IP交換技術(shù)與MPLS技術(shù)

1、深入探討IP網(wǎng)與ATM網(wǎng)相結(jié)合的技術(shù)來源：考試大【考試大：考試專家，成就夢想！】2008年11月26日1背景ATM技術(shù)是八十年代末由電信提出的，為實(shí)現(xiàn)包括話音、數(shù)據(jù)和圖像在內(nèi)的各種業(yè)務(wù)傳輸?shù)膶拵ЬC合數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)B-ISDN而發(fā)展起來的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。ATM技術(shù)的實(shí)質(zhì)是電路交換和分組交換的綜合。因此ATM技術(shù)具有很大的靈活性，任何時(shí)候都能按實(shí)際需要來占用資源；對特定業(yè)務(wù)，傳送速率隨信息到達(dá)的速率而變化;能夠適應(yīng)任何類型的業(yè)務(wù)，無論其速率高低、突發(fā)性大小、實(shí)時(shí)性要求和質(zhì)量要求如何，都能提供滿意的服務(wù)。ATM最初的思想就希望造就未來通信系統(tǒng)的統(tǒng)一平臺(tái)，制定ATM規(guī)范的ATM論壇一直在通過各種手段向ATM中容

2、納進(jìn)新的內(nèi)容以保證ATM最初的目標(biāo)。但這樣造成ATM技術(shù)異常的復(fù)雜，標(biāo)準(zhǔn)化的過程緩慢。此外，昂貴的設(shè)備價(jià)格也是目前困擾ATM技術(shù)普及推廣的一大因素，因此ATM一般只限于電信級骨干網(wǎng)的建設(shè)。IP技術(shù)起源于六十年代，最初只用于計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)的組建。近十年來，隨著Internet的快速普及，IP技術(shù)廣為流傳，已經(jīng)成為一種事實(shí)上的開放系統(tǒng)互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)。IP技術(shù)實(shí)質(zhì)上是一種不需要預(yù)先建立連接，而直接依賴于IP分組頭信息決定分組轉(zhuǎn)發(fā)路徑的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。IP技術(shù)的主要特點(diǎn)是：IP協(xié)議是一種網(wǎng)絡(luò)級互聯(lián)協(xié)議，容易實(shí)現(xiàn)異種網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)；采用無連接技術(shù)，特別適合于電子郵件、信息檢索等非實(shí)時(shí)的短報(bào)文通信；具有統(tǒng)一的尋址體系，

3、網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性強(qiáng)；采用獨(dú)立服務(wù)的模塊化結(jié)構(gòu)，可以支持多種不同應(yīng)用，容易增加新業(yè)務(wù)。IP技術(shù)所具有的最大優(yōu)勢在于，它可以運(yùn)行在任何介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)上，可以保證異種網(wǎng)絡(luò)的互通，即“IPovereverything。隨著寬帶IP技術(shù)的發(fā)展，包括話音、數(shù)據(jù)和圖像在內(nèi)的各種業(yè)務(wù)均能在IP網(wǎng)上進(jìn)行傳輸，出現(xiàn)了所謂的“EverythingonIP的局面，IP業(yè)務(wù)也即將成為通信業(yè)務(wù)的主流。但I(xiàn)P技術(shù)在發(fā)展過程中也遇到了路由器瓶頸、服務(wù)質(zhì)量難以保證等問題的困擾。ATM和IP都是發(fā)展前景良好的技術(shù)，但它們在各自的發(fā)展過程中都遇到一些問題。如果把這兩項(xiàng)技術(shù)結(jié)合起來，利用ATM網(wǎng)絡(luò)為IP用戶提供高速直達(dá)數(shù)據(jù)鏈路，即可以充分利

