1、摘要： IP交換（IP Switch）是Ipsilon公司開發(fā)的一種高效的IP over ATM技術(shù)。它只對數(shù)據(jù)流的第一個數(shù)據(jù)包進行路由地址處理，按路由轉(zhuǎn)發(fā)，隨后按已計算的路由在ATM網(wǎng)上建立虛電路VC。以后的數(shù)據(jù)包沿著VC以直通（Cut-Through）方式進行傳輸，不再經(jīng)過路由器，從而將數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)速度提高到第2層交換機的速度。IP交換的核心思想就是對用戶業(yè)務流進行分類。對持續(xù)時間長、業(yè)務量大、實時性要求較高的用戶業(yè)務數(shù)據(jù)流直接進行交換傳輸，用ATM虛電路來傳輸；對持續(xù)時間短、業(yè)務量小、突發(fā)性強的用戶業(yè)務數(shù)據(jù)流，使用傳統(tǒng)的分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式進行傳輸。由此產(chǎn)生了一系列新的交換技術(shù)，如IP交換、

2、標簽交換、ARIS、IPOA、LANE、MPOA、MPLS等。關(guān)鍵字： ATM IP交換 融合正文：隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，人們已經(jīng)快速地進入了信息時代，Internet遍布全球各個角落，已成為全球最大的公眾數(shù)據(jù)網(wǎng)絡。以IP協(xié)議為基礎(chǔ)的Internet的迅猛發(fā)展，使得IP成為當前計算機網(wǎng)絡應用環(huán)境的當然標準和開放式系統(tǒng)平臺。帶寬網(wǎng)絡的發(fā)展方向是把先進的ATM交換技術(shù)和最普及的IP技術(shù)融合起來，因此產(chǎn)生了一系列新的交換技術(shù)，如IP交換、標簽交換、ARIS、IPOA、LANE、MPOA、MPLS等。IP交換的本質(zhì)都是通過IP進行選路，建立基于AMT面向連接的傳輸通道，將IP封裝在ATM信元中，IP

3、分組以ATM信元形式在信道中傳輸和交換，從而使IP分組的轉(zhuǎn)發(fā)速度提高到了交換的速度。根據(jù)IP與ATM融合方式的不同，其實現(xiàn)模式可分為兩大類：重疊模型和集成模型。在重疊模型中，IP運行在ATM之上，IP選路和ATM選路相互獨立，系統(tǒng)需要兩種選路協(xié)議：IP選路協(xié)議和ATM選路協(xié)議。系統(tǒng)中的ATM端點具有兩個地址：ATM地址和IP地址，并且具有地址解析功能，支持地址解析協(xié)議，以實現(xiàn)MAC地址與ATM地址或IP地址與ATM地址的映射。集成模型只使用IP地址和IP選路協(xié)議，不使用ATM地址和選路協(xié)議，即具有一套地址和一種選路協(xié)議，因此也不需要地址解析功能。集成模型需要另外的控制協(xié)議將三層的選路映射到二層

4、的直通交換上。集成模型通常也采用ATM交換結(jié)構(gòu)，但它不使用ATM信令，而是采用比ATM信令簡單的信令協(xié)議來完成連接的建立。重疊模型與集成模型的比較特性重疊模型集成模型地址二套（IP和ATM地址）一套（IP地址）選路協(xié)議IP和ATM選路協(xié)議IP選路協(xié)議地址解析功能需要不需要ATM信令需要不需要IP映射至直通連接專用協(xié)議不需要需要 IP交換技術(shù)產(chǎn)生的原因 IP實際上已經(jīng)成為了網(wǎng)際互連事實上的標準協(xié)議，而幾乎所有新的應用程序、以及現(xiàn)有的許多應用程序，都是在IP網(wǎng)絡上編寫并運行。IP在任何平臺上都得到支持，已被證明是非常穩(wěn)定、具有很強可擴展性的協(xié)議。目前，很多應用正在將對IP協(xié)議進行改進，IntSer

