補充1-IP與ATM的融合

1、第八章 IP與ATM的融合(rngh)ATM是一種信息復(fù)用和交換技術(shù)，由于它只涉及OSI/RM的下兩層，對每個數(shù)據(jù)包的處理過程大大簡化，處理時間大大縮短，并采用定長單元（信元）進行發(fā)送，具有帶寬寬（622Mbit/s甚至到10Gbit/s）、吞吐容量大和伸縮性強等特點，可為不同等級(dngj)的業(yè)務(wù)提供相應(yīng)的服務(wù)質(zhì)量（QoS）。共四十五頁8.1 IP與ATM融合(rngh)的技術(shù)模型8.2 重疊模型技術(shù)8.3 集成模型技術(shù)共四十五頁8.1 IP與ATM融合(rngh)的技術(shù)模型8.1.1 重疊模型重疊模型就是將IP當(dāng)成一個網(wǎng)絡(luò)與ATM網(wǎng)絡(luò)互連，不更改ATM網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議(xiy)模塊，而將IP的功

2、能層疊加在ATM上。共四十五頁符合重疊模型的主要技術(shù)包括ATM上的傳統(tǒng)IP（Classical IP over ATM，CIPOA）、局域網(wǎng)仿真（LANE）和ATM上的多協(xié)議（MPOA）等。重疊模型的優(yōu)點是使用ATM Forum/ITU-T的信令標(biāo)準(zhǔn)，其復(fù)雜度較低，成熟程度較高，與ATM網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)(yw)兼容，對將來通信網(wǎng)向B-ISDN方向發(fā)展比較有利。但從目前的應(yīng)用看來，存在傳送IP包的效率較低，地址和路由功能重復(fù)等缺點。共四十五頁8.1.2 集成模型(mxng)集成模型是將IP路由器的智能和管理性能集成到ATM交換中形成的一體化平臺。與重疊技術(shù)不同，在集成模型實現(xiàn)中，它將ATM單元實體與A

3、TM網(wǎng)絡(luò)地址分配策略和路由選擇協(xié)議分離；ATM層被看作是IP層的對等層，ATM網(wǎng)絡(luò)實體采用與IP協(xié)議完全相同的協(xié)議體系和地址分配策略；ATM系統(tǒng)僅需要分配IP地址，網(wǎng)絡(luò)中則采用IP選路技術(shù)，不再需要ATM的地址解析規(guī)程。共四十五頁8.2 重疊(chngdi)模型技術(shù)8.2.1 ATM上的傳統(tǒng)IPATM上的傳統(tǒng)IP（Classical IP over ATM，CIPOA）是一個早期方案，稱為傳統(tǒng)IP over ATM。一、AAL5上的多協(xié)議封裝（RFC1483）分組在IP和ATM上傳送(chun sn)時，IP和ATM都必須以當(dāng)前數(shù)據(jù)鏈路的格式封裝。共四十五頁1LLC/SNAP封裝LLC/SNA

4、P封裝是通過在每個包含一個IP分組或任何其他網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議分組的AAL5幀之前(zhqin)添加一個8字節(jié)的LLC/SNAP幀頭來實現(xiàn)的。2VC復(fù)用在下圖中描述了VC復(fù)用的概念，VC復(fù)用（或空封裝）不需要LLC/SNAP幀頭。共四十五頁RFC1483 VC復(fù)用(f yn)封裝共四十五頁二、邏輯IP子網(wǎng)的概念在RFCl577中描述ATM上的傳統(tǒng)IP（CIPOA）的功能和過程，引入了邏輯IP子網(wǎng)（Logical IP Subnetwork，LIS）的概念，描述了為位于同一LIS的IP設(shè)備間建立點到點的ATM虛連接的機制，而且提供(tgng)一個在LIS成員間跟蹤和分發(fā)IPATM地址綁定的業(yè)務(wù)。共四十五

5、頁三、CIPOA基本工作過程在ATM上的傳統(tǒng)IP（CIPOA）中，成功地解決了IP地址與ATM地址直接映射的問題，即IP地址與ATM地址之間的轉(zhuǎn)換。1LIS的初始化LIS的初始化是指在LIS中新增加(zngji)一個主機的過程。共四十五頁2LIS主機內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送IP主機向LIS中的其他主機發(fā)送數(shù)據(jù)時，首先通過ARP服務(wù)器進行地址解析，獲得對方的ATM地址，啟動ATM信令交換，建立一條ATM連接。3LIS之間的數(shù)據(jù)傳送主機A需要向處于不同LIS的主機B發(fā)送(f sn)IP分組時，LIS之間的數(shù)據(jù)傳送如下圖所示。共四十五頁圖 LIS之間的地址解析(ji x)過程共四十五頁4經(jīng)過兩臺路由器的數(shù)據(jù)(s