4、用ATM網(wǎng)絡(luò)的資源優(yōu)勢，發(fā)展ATM上的IP用戶業(yè)務(wù)，又可以解決IP網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中遇到的問題，進(jìn)一步推動(dòng)IP業(yè)務(wù)的發(fā)展。2 1P與ATM結(jié)合技術(shù)的分類目前，IP與ATM結(jié)合技術(shù)主要分為兩大類：重疊技術(shù)和集成技術(shù)。采用重疊技術(shù)時(shí)，IP層疊加在ATM層之上，ATM端點(diǎn)使用ATM地址選擇協(xié)議將IP分組包選擇路由。重疊技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是采用標(biāo)準(zhǔn)的ATM論壇/ITU-T的信令標(biāo)準(zhǔn)，與標(biāo)準(zhǔn)的ATM網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)兼容；缺點(diǎn)是傳送IP包的效率較低。采用集成技術(shù)時(shí)，ATM層被看作IP層的對等層，ATM端點(diǎn)只需使用IP地址來標(biāo)識，在ATM網(wǎng)絡(luò)內(nèi)使用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)層路由協(xié)議為IP分組選擇路由，在建立連接時(shí)使用非標(biāo)準(zhǔn)的ATM信令協(xié)議。采

5、用集成技術(shù)時(shí)，不需要地址解析協(xié)議，但增加了ATM交換機(jī)的復(fù)雜性，使ATM交換機(jī)看起來更像一個(gè)多協(xié)議的路由器。集成技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是傳送IP包的效率比較高，不需要地址解析協(xié)議；缺點(diǎn)是與標(biāo)準(zhǔn)的ATM技術(shù)融合較為困難。3 重疊技術(shù)重疊技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式具體來說主要有三種，分別是CIPOA(ClassicalIPoverATM)、LANE(LANEmulation)和MPOA(Multi-protocoloverATM)。3.1 CIPOA(ATM上的傳統(tǒng)IP技術(shù))IETF工作組在RFC1483(AAL5上的多協(xié)議封裝)和RFC1577(ClassicalIPandARPoverATM)兩個(gè)文件中定義并規(guī)范了C

6、IPOA。CIPOA的基本思想是利用IP對低層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的包容能力，在ATM網(wǎng)上支持IP協(xié)議。它繼承了IP的基本思想，僅把ATM網(wǎng)絡(luò)看作與以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)等物理子網(wǎng)處于同樣地位的一種異形子網(wǎng)。由于CIPOA規(guī)范只支持IP協(xié)議，所以它適用于只使用IP協(xié)議的互聯(lián)網(wǎng)和局域網(wǎng)。利用該規(guī)范，用戶可以在ATM網(wǎng)絡(luò)上直接運(yùn)行現(xiàn)存的基于IP的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(如TCP、UDP)和基于IP應(yīng)用協(xié)議(如WWW、FTP、NFS等)。CIPOA的協(xié)議結(jié)構(gòu)如下所示：網(wǎng)絡(luò)層IPRCF1577數(shù)據(jù)鏈H層RCF1483ATM層物理層物理層CIPOA引入了邏輯IP子網(wǎng)（LIS）的概念，所謂LIS是指根據(jù)用戶和網(wǎng)絡(luò)管理者的連接要求，對直接

7、連接到ATM網(wǎng)絡(luò)的任意主機(jī)、路由器進(jìn)行組合，這種組合形成了一個(gè)邏輯的IP子網(wǎng)，其中的主機(jī)和路由器可位于網(wǎng)絡(luò)中的任何地方，即與它們的地理位置無關(guān)。不同的LIS相互獨(dú)立操作和通信，在一個(gè)LIS內(nèi)，IP包可以在點(diǎn)到點(diǎn)的ATM永久虛通道（PVC）和ATM交換虛通道（SVC）上傳送，位于兩個(gè)LIS內(nèi)的主機(jī)間的IP連接需要經(jīng)過一個(gè)路由器。CIPOA網(wǎng)絡(luò)的基本工作原理是：在每一個(gè)LIS內(nèi)設(shè)有一個(gè)地址解析服務(wù)器（ARPServer）,負(fù)責(zé)完成IP地址和ATM地址的映射功能。當(dāng)LIS中新增了一個(gè)IP主機(jī)時(shí)，該主機(jī)首先利用配置好的地址建立與ATMARP服務(wù)器的連接，ATMARP服務(wù)器檢測到來自新主機(jī)的連接后，向該

