一面，又有互补的一面。
互联网的可持续发展需要ATM支持，以提高服务质量（QoS）和扩容；ATM也需要互联网来发展、应用、展示自己。
ATM发展进度慢的原因除了技术驱动超前于市场需求外，最重要的就是没有“拳头应用”。
能充分利用ATMQoS的应用更少，使得ATM的优势远未发挥出来。
Internet的发展正是一个机遇，尤其是互联网业务的多媒体化需求，ATM技术将是一个巨大的推动。
可见，IP技术不是动摇了ATM技术，而是进一步促进和增强了ATM技术的地位。
1．ATM技术是一项优秀的传输、交换、复用、交叉连接技术，ATM技术是IP技术可持续发展的保障。
ATM技术不是过时了，而是以一种更务实的姿态进入实用中，对ATM 技术的理解也应在思想上更新。
ATM技术是互联网最有效的、最容易扩展的组网技术。
与扩容方便、服务质量的保证和动态的用户管理能力相比，ATM的开销是值得的。
2．知识产权从标准化程度和知识产权角度看，ATM技术成熟程度无论在理论还是在实际应用中都远高于当前非常热门的IP OVER SDH 、IP OVER WDM等技术。
硬件方面，生产ATM交换、适配等套片的成本不断下降，构筑自己的硬件平台很方便；软件方面，ATM信令、网管等技术的研究、实现对各国的研究者难度相同，基本是在同一条起跑线上，可根据自己的实际需求来实现，有利于实现自己的知识产权（IPR）。
3．业务的多样化从业务发展角度看，未来的网络应用应具有更丰富的内容。
不仅只是目前的信息查询、娱乐、休闲和初露端倪的电子商务。
用户的创造力是无止境的，带宽的可接入性与灵活性使得用户既成为信息的消费者，又成为信息的生产者。
ATM与以太网和IP技术的融合
斛倾 和成 就 太理 想 化 了 ，从 而导 致 实 现 目标
标 准 ，保 留以 太 网 的帧格 式 、流 量
控 制 及 链 路层 管理 ， 因此 千兆 以太
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太 网的 高 带 宽 帮 助 改 善 了 Ｑｏ Ｓ，规 范 化 迟 滞 时 间 把 视 频 抖 动 和音 频迟 滞 降到 最低 。与 ＡＴ 技 术相 比 ， Ｍ 千 兆 以太 网具 有 更 多 的 经 济性 、 向上
用 与 以太 网 同样 的帧 格 式 ，无 需 转 换。
千 兆 以太 网 的 问题 也 不 少 。 首
要 有 其 它 的 长距 离 传 输 技 术 （ 许 或 是 ＡＴ ， Ｍ） 或者 其 它 昂贵 的光 纤 转 发 器 。因此 ， 然价 格 是 一 个 优势 ， 虽 但 是 当需 要 长 距 离 传 输 时 ，可 能 最 终 解 决 方 案 的 整体 价 格 并 不 便 宜 。
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图 １Ａ ＴＭ和 ｌ Ｐ
的结 合方式
参
重叠模型
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三、CIPOA基本工作过程
在 ATM 上 的 传 统 IP（CIPOA） 中 ， 成功地解决了IP地址与ATM地址直接映射 的问题，即IP地址与ATM地址之间的转换。 1．LIS的初始化 LIS的初始化是指在LIS中新增加一个 主机的过程。
2．LIS主机内的数据传送
IP主机向LIS中的其他主机发送数据 时，首先通过ARP服务器进行地址解析， 获得对方的ATM地址，启动ATM信令交 换，建立一条ATM连接。 3．LIS之间的数据传送 主机A需要向处于不同LIS的主机B发 送IP分组时，LIS之间的数据传送如图7.8 所示。
7.2 重叠模型技术
7.2.1 ATM上的传统IP
ATM上的传统IP（Classical IP over ATM，CIPOA）是一个早期方案，称为传 统IP over ATM。
一 、 AAL5 上 的 多 协 议 封 装
（RFC1483）
分 组 在 IP 和 ATM 上 传 送 时 ， IP 和 ATM都必须以当前数据链路的格式封装。
ATM 网络 ARP 服务器 ① ② ③ 中间路由器 ④ 路由器 LIS1 LIS2 主机 B ARP 服务器
主机 A
路由器
图7.8 LIS之间的地址解析过程
4．经过两台路由器的数据传送举例
图7.9给出了不同路由器进行寻址过程
的例子。