6、hj)傳送舉例圖8.9給出了不同路由器進行尋址過程的例子。圖8.9 CIOPA地址(dzh)解析舉例共四十五頁四、CIPOA的優(yōu)點與不足ATM上的傳統(tǒng)IP（CIPOA）的主要優(yōu)點是成功地解決了IP地址與ATM地址直接映射(yngsh)的問題，能替代局域網(wǎng)和互聯(lián)路由器的IP鏈路。共四十五頁8.2.2 IP組播一、概述組播通信是一種從源端站向多個目的端站同時發(fā)送(f sn)分組的通信過程。IP組播（IP Multicasting）技術(shù)允許路由器一次將數(shù)據(jù)包復(fù)制到幾個通道上，也即將分組同時送給一組接收者而不是一個接收者，并且依靠網(wǎng)絡(luò)將分組只傳送給需要接收它們的網(wǎng)絡(luò)。共四十五頁二、組播的能力RFC11

7、12描述了IP組播對標(biāo)準(zhǔn)IP的擴展。IP組播存在三級標(biāo)準(zhǔn)：在第0級，主機不支持組播，組播活動對它們沒有(mi yu)影響。在第1級，主機可以只發(fā)送組播分組。在第2級，主機對IP組播具有完全的支持。共四十五頁三、ATM網(wǎng)絡(luò)(wnglu)中的組播對組播的支持，在廣播網(wǎng)絡(luò)中容易實現(xiàn)，但在ATM網(wǎng)絡(luò)中，實現(xiàn)組播業(yè)務(wù)就必須經(jīng)過一個特殊的服務(wù)器，用于確定組播組的成員，并建立組播虛信道（VC）。共四十五頁實現(xiàn)ATM層組播的方法有二種：一種是虛信道（VC）組播網(wǎng)狀網(wǎng)，虛信道（VC）組播網(wǎng)狀網(wǎng)中的每條點到多點連接由每一個源端站建立，各目的端站均是組播組中的成員，如圖8.12所示；另一種是ATM層組播服務(wù)器（Mu

8、lticast Server，MCS），在ATM層組播服務(wù)器方法中，每一個源端站都建立一條(y tio)通向MCS的點到點的連接，MCS建立和管理通往實際目的端站的一組點到多點虛信道（VC），如圖8.13所示。共四十五頁圖8.13 組播服務(wù)器模型(mxng)共四十五頁1組播地址解析服務(wù)器組播地址解析服務(wù)器（MARS）把第三層組播組地址映射為一系列ATM地址，例如組播IP地址被映射為ATM地址1、ATM地址2、ATM地址n等等，這一過程被稱為主機映射。2組播地址解析服務(wù)器的操作MARS客戶機要加入(jir)MARS和向MARS詢問消息，使用的通道不是同一條。共四十五頁3群成員的加入和注銷終端要成

9、為群成員，必須經(jīng)過(jnggu)MARS進行成員資格登記，才能將終端加入到群控制VC上，作為群控制VC的一個葉節(jié)點。4組播服務(wù)器的加入和注銷組播服務(wù)器（MCS）的加入和注銷與群成員的加入和注銷相類似，所不同的是使用的信令消息不同。共四十五頁5組播地址解析服務(wù)器（MARS）與組播服務(wù)器（MCS）的關(guān)系當(dāng)組播服務(wù)器（MCS）在MARS中的登記完成后，MARS要做的事情有兩項：一是，為使組播組成員能使用MCS，MARS將要修改各種MARS消息的用法，其中包括的消息有MARS-REQUEST（請求指令），MARS-JOIN（加入指令）和MARS-LEAVE（離開指令）。二是，MARS中除了(ch le

10、)主機映射外，還有服務(wù)器的映射，即服務(wù)器將第三層組播組地址映射成一序列MCS的ATM地址。共四十五頁8.3 集成(j chn)模型技術(shù)8.3.1 IP交換IP交換（IP Switch）是Ipsilon公司(n s)提出的專門用于在ATM網(wǎng)上傳送IP分組的技術(shù)，它克服了ATM上的傳統(tǒng)IP（CIPOA）的一些缺陷，如在子網(wǎng)之間必須使用傳統(tǒng)路由器等，提高了在ATM上傳送IP分組的效率，是目前一種典型的屬于集成模型的技術(shù)。共四十五頁一、IP交換機的構(gòu)成(guchng)IP交換機由ATM交換機和IP交換機控制器等組成，如圖所示。IP交換機的組成(z chn)共四十五頁二、IP交換的工作原理(yunl)I