8、主機(jī)發(fā)送反向ARP請求（InARP）,從而獲得新增主機(jī)的IP地址和ATM地址，并在ATMARP服務(wù)器中的IP地址-ATM地址映射表中進(jìn)行登記。當(dāng)一個(gè)主機(jī)需要向被叫發(fā)送IP數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，由于它不知道對方的ATM地址，所以首先向ATMARP服務(wù)器發(fā)送ARP請求，獲得被叫的ATM地址，再建立到被叫的ATM連接并進(jìn)行通信。在重疊技術(shù)中，CIPOA技術(shù)成熟，實(shí)現(xiàn)簡單，在LIS上傳送的廣播業(yè)務(wù)量很少，網(wǎng)絡(luò)的資源利用率較高，同時(shí)簡化了LIS內(nèi)主機(jī)間的通信步驟，改善了時(shí)延特性。但兩個(gè)LIS中的主機(jī)間進(jìn)行通信時(shí)需要經(jīng)過路由器，仍不能完全解決路由器瓶頸問題，并且每個(gè)LIS內(nèi)都配置一個(gè)地址解析服務(wù)器，將引入額外的時(shí)延。

9、此外，CIPOA只限于處理ATM上的IP協(xié)議，無法處理其它的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。3.2 LANE（局域網(wǎng)仿真技術(shù)）ATM論壇定義的局域網(wǎng)仿真（LANE）技術(shù)為在ATM網(wǎng)絡(luò)上傳送現(xiàn)有的LAN協(xié)議創(chuàng)造了條件。采用ATM局域網(wǎng)仿真技術(shù)時(shí)，對原局域網(wǎng)用戶來說，ATM交換網(wǎng)絡(luò)的各種功能（如呼叫建立、信元拆裝等）都是透明的，原局域網(wǎng)終端的硬件和軟件系統(tǒng)不需做任何改動(dòng)，即可利用ATM網(wǎng)絡(luò)提供的高速直達(dá)數(shù)據(jù)鏈路傳送LAN協(xié)議包。LAN是對局域網(wǎng)的媒體訪問控制子層（MAC層）進(jìn)行仿真，LANE的協(xié)議棧如下所示：網(wǎng)絡(luò)層IP、IPX等LANE數(shù)據(jù)鏈H層RCF1483ATM層物理層物理層由ATM層替代傳統(tǒng)LAN的MAC子層，

10、成為物理層和邏輯鏈路之間的一層，因此局域網(wǎng)邏輯鏈路層以上的軟件可以不做任何改動(dòng)。LANE可以支持任何局域網(wǎng)的高層協(xié)議（如IP,IPX等）。LANE的服務(wù)體系是基于CLIENT/SERVER的查詢和響應(yīng)模型。在一個(gè)仿真的局域網(wǎng)絡(luò)（ELAN）中，需要配置局域網(wǎng)仿真客戶機(jī)（LEC）、局域網(wǎng)仿真配置服務(wù)器（LECS）、局域網(wǎng)仿真服務(wù)器（LES）和廣播/未知服務(wù)器（BUS）。LEC是所仿真的局域網(wǎng)的端系統(tǒng)，它向現(xiàn)有局域網(wǎng)提供MAC層的服務(wù)接口，代理原局域網(wǎng)中的所有終端向ATM網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，完成地址解析，實(shí)現(xiàn)整個(gè)ELAN中的所有終端間的通信。LECS負(fù)責(zé)保存仿真局域網(wǎng)中的局域網(wǎng)仿真客戶機(jī)（LEC）配置信息