5、v (Integrated Service Architecture綜合服務體系結(jié)構(gòu))就是這種改進之一，它能夠使基于IP的網(wǎng)絡支持實時服務，IntServ具有RSVP和流量控制。其中，RSVP是IP主機、路由器用來向網(wǎng)絡發(fā)送QoS請求的信令協(xié)議；而IntServ流量控制運行于路由器中，為交付請求QoS提供路由器資源。有關(guān)RSVP/Intserv的實現(xiàn)，應考慮兩個重要的方面:1)在數(shù)據(jù)路徑中引入流分類和分組調(diào)度，要求路由器具有相當分組處理能力；2)如果路由器到路由器，或者是主機到路由器的數(shù)據(jù)鏈路不支持QoS(如以太網(wǎng))，則RSVP/IntServ性能將大打折扣。 現(xiàn)今，通過IP網(wǎng)絡發(fā)送音頻和視頻

6、流(如Real Audio、Internet Phone等)已經(jīng)非常熱門。實時傳播協(xié)議(RTP)是一種新的應用層成幀協(xié)議（不是一種真正的傳輸協(xié)議），它能夠使實時應用程序在IP網(wǎng)絡上發(fā)送數(shù)據(jù)。多媒體流經(jīng)過編碼、封裝處理后，形成RTP分組，通過UDP/IP在單點、多點廣播會話中傳輸。因為，RTP分組具有定時、定序和負載標識信息，因此一旦開始幾個幀到達，接收方就能開始“播放”多媒體流。RTP將是支持所有視頻和音頻編碼(RFC1890)的標準，并將用于H.323視頻會議以及多媒體服務器。其中，多媒體服務器和視頻會議的將采用新的RTSP(實時發(fā)送協(xié)議)，通過RTCP(實時傳輸控制協(xié)議)為RTP提供反饋、

7、統(tǒng)計的附屬控制協(xié)議。 Internet上出現(xiàn)的另外一項技術(shù)是IP多點廣播，它能夠使一個或多個發(fā)送者將分組發(fā)送給組地址，而不是單個主機。其中，那些希望參加某一特定組的接收者，需要將含有組地址的IGMP加入消息”發(fā)送給最鄰近的路由器，然后路由器使用多點廣播路由協(xié)議(例如DVMRP、PIM等)建立從源到所有接收者的分發(fā)樹。接收者在任何時候可以動態(tài)地參加或離開某個多點廣播組。支持IP多點廣播的應用包括：音頻/視頻會議、“push技術(shù)(如股票行情、運動記分、廣告)和虛擬現(xiàn)實游戲。 傳統(tǒng)的基于TCP/IP的應用所引起的IP數(shù)據(jù)流量的大量增長，實時應用系統(tǒng)的產(chǎn)生以及商業(yè)上IP多點廣播應用的增加，就要求網(wǎng)絡基

8、礎(chǔ)設施具備可伸縮的帶寬、支持實時應用（QoS)服務、具備有效IP多點廣播并能夠與現(xiàn)有IP路由器的互操作的能力。 目前，市場上新問世的一些產(chǎn)品能夠解決上述問題，即千兆位路由器。某些廠商也稱之為第三層甚至第四層交換。實際上這些設備都是基于路由器的技術(shù)，只是采用Cache(高速緩存)和分布式路由轉(zhuǎn)發(fā)表的技術(shù)，來提高路由器的處理能力。其實質(zhì)還是按IP包轉(zhuǎn)發(fā)，所以稱之為千兆位路由器更為恰當。雖然有關(guān)千兆位路由器技術(shù)的研究還在繼續(xù)，但是其設備的成本除了最富有的服務供應商外，一般用戶難以承受。IP路由以及有關(guān)分組處理是否能夠與基于ATM信息交換同樣有效，這些都是未知數(shù)。 事實上，交換能夠滿足上述所有要求，因