11、P交換的基本概念是流的概念，一個流是從ATM交換機輸入端口輸入的一系列有先后關(guān)系的IP包，它將由IP交換機控制器的路由軟件來處理。共四十五頁（1）IP交換機ATM輸入端口接收上游節(jié)點輸出的用戶(yngh)業(yè)務(wù)流，IP交換機控制器路由軟件根據(jù)用戶(yngh)業(yè)務(wù)流的傳輸控制協(xié)議（Transmission Control Protocol，TCP）或用戶(yngh)數(shù)據(jù)報協(xié)議（User Datagram Protocol，UDP）分組頭的端口號對業(yè)務(wù)流進行分類，IP交換機分類傳輸用戶(yngh)業(yè)務(wù)流。共四十五頁三、IP交換網(wǎng)關(guān)IP交換網(wǎng)主要包括IP交換機和IP交換網(wǎng)關(guān)等設(shè)備。四、IP交換的優(yōu)缺點

12、 IP交換的最大特點是對用戶輸入(shr)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流進行了分類，有針對性地提供不同的交換機制。 IP交換的缺點是只支持IP，同時它的效率依賴于具體用戶業(yè)務(wù)環(huán)境，對于持續(xù)時間短、業(yè)務(wù)量小、呈突發(fā)分布的用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流，其效率并沒有得到明顯提高，一臺IP交換機只相當(dāng)于一臺中等速度的路由器。共四十五頁8.3.2 標(biāo)記(bioj)交換標(biāo)記交換（Tag Switching是Label Switching的別名）是Cisco推出的一種基于傳統(tǒng)路由器的ATM承載IP技術(shù)。一、標(biāo)記交換的基本原理標(biāo)記交換的基本原理是：在位于交換網(wǎng)系統(tǒng)邊緣的路由器中，先將每個輸入數(shù)據(jù)單元（IP幀）的第三層地址（IP地址）映射為簡

13、單的標(biāo)記（Tag），然后將帶有標(biāo)記的數(shù)據(jù)單元（IP幀）轉(zhuǎn)化為打了標(biāo)記的ATM信元。共四十五頁二、標(biāo)記交換網(wǎng)中的部件標(biāo)記交換網(wǎng)中的部件主要包括邊緣標(biāo)記路由器、標(biāo)記交換機（ATM交換機或路由器）和標(biāo)記分布協(xié)議（Tag Distribution Protocol，TDP）三個部分。邊緣標(biāo)記路由器：邊緣標(biāo)記路由器位于標(biāo)記交換網(wǎng)絡(luò)核心的邊緣，提供網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)(fw)，負責(zé)將標(biāo)記加到數(shù)據(jù)包（IP包）上。共四十五頁標(biāo)記交換(jiohun)機：標(biāo)記交換(jiohun)機根據(jù)攜帶的標(biāo)記信息和交換(jiohun)機中保存的標(biāo)記傳遞信息（信元標(biāo)記或信元）進行交換(jiohun)。除了標(biāo)記交換(jiohun)以外，還可

14、支持第三層路由或第二層交換(jiohun)功能。標(biāo)記分布協(xié)議（TDP）：TDP是標(biāo)記交換機和邊緣路由器進行標(biāo)記信息交換的標(biāo)準(zhǔn)（協(xié)議）。共四十五頁三、標(biāo)記交換過程舉例（1）輸入端標(biāo)記邊緣路由器（RTA）從源主機接收未打上標(biāo)記的IP數(shù)據(jù)包，RTA查詢它的TFIB，找到目的地址前綴為128.89.0.0/16（16為在ATM上使用時標(biāo)記長度是16位）的條目，取得(qd)下一跳RTB的出口標(biāo)記4和輸出接口號1，并從輸出接口1發(fā)送到核心標(biāo)記交換網(wǎng)中。共四十五頁（2）標(biāo)記交換機（RTB）收到標(biāo)記為4，目的地址前綴為128.89.0.0/16的標(biāo)記分組，用此作為索引查詢它的TFIB，找到它的下一跳RTC的出