11、，并向新安裝的LEC發(fā)送LES的ATM地址，每個(gè)管理域只有一個(gè)LECS,它可為一個(gè)或多個(gè)仿真局域網(wǎng)（ELAN）提供服務(wù)。LES負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)MAC地址與ATM地址的映射功能，每個(gè)ELAN只有一個(gè)LES,每個(gè)LES有一個(gè)專有的ATM地址來標(biāo)識。BUS負(fù)責(zé)處理廣播及未知的MAC地址，在仿真局域網(wǎng)內(nèi)提供廣播和組播傳送功能。LEC是如何與LES進(jìn)行通信完成地址解析并把用戶數(shù)據(jù)通過ATM數(shù)據(jù)直達(dá)鏈路傳送給另一個(gè)真地址解析協(xié)議（LE-ARP）請求，詢問收端的ATM地址。如果收端已在LES上注冊，則LES就在LE-ARP應(yīng)答中將收端ATM地址返回給發(fā)ARP請求轉(zhuǎn)發(fā)給ELAN上的所有LEC,收端LEC收到該請求后，

12、就在LE-ARP應(yīng)答中將自己的ATM地址返回給LES,再由LES返回就通過ATMSVC呼叫建立到收端的虛連接，并在其上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。LANE對局域網(wǎng)從MAC層進(jìn)行仿真，屏蔽了網(wǎng)絡(luò)層以及其上的高層協(xié)議，從而使ATM網(wǎng)絡(luò)可以支持多種協(xié)議的傳送。這既是它的優(yōu)點(diǎn)，也是它的缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)是為LAN用戶的互連創(chuàng)造了便利條件，缺點(diǎn)是無法利用ATM的多業(yè)務(wù)及相應(yīng)的特性，網(wǎng)絡(luò)層的QOS（如IP協(xié)議中的RSVP）也無法對應(yīng)到ATM交換結(jié)構(gòu)中，同時(shí)由于最大幀大長度的限制，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)展也受到限制；而且兩個(gè)ELAN內(nèi)的用戶進(jìn)行通信時(shí)要經(jīng)過路由器，仍不能完全解決路由器瓶頸問題；最后，一個(gè)ELAN目前只能同時(shí)仿真一種局域網(wǎng)，

13、不能完成異種局域網(wǎng)的轉(zhuǎn)換問題。3.3 MPOA（ATM上的多種協(xié)議技術(shù)）為了克服LANE和CIPOA的局限性，ATM論壇推出了ATM上的多協(xié)議規(guī)范（MPOA）。MPOA集成了LANE、CIPOA、NHRP和Mars規(guī)范的功能，同時(shí)還引入了虛擬路由器的概念。MPOA是一個(gè)功能強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)層路由解決方案，使任何具有MPOA功能的設(shè)備都可以和另一臺(tái)設(shè)備通過ATM交換建立直接連接，不必再經(jīng)過中間的路由器。這種直接跨越ATM網(wǎng)絡(luò)建立直接連接的技術(shù)有時(shí)也稱為直通"或零跳”路由。MPOA實(shí)際上采用了三種互補(bǔ)的技術(shù)來構(gòu)成其基本功能：ATM論壇的局域網(wǎng)仿真（LANE）協(xié)議、IETF的下一跳解析協(xié)議（NH

14、RP）以及虛擬路由器的概念。LANE是在ATM上仿真第二層的局域網(wǎng)技術(shù)，使得ATM透明于上層應(yīng)用，是MPOA的一個(gè)內(nèi)部組成部分，適用于子網(wǎng)內(nèi)部的通信。NHRP提供了一種擴(kuò)展的地址解析協(xié)議，是基于網(wǎng)絡(luò)層的尋址技術(shù)，允許下一跳的客戶在不同的邏輯子網(wǎng)間發(fā)送查詢，從而允許子網(wǎng)間直接建立ATM連接，讓確定的數(shù)據(jù)流不需使用中間的路由器。虛擬路由器是指將傳統(tǒng)路由器的功能分離到網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)不同的組成部分中去，也就是說，將網(wǎng)絡(luò)中一系列設(shè)備集合共同完成傳統(tǒng)路由器在網(wǎng)絡(luò)中的功能，從而降低了成本，提高了效率。MPOA標(biāo)準(zhǔn)模型包括三個(gè)部分：邊界設(shè)備、ATM直連主機(jī)和路由服務(wù)器。邊界設(shè)備使用網(wǎng)絡(luò)層和MAC層目的地址在傳統(tǒng)的