202.94.11.x 202.94.33.x 202.94.44.x 202.94.5x
7.3.2 标记交换
标 记 交 换 （ Tag Switching 是 Label Switching的别名）是Cisco推出的一种基于传统 路由器的ATM承载IP技术。
一、标记交换的基本原理
标记交换的基本原理是：在位于交换网系 统边缘的路由器中，先将每个输入数据单元（IP 帧）的第三层地址（IP地址）映射为简单的标记 （Tag），然后将带有标记的数据单元（IP帧） 转化为打了标记的ATM信元。
二、标记交换网中的部件
标记交换网中的部件主要包括边缘标 记路由器、标记交换机（ATM交换机或路 由器）和标记分布协议（Tag Distribution Protocol，TDP）三个部分。 边缘标记路由器：边缘标记路由器位 于标记交换网络核心的边缘，提供网络层 服务，负责将标记加到数据包（IP包）上。
三、IP交换网关
IP交换网主要包括IP交换机和IP交换 网关等设备。
四、IP交换的优缺点
IP交换的最大特点是对用户输入的业 务数据流进行了分类，有针对性地提供不 同的交换机制。
IP交换的缺点是只支持IP，同时它的 效率依赖于具体用户业务环境，对于持续 时间短、业务量小、呈突发分布的用户业 务数据流，其效率并没有得到明显提高， 一台IP交换机只相当于一台中等速度的路 由器。
IP
IP
AAL ATM 物理层 VC VC
图7.5 RFC1483 VC复用封装
二、逻辑IP子网的概念
在 RFCl577 中 描 述 ATM 上 的 传 统 IP （CIPOA）的功能和过程，引入了逻辑IP 子网（Logical IP Subnetwork，LIS）的概 念，描述了为位于同一LIS的IP设备间建立 点到点的ATM虚连接的机制，而且提供一 个在LIS成员间跟踪和分发IP／ATM地址 绑定的业务。
标记交换机：标记交换机根据携带的 标记信息和交换机中保存的标记传递信息 （信元标记或信元）进行交换。除了标记 交换以外，还可支持第三层路由或第二层 交换功能。 标记分布协议（TDP）：TDP是标记 交换机和边缘路由器进行标记信息交换的 标准（协议）。
三、标记交换过程举例
（1）输入端标记边缘路由器（RTA） 从 源 主 机 接 收 未 打 上 标 记 的 IP数 据 包 ， RTA查询它的TFIB，找到目的地址前缀为 128.89.0.0/16（16为在ATM上使用时标记 长度是16位）的条目，取得下一跳RTB的 出口标记4和输出接口号1，并从输出接口1 发送到核心标记交换网中。
LIS IP.1 MARS
IP.2 VC 组播服务器 MCS
图7.13 组播服务器模型
IP.3
1．组播地址解析服务器
组播地址解析服务器（MARS）把第 三层组播组地址映射为一系列ATM地址， 例 如 组 播 IP 地 址 被 映 射 为 ATM 地 址 1 、 ATM地址2、…ATM地址n等等，这一过 程被称为主机映射。 2．组播地址解析服务器的操作 MARS 客 户 机 要 加 入 MARS 和 向 MARS询问消息，使用的通道不是同一条。
与组播服务器（MCS）的关系
当组播服务器（MCS）在MARS中的登记 完成后，MARS要做的事情有两项：一是，为使 组播组成员能使用MCS，MARS将要修改各种 MARS消息的用法，其中包括的消息有MARSREQUEST（请 求 指令） ，MARS-JOIN（ 加入 指令）和MARS-LEAVE（离开指令）。二是， MARS中除了主机映射外，还有服务器的映射， 即服务器将第三层组播组地址映射成一序列MCS 的ATM地址。
第七章 IP与ATM的融合
ATM是一种信息复用和交换技术，由 于它只涉及OSI/RM的下两层，对每个数 据包的处理过程大大简化，处理时间大大 缩短，并采用定长单元（信元）进行发送， 具有带宽宽（622Mbit/s甚至到10Gbit/s）、 吞吐容量大和伸缩性强等特点，可为不同 等级的业务提供相应的服务质量（QoS）。
实现ATM层组播的方法有二种：一种 是 虚 信 道 （ VC） 组 播 网 状 网 ， 虚 信 道 （VC）组播网状网中的每条点到多点连接 由每一个源端站建立，各目的端站均是组 播组中的成员，如图7.12所示；另一种是 ATM 层 组 播 服 务 器 （ Multicast Server， MCS），在ATM层组播服务器方法中，每 一个源端站都建立一条通向MCS的点到点 的连接，MCS建立和管理通往实际目的端 站的一组点到多点虚信道（VC），如图 7.13所示。