9、此交換現(xiàn)在已是必不可少的部分。ATM交換技術(shù)還特別地支持以下特性:可伸縮的帶寬，從T1至OC48和更高；多交通類別和QoS；基于硬件的多點廣播；與基于幀交換的互操作性；高硬件價格和端口密度。本文所集中討論的是基于ATM或其它第二層交換技術(shù)，并與IP應用充分融合的，真正意義上的IP交換技術(shù)。也就是說，以ATM的速度和多種服務功能來運載靈活的IP數(shù)據(jù)流的新技術(shù)。 因為IP現(xiàn)在及將來都是主要的網(wǎng)絡協(xié)議，并且ATM具有IP發(fā)展所需要的基本服務，所以研制使IP路由/轉(zhuǎn)發(fā)能夠發(fā)揮ATM交換優(yōu)勢的解決方案是絕對有意義的。IP交換技術(shù)原理 分組交換和數(shù)據(jù)報交換一樣。也采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式，但不像數(shù)據(jù)報交換是以整個

10、數(shù)據(jù)報為單位進行傳輸，而是將用戶要發(fā)送的數(shù)據(jù)報分割為定長的一個個數(shù)據(jù)分組（包），并附上目的地址（或標記），按順序送分組交換網(wǎng)發(fā)送，分組交換可以采用兩種不同方式來處理這些分組。（1）報文傳輸分組交換報文傳輸分組交換與報文交換相似，只是將每一分組都當成一個小報文來獨立處理，故報文傳輸分組交換中每個分組均帶有目的地址。網(wǎng)絡節(jié)點設備對每個分組都要根據(jù)網(wǎng)絡拓撲和鏈路負荷情況進行路由選擇，因鏈路負荷是動態(tài)的，故一個數(shù)據(jù)報所包含的各分組，可能通過不同途徑到達目的地，分組到達終端的順序也有可能被打亂，這時要求目的節(jié)點或終端負責將分組重新排序、組裝為報文。（2）虛（邏輯）電路傳輸分組交換虛電路傳輸分組交換要求在

11、發(fā)送某一群分組前，建立一條雙方終端間的虛電路。一旦虛電路建立后，屬同一數(shù)據(jù)報的所有分組均沿這條虛電路傳輸，通信結(jié)束后拆除該虛電路。通過撥號建立的虛電路稱為交換型虛電路（SVC）；固定連接的虛電路則稱為永久型虛電路（PVC）。虛電路傳輸分組交換類似電路交換，虛電路傳輸分組交換通過節(jié)點交換機將一段段虛鏈路連接起來形成一條收發(fā)終端間的虛電路。虛電路的“虛”字意味著只有傳送分組時才占有物理電路，不傳時則讓給別的用戶使用。這樣在一條物理電路上用統(tǒng)計復用方式可同時建立若干條虛電路，提高了線路的利用率。電路交換與虛電路交換十分相似，都需要在通信前建立一條端到端的物理電路或虛電路，結(jié)束通信后拆除這條電路，這種

12、交換方式稱為面向連接的交換方式。面向連接的交換方式往往需要在相關(guān)連的一群分組頭上附加一個標記，節(jié)點設備根據(jù)該標記進行交換接續(xù)。在報文交換與報文傳輸分組交換中，交換途經(jīng)的每個節(jié)點需要根據(jù)數(shù)據(jù)報或分組的目的地址重新尋找最佳路由，通信雙方在端對端之間并不存在物理或邏輯上的連接。因此也常將報文交換和報文傳輸分組交換稱為面向非連接的交換方式。為了與面向連接的節(jié)點交換設備相區(qū)別，一般將面向無連接的節(jié)點設備稱為路由器。IP技術(shù)和ATM技術(shù)各有優(yōu)缺點，如果將兩者結(jié)合起來，即將IP路由的靈活性和ATM交換的高速性結(jié)合起來，技術(shù)互補，將有效解決網(wǎng)絡發(fā)展過程中困擾人們的諸多問題。為此，業(yè)界內(nèi)的一些大公司、研究機構(gòu)紛