15、局域網(wǎng)與ATM接口間傳送數(shù)據(jù)包，以使傳統(tǒng)的局域網(wǎng)能夠通過ATM進(jìn)行高效傳輸。ATM直連主機(jī)具有能夠?qū)崿F(xiàn)多協(xié)議信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)功能的ATM網(wǎng)絡(luò)接口卡，它允許ATM直連主機(jī)的相互通信，并允許ATM直連主機(jī)通過邊界設(shè)備與傳統(tǒng)局域網(wǎng)進(jìn)行通信。路由服務(wù)器是一組功能的集合體，它既可由作為單個(gè)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)，也可在現(xiàn)有路由器和交換機(jī)中構(gòu)建，它使用某些路由協(xié)議算法和構(gòu)造響應(yīng)MPOA系統(tǒng)的請求。它完成網(wǎng)絡(luò)層對ATM層地址的映射，對未知的服務(wù)器的多路廣播以及對網(wǎng)絡(luò)層、MAC層和ATM地址的維護(hù)功能。MPOA系統(tǒng)規(guī)定了具體實(shí)現(xiàn)某種功能的邏輯組成部件：MPOA客戶（MPC）和MPOA服務(wù)器（MPS）,它們可以在不同的硬件配置上

16、實(shí)現(xiàn)。MPC檢測通信流，一旦發(fā)現(xiàn)就請求MPS為其提供收端的ATM地址，得到該地址后通過SVC呼叫建立到收端的ATM連接，并在其上傳送數(shù)據(jù)；MPS負(fù)責(zé)維護(hù)本地的網(wǎng)絡(luò)層、MAC層和ATM地址信息以及路由表，MPS處理來自MPC的址解析請求并作出應(yīng)答，MPS之間通過NHRP進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，以解決跨子網(wǎng)的地址解析問題。MPOA的實(shí)質(zhì)是虛擬路由技術(shù)，即使用邊界設(shè)備完成大部分交換功能，使用路由服務(wù)器建立路由表，為邊界設(shè)備提供路由。它的優(yōu)點(diǎn)是不僅能在一個(gè)子網(wǎng)內(nèi)建立ATM虛通道連接，而且能夠在不同的子網(wǎng)間建立直接的ATM虛通道連接，跨子網(wǎng)的通信不再經(jīng)過路由器，解決了路由器瓶頸問題。缺點(diǎn)是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，具體實(shí)現(xiàn)比

17、較困難。缺點(diǎn)是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，具體實(shí)現(xiàn)比較困難，而且仍存在一些問題需要解決，如基于NHRP協(xié)議的地址解析響應(yīng)時(shí)間延遲較大等。4集成技術(shù)目前有代表性的集成技術(shù)主要有三種：IP交換（IPSwitch）技術(shù)、標(biāo)記交換（TagSwitch）技術(shù)和多協(xié)議標(biāo)記交換（MPLS）技術(shù)。4.1IP交換（IPSwitch）IP交換是Ipsilon公司提出的專門用于在ATM網(wǎng)絡(luò)上傳送IP分組的技術(shù)，它克服了CIPOA的一些缺陷，如在子網(wǎng)之間必須使用傳統(tǒng)的路由器，提高了在ATM上傳送IP分組的效率。IP交換機(jī)由ATM交換機(jī)、IP交換控制器組成，IP交換控制器主要由路由軟件和控制軟件組成，ATM交換機(jī)的一個(gè)ATM接口