15、口標(biāo)記9和輸出接口(ji ku)號0，并從輸出接口(ji ku)0發(fā)送輸出邊緣標(biāo)記路由器（RTC）。（3）RTC在收到了RTB轉(zhuǎn)發(fā)的分組后，去掉標(biāo)記，恢復(fù)成無標(biāo)記的IP數(shù)據(jù)包傳遞給目的地址為128.89.26.4的主機用戶。共四十五頁四、標(biāo)記交換中對標(biāo)記分類的含義（1）目的地址前綴：在這種類型標(biāo)記中，按目的地址前綴來標(biāo)記IP數(shù)據(jù)包，標(biāo)記以路由表中的路由為基礎(chǔ)，允許(ynx)來自不同源地址的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流向同一個目的地址發(fā)送時共享相同的標(biāo)記和虛信道（VC）連接，可節(jié)省標(biāo)記和提高傳輸?shù)男省９菜氖屙摚?）邊界路由：在這種類型標(biāo)記中，是指在標(biāo)記交換網(wǎng)的標(biāo)記邊緣路由器對之間分配標(biāo)記。其意義是在某些情況下

16、，這種技術(shù)使用的標(biāo)記比目的地址前綴技術(shù)會少一些。（3）業(yè)務(wù)量調(diào)節(jié)：在這種類型標(biāo)記中，是按業(yè)務(wù)量調(diào)整(tiozhng)來標(biāo)記IP數(shù)據(jù)包，使得加上標(biāo)記的IP數(shù)據(jù)包能按指定的、與路由算法選擇不同的路由流動，從而允許網(wǎng)絡(luò)管理員平衡中繼線路上的業(yè)務(wù)負荷。共四十五頁（4）應(yīng)用業(yè)務(wù)流：按應(yīng)用業(yè)務(wù)流來標(biāo)記IP數(shù)據(jù)包的類型是同時考慮源地址和目的地址，以提供更精確的控制(kngzh)，得到質(zhì)量保證。例如根據(jù)源地址和目的地址之間所需的QoS登記來分配標(biāo)記。共四十五頁五、組播支持標(biāo)記交換利用組播路由協(xié)議(xiy)生成組播樹，在形成組播樹時會采用生成樹算法避免回路的形成。六、標(biāo)記交換的優(yōu)缺點1標(biāo)記交換的優(yōu)點（1）路由信

17、息層次化，使網(wǎng)絡(luò)具有較強的擴展能力。共四十五頁（2）標(biāo)記交換(jiohun)能支持多媒體應(yīng)用所需的QoS和具有組播能力。（3）標(biāo)記交換技術(shù)能實現(xiàn)對路由器和ATM主干構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)更為簡單的管理，因為它將ATM交換機變成了路由器，形成了更加統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)模型，因而簡化了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置和管理。共四十五頁2標(biāo)記交換的缺點由于標(biāo)記交換是Cisco公司的專有技術(shù)(jsh)，并非統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建標(biāo)記交換網(wǎng)絡(luò)時端到端都要使用Cisco的設(shè)備，才能完成通信。共四十五頁8.3.3 多協(xié)議標(biāo)記交換多協(xié)議標(biāo)記交換（Multi-protocol Label Switching，MPLS）也是一種將ATM與IP相結(jié)合的技術(shù)，它

18、基于標(biāo)記交換的機制，在ATM層上直接(zhji)承載IP業(yè)務(wù)。共四十五頁一、多協(xié)議標(biāo)記交換（MPLS）的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)MPLS網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)的不同主要在于MPLS域中使用了標(biāo)記交換路由器（Label Switch Router，LSR），域內(nèi)部LSR之間使用MPLS協(xié)議進行(jnxng)通信，而在MPLS域的邊緣由MPLS標(biāo)記邊緣路由器（Label Edge Router，LER）進行與傳統(tǒng)IP技術(shù)的適配。共四十五頁二、標(biāo)記交換路由器（LSR）的基本組成標(biāo)記交換路由器（LSR）由轉(zhuǎn)發(fā)(zhun f)單元和控制單元組成。轉(zhuǎn)發(fā)單元包含交換結(jié)構(gòu)和標(biāo)記轉(zhuǎn)發(fā)信息庫（Label Forwarding Information Base，LFIB）。共四十五頁三、標(biāo)記交換路徑（LSP）的建立MPLS可采用下游標(biāo)記分發(fā)或下游按需標(biāo)記分發(fā)的方法來建立標(biāo)記交換路徑（LSP）。1下游標(biāo)記分發(fā)2下游按需標(biāo)記分發(fā)