13、紛提出了許多IP與ATM融合的新技術(shù)，如Ipsilon公司提出的IP交換（IP switch），LANE(局域網(wǎng)仿真技術(shù))、MPOA(ATM上的多種協(xié)議技術(shù))、MPOA(ATM上的多種協(xié)議技術(shù))、MPLS(多協(xié)議標記交換)等?，F(xiàn)對這幾種流行技術(shù)進行簡單的介紹：1.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，對原局域網(wǎng)用戶來說，ATM交換網(wǎng)絡的各種功能(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，即可利用ATM網(wǎng)絡提供的高速直達數(shù)據(jù)鏈路傳送LAN協(xié)議包。由ATM

14、層替代傳統(tǒng)LAN的MAC子層，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。LANE可以支持任何局域網(wǎng)的高層協(xié)議(如IP,IPX等)。LANE的服務體系是基于CLIENT/SERVER的查詢和響應模型。在一個仿真的局域網(wǎng)絡(ELAN)中，需要配置局域網(wǎng)仿真客戶機(LEC)、局域網(wǎng)仿真配置服務器(LECS)、局域網(wǎng)仿真服務器(LES)和廣播/未知服務器(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層的服務接口，代理原局域網(wǎng)中的所有終端向ATM網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)，完成地址解析，實現(xiàn)整個ELAN中的所有終端間的通信。LECS負責保存仿真局域網(wǎng)中的局域

15、網(wǎng)仿真客戶機(LEC)配置信息，并向新安裝的LEC發(fā)送LES的ATM地址，每個管理域只有一個LECS，它可為一個或多個仿真局域網(wǎng)(ELAN)提供服務。LES負責實現(xiàn)MAC地址與ATM地址的映射功能，每個ELAN只有一個LES，每個LES有一個專有的ATM地址來標識。BUS負責處理廣播及未知的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)直達鏈路傳送給另一個真地址解析協(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L

16、EC，收端LEC收到該請求后，就在LE-ARP應答中將自己的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，并在其上進行數(shù)據(jù)傳送。LANE對局域網(wǎng)從MAC層進行仿真，屏蔽了網(wǎng)絡層以及其上的高層協(xié)議，從而使ATM網(wǎng)絡可以支持多種協(xié)議的傳送。這既是它的優(yōu)點，也是它的缺點。優(yōu)點是為LAN用戶的互連創(chuàng)造了便利條件，缺點是無法利用ATM的多業(yè)務及相應的特性，網(wǎng)絡層的QOS(如IP協(xié)議中的RSVP)也無法對應到ATM交換結(jié)構(gòu)中，同時由于最大幀大長度的限制，網(wǎng)絡規(guī)模的擴展也受到限制;而且兩個ELAN內(nèi)的用戶進行通信時要經(jīng)過路由器，仍不能完全解決路由器瓶頸問題;最后，一個ELA

17、N目前只能同時仿真一種局域網(wǎng)，不能完成異種局域網(wǎng)的轉(zhuǎn)換問題。2.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，同時還引入了虛擬路由器的概念。MPOA是一個功能強大的網(wǎng)絡層路由解決方案，使任何具有MPOA功能的設備都可以和另一臺設備通過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)絡建立直接連接的技術(shù)有時也稱為“直通”或“零跳”路由。MPOA實際上采用了三種互補的技術(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

18、下一跳解析協(xié)議(NHRP)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透明于上層應用，是MPOA的一個內(nèi)部組成部分，適用于子網(wǎng)內(nèi)部的通信。NHRP提供了一種擴展的地址解析協(xié)議，是基于網(wǎng)絡層的尋址技術(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)絡中各個不同的組成部分中去，也就是說，將網(wǎng)絡中一系列設備集合共同完成傳統(tǒng)路由器在網(wǎng)絡中的功能，從而降低了成本，提高了效率。MPOA標準模型包括三個部分：邊界設備、ATM直連主機和路由服務器。邊界設備使用網(wǎng)絡層和MA