18、與IP交換控制器的ATM接口相連，用于控制信號和用戶數(shù)據(jù)的傳送。在ATM交換機(jī)與IP交換控制器之間使用控制協(xié)議為RFC1987通用交換機(jī)管理協(xié)議(GSMP),在IP交換機(jī)之間使用的協(xié)議是RFC1953Ipsilon流管理協(xié)議(IFMP)。GSMP是一個(gè)多用途的協(xié)議，使得IP交換控制器能對ATM交換機(jī)進(jìn)行控制，完成直接ATM交換。它將IP交換控制器設(shè)置為主控制器，而把ATM交換機(jī)設(shè)置為從屬被控設(shè)備，IP交換控制器利用該協(xié)議向ATM交換機(jī)發(fā)出各種要求，如：建立和釋放經(jīng)過ATM交換機(jī)的虛連接，在點(diǎn)到多點(diǎn)連接中增加或刪除端點(diǎn)，進(jìn)行配置信息查詢等。IFMP用于在相鄰的IP交換機(jī)控制器、IP交換網(wǎng)關(guān)或支持

19、IFMP的網(wǎng)絡(luò)接口卡之間的控制數(shù)據(jù)傳送，以便把現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)或主機(jī)接入IP交換網(wǎng)中或?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的控制功能。IP交換網(wǎng)絡(luò)將用戶數(shù)據(jù)流分為兩類：持續(xù)時(shí)間長、業(yè)務(wù)量大的用戶數(shù)據(jù)流(如FTP數(shù)據(jù)、HTTP數(shù)據(jù)、多媒體音頻、視頻數(shù)據(jù)等)和持續(xù)時(shí)間短、業(yè)務(wù)量小、呈突發(fā)分布的用戶數(shù)據(jù)流(如DNS查詢、SMTP數(shù)據(jù)、SNMP查詢等),對不同類型的流進(jìn)行不同的處理。IP交換機(jī)的工作過程如下：(1)IP交換機(jī)的ATM輸入端口從上游節(jié)點(diǎn)接收輸入業(yè)務(wù)流，并把這些業(yè)務(wù)流送往IP交換機(jī)控制器中的路由軟件進(jìn)行處理。IP交換機(jī)控制器根據(jù)輸入業(yè)務(wù)流的TCP或UDP信頭中的端口號碼進(jìn)行流分類。持續(xù)時(shí)間長、業(yè)務(wù)量大的用戶數(shù)據(jù)流在ATM交換

20、機(jī)硬件中直接進(jìn)行交換；持續(xù)時(shí)間短、業(yè)務(wù)量小、呈突發(fā)分布的用戶數(shù)據(jù)流通過IP交換控制器中的IP路由軟件進(jìn)行傳輸，即與傳統(tǒng)路由器一樣，也是一跳接一跳(hopbyhop)進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)傳送。(2)一旦一個(gè)業(yè)務(wù)流被標(biāo)識為直接ATM交換，IP交換控制器將要求上游節(jié)點(diǎn)把該業(yè)務(wù)流放在一條新的虛通道上。(3)如果上游節(jié)點(diǎn)同意建立虛通道，則該業(yè)務(wù)流就在這條虛通道上進(jìn)行傳送。(4)同時(shí)，下游節(jié)點(diǎn)也要求IP交換控制器為該業(yè)務(wù)流建立一條呼出的虛通道。(5)通過步驟(3)和(4),該業(yè)務(wù)流被分離到特定的呼入虛通道和呼出虛通道上。(6)通過旁路路由，IP交換控制器指示ATM交換機(jī)完成直接交換。IP交換的實(shí)質(zhì)是基于信息流的傳