二、组播的能力
RFC1112描述了IP组播对标准IP的扩 展。IP组播存在三级标准： 在第0级，主机不支持组播，组播活 动对它们没有影响。 在第1级，主机可以只发送组播分组。 在第2级，主机对IP组播具有完全的 支持。
三、ATM网络中的组播
对组播的支持，在广播网络中容易实 现，但在ATM网络中，实现组播业务就必 须经过一个特殊的服务器，用于确定组播 组的成员，并建立组播虚信道（VC）。
（2）标记交换机（RTB）收到标记 为4，目的地址前缀为128.89.0.0/16的标记 分组，用此作为索引查询它的TFIB，找到 它的下一跳RTC的出口标记9和输出接口号 0，并从输出接口0发送输出边缘标记路由 器（RTC）。 （3）RTC在收到了RTB转发的分组 后，去掉标记，恢复成无标记的IP数据包 传递给目的地址为128.89.26.4的主机用户。
直接 经 202.94.11.5 经 202.94.11.5 经 202.94.11.4 ①
202.94.11.5 路由器 B
202.94.33.x 202.94.44.x
b ATM 地址解析表 IP 地址 202.94.44.x 202.94.33.x ATM 地址 b b ② IP 分组 202.94.44.10 路由器 A 202.94.11.3 a c 路由器 C 202.94.11.4 202.94.5x 主机 ATM 网络 ③ ARP 服务器
四、标记交换中对标记分类的含义
（1）目的地址前缀：在这种类型标 记中，按目的地址前缀来标记IP数据包， 标记以路由表中的路由为基础，允许来自 不同源地址的业务数据流向同一个目的地 址发送时共享相同的标记和虚信道（VC） 连接，可节省标记和提高传输的效率。
（2）边界路由：在这种类型标记中， 是指在标记交换网的标记边缘路由器对之 间分配标记。其意义是在某些情况下，这 种技术使用的标记比目的地址前缀技术会 少一些。 （3）业务量调节：在这种类型标记中， 是按业务量调整来标记IP数据包，使得加 上标记的IP数据包能按指定的、与路由算 法选择不同的路由流动，从而允许网络管 理员平衡中继线路上的业务负荷。
7.3 集成模型技术
7.3.1 IP交换
IP交换（IP Switch）是Ipsilon公司提 出的专门用于在ATM网上传送IP分组的技 术，它克服了ATM上的传统IP（CIPOA） 的一些缺陷，如在子网之间必须使用传统 路由器等，提高了在ATM上传送IP分组的 效率，是目前一种典型的属于集成模型的 技术。
1．LLC/SNAP封装
LLC/SNAP封装是通过在每个包含一 个 IP 分 组 或 任 何 其 他 网 络 层 协 议 分 组 的 AAL5帧之前添加一个8字节的LLC/SNAP 帧头来实现的。 2．VC复用 在图7.5中描述了VC复用的概念，VC 复用（或空封装）不需要LLC/SNAP帧头。
7.1 IP与ATM融合的技术模型 7.2 重叠模型技术 7.3 集成模型技术
7.1 IP与ATM融合的技术模型
7.1.1 重叠模型
重 叠 模 型 就 是将 IP当成 一 个网 络 与 ATM网络互连，不更改ATM网络的协议 模块，而将IP的功能层叠加在ATM上。
符合重叠模型的主要技术包括ATM上 的 传 统 IP（Classical IP over ATM， CIPOA）、局域网仿真（LANE）和ATM 上的多协议（MPOA）等。重叠模型的优 点是使用ATM Forum/ITU-T的信令标准， 其复杂度较低，成熟程度较高，与ATM网 络及业务兼容，对将来通信网向B-ISDN方 向发展比较有利。但从目前的应用看来， 存在传ห้องสมุดไป่ตู้IP包的效率较低，地址和路由功 能重复等缺点。
有先后关系的IP包，它将由IP交换机控制
器的路由软件来处理。
（1）IP交换机ATM输入端口接收上 游节点输出的用户业务流，IP交换机控制 器路由软件根据用户业务流的传输控制协 议（Transmission Control Protocol，TCP） 或用户数据报协议（User Datagram Protocol，UDP）分组头的端口号对业务 流进行分类，IP交换机分类传输用户业务 流。