21、輸方案，它的特點(diǎn)是對于持續(xù)時(shí)間長，業(yè)務(wù)量大的用戶數(shù)據(jù)流，利用ATM虛通道進(jìn)行傳輸，因此傳輸時(shí)延小、容量大；而對于持續(xù)時(shí)間短、業(yè)務(wù)量小，呈突發(fā)分布的用戶數(shù)據(jù)流，使用IP路由軟件進(jìn)行傳輸，從而節(jié)省了建立ATM虛電路的開銷，提高了傳輸效率。IP交換的缺點(diǎn)是只支持IP協(xié)議，同時(shí)它的效率有賴于具體的用戶業(yè)務(wù)環(huán)境，對于大多數(shù)是持續(xù)時(shí)間長、業(yè)務(wù)量大的用戶數(shù)據(jù)情況下，能獲得較高的效率；但對于大多數(shù)是持續(xù)時(shí)間短、業(yè)務(wù)量小、呈突發(fā)分布的用戶數(shù)據(jù)的情況下，IP交換的效率將大幅降低。3.4 標(biāo)記交換(TagSwitching)標(biāo)記交換是Cisco公司提出的一種多層交換技術(shù)，它把ATM第二層交換技術(shù)和第三層路由技術(shù)結(jié)合

22、起來，能充分利用ATM的QOS特性、支持多種上層協(xié)議，是一種性能比較優(yōu)越的IP和ATM結(jié)合技術(shù)。在標(biāo)記交換網(wǎng)絡(luò)中，處于邊緣的路由器將每個(gè)輸入幀的第三層地址映射為簡單的標(biāo)記，然后把幀轉(zhuǎn)化為打了標(biāo)記的ATM信元;打了標(biāo)記的信元被映射到虛通道上，在網(wǎng)絡(luò)核心由ATM交換機(jī)進(jìn)行標(biāo)記交換，并使用路由器與交換機(jī)直連，用于保存標(biāo)記信息，實(shí)現(xiàn)尋找第三層路由的功能；最后，目的地的邊緣路由器去掉信元中的標(biāo)記，把信元轉(zhuǎn)換為幀并將其送往接收用戶。在標(biāo)記交換網(wǎng)絡(luò)中的邊緣路由器主要根據(jù)下列信息對IP包加上標(biāo)記：(1)目的地址前綴：以路由表中的路由為基礎(chǔ)，允許來自多個(gè)源地址的IP包向同一個(gè)目的地址發(fā)送時(shí)共享同一個(gè)標(biāo)記，從而節(jié)

23、省了標(biāo)記資源。(2)邊界路由：對標(biāo)記交換系統(tǒng)的邊緣路由器進(jìn)行標(biāo)記分配。在某些情況下，這種技術(shù)使用的標(biāo)記比使用目的地址前綴技術(shù)少。(3)業(yè)務(wù)量調(diào)節(jié)：使IP包沿著指定的且與路由算法選擇的不同的路徑流動(dòng)，從而允許網(wǎng)絡(luò)管理人員平衡中繼線路上的負(fù)荷。(4)應(yīng)用業(yè)務(wù)流：同時(shí)考慮IP包的源地址和目的地址，以提供對諸如QOS等特性更精確的控制。標(biāo)記交換的關(guān)鍵在于采取基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選路方式。它使用標(biāo)記分配協(xié)議(TDP)與第三層路由協(xié)議，在標(biāo)記交換網(wǎng)絡(luò)的各設(shè)備間分發(fā)標(biāo)紀(jì)信息，共同建立合適的直通路由。采用此種技術(shù)，使得只有在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，才需要使用TDP重新計(jì)算節(jié)點(diǎn)的標(biāo)記，從而大幅度地了降低了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的開

24、銷。標(biāo)記交換的主要優(yōu)點(diǎn)是：標(biāo)記交換不依賴于路由過程中使用的特定網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，因此標(biāo)記交換技術(shù)支持不同的路由協(xié)議（如OSPE、BGP、OSIISIS等）以及各種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議（如IP、IPX等）;標(biāo)記交換還借助標(biāo)準(zhǔn)的多點(diǎn)廣播協(xié)議，利用ATM交換機(jī)現(xiàn)有的廣播硬件支持多點(diǎn)廣播功能；另外，通過為不同的服務(wù)質(zhì)量等級分配不同的標(biāo)記，并在標(biāo)記交換機(jī)中使用排隊(duì)和緩沖機(jī)制加以控制，使得標(biāo)記交換可以保證具有一定服務(wù)質(zhì)量要求的用戶數(shù)據(jù)的傳送；在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，標(biāo)記交換機(jī)按照信元上的標(biāo)記進(jìn)行尋路，不再依賴于特定的第三層地址（如IP地址），使得網(wǎng)絡(luò)的分級組織容易實(shí)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展能力較強(qiáng)。標(biāo)記交換技術(shù)實(shí)際上已將ATM交換機(jī)用作多協(xié)議

25、路由器，從而形成了更加統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)模型并增加了網(wǎng)絡(luò)間配置的共同性。標(biāo)記交換雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但由于標(biāo)記交換是Cisco的專有技術(shù)，要求網(wǎng)絡(luò)中端到端都有Cisco的設(shè)備才能完成通信，推廣使用受到了限制。3.5 MPLS（多協(xié)議標(biāo)記交換）近來MPLS越來越引起人們的關(guān)注,人們普遍看好MPLS在廣域網(wǎng)中的應(yīng)用。作為一種ATM與IP相結(jié)合的技術(shù)，MPLS是在標(biāo)記交換的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，并正成為集成技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)模型。目前，IETF已制定了MPLS標(biāo)準(zhǔn)草案。MPLS網(wǎng)絡(luò)由核心部分的標(biāo)簽交換路由器（LSR）和邊緣部分的標(biāo)簽邊緣路由（LER組成）。LER位于ATM骨干網(wǎng)絡(luò)的邊緣并作為MPLS的入口/出口路由器。LER

26、執(zhí)行全部的第三層功能；運(yùn)行標(biāo)簽分發(fā)協(xié)議（LDP）,實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽的分配、綁定功能。LSR執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)交換可以看作ATM交換機(jī)和傳統(tǒng)路由器的結(jié)合，具有第三層轉(zhuǎn)發(fā)分組和第二層交換分組的功能。MPLS的基本思想是采用標(biāo)記交換的機(jī)理，是一種基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選路機(jī)制，MPLS網(wǎng)絡(luò)的工作過程一般包括以下4個(gè)步驟：（1）使用現(xiàn)有的路由協(xié)議，例如OSPF、IGRP等建立到終點(diǎn)網(wǎng)路的連接，同時(shí)使用LDP完成標(biāo)簽到終點(diǎn)網(wǎng)路的映射。（2）輸入端LER接收到分組，完成第三層功能，并對分組進(jìn)行標(biāo)簽粘貼。（3）LSR對帶有標(biāo)簽的分組不再進(jìn)行任何第三層處理，只依據(jù)分組上的標(biāo)簽進(jìn)行交換。（4）由輸出端的LER去掉標(biāo)簽，并傳送分組給終端

27、用戶。MPLS的主要特點(diǎn)是：MPLS在網(wǎng)絡(luò)中的分組轉(zhuǎn)發(fā)是基于定長標(biāo)簽，由此簡化了轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，使得轉(zhuǎn)發(fā)路由器容量很容易擴(kuò)展；充分采用原有的IP路由，在此基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，保證了MPLS網(wǎng)絡(luò)路由的靈活性；采用ATM的高效傳輸變換方式，拋棄了復(fù)雜的ATM信令，無縫地將IP技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)融合到ATM高效硬件轉(zhuǎn)發(fā)中；MPLS網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸和路由計(jì)算分開，是一種面向連接的傳輸技術(shù)，它同時(shí)支持X.25、幀中繼、ATM、PPP、SDH、DWDM等，保證了多種網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通，將各種不同的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)統(tǒng)一在同一個(gè)MPLS平臺(tái)上，即MPLS墊層;MPLS支持大規(guī)模層次化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，具有良好的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性；MPLS的標(biāo)簽合并機(jī)制支