19、C層目的地址在傳統(tǒng)的局域網(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進行高效傳輸。ATM直連主機具有能夠?qū)崿F(xiàn)多協(xié)議信息傳輸標準功能的ATM網(wǎng)絡接口卡，它允許ATM直連主機的相互通信，并允許ATM直連主機通過邊界設備與傳統(tǒng)局域網(wǎng)進行通信。路由服務器是一組功能的集合體，它既可由作為單個產(chǎn)品實現(xiàn)，也可在現(xiàn)有路由器和交換機中構(gòu)建，它使用某些路由協(xié)議算法和構(gòu)造響應MPOA系統(tǒng)的請求。它完成網(wǎng)絡層對ATM層地址的映射，對未知的服務器的多路廣播以及對網(wǎng)絡層、MAC層和ATM地址的維護功能。MPOA系統(tǒng)規(guī)定了具體實現(xiàn)某種功能的邏輯組成部件：MPOA客戶(MPC)和MPOA服務器(MPS)，它們可

20、以在不同的硬件配置上實現(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負責維護本地的網(wǎng)絡層、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答，MPS之間通過NHRP進行聯(lián)絡，以解決跨子網(wǎng)的地址解析問題。MPOA的實質(zhì)是虛擬路由技術(shù)，即使用邊界設備完成大部分交換功能，使用路由服務器建立路由表，為邊界設備提供路由。它的優(yōu)點是不僅能在一個子網(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。缺點是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

21、比較復雜，具體實現(xiàn)比較困難。缺點是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復雜，具體實現(xiàn)比較困難，而且仍存在一些問題需要解決，如基于NHRP協(xié)議的地址解析響應時間延遲較大等。3.IP交換(IP Switch)IP交換是Ipsilon公司提出的專門用于在ATM網(wǎng)絡上傳送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交換機由ATM交換機、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交換機的一個ATM接口與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交換機與IP交換控制器之間使用控制協(xié)議為RFC1987

22、通用交換機管理協(xié)議(GSMP)，在IP交換機之間使用的協(xié)議是RFC1953Ipsilon流管理協(xié)議(IFMP)。GSMP是一個多用途的協(xié)議，使得IP交換控制器能對ATM交換機進行控制，完成直接ATM交換。它將IP交換控制器設置為主控制器，而把ATM交換機設置為從屬被控設備，IP交換控制器利用該協(xié)議向ATM交換機發(fā)出各種要求，如：建立和釋放經(jīng)過ATM交換機的虛連接，在點到多點連接中增加或刪除端點，進行配置信息查詢等。IFMP用于在相鄰的IP交換機控制器、IP交換網(wǎng)關(guān)或支持IFMP的網(wǎng)絡接口卡之間的控制數(shù)據(jù)傳送，以便把現(xiàn)有網(wǎng)絡或主機接入IP交換網(wǎng)中或?qū)崿F(xiàn)相應的控制功能。IP交換網(wǎng)絡將用戶數(shù)據(jù)流分為

23、兩類：持續(xù)時間長、業(yè)務量大的用戶數(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)時間短、業(yè)務量小、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)，對不同類型的流進行不同的處理。IP交換機的工作過程如下：(1)IP交換機的ATM輸入端口從上游節(jié)點接收輸入業(yè)務流，并把這些業(yè)務流送往IP交換機控制器中的路由軟件進行處理。IP交換機控制器根據(jù)輸入業(yè)務流的TCP或UDP信頭中的端口號碼進行流分類。持續(xù)時間長、業(yè)務量大的用戶數(shù)據(jù)流在ATM交換機硬件中直接進行交換;持續(xù)時間短、業(yè)務量小、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路由軟件進行傳輸，即與傳統(tǒng)路由器一

24、樣，也是一跳接一跳(hopbyhop)進行存儲轉(zhuǎn)發(fā)傳送。(2)一旦一個業(yè)務流被標識為直接ATM交換，IP交換控制器將要求上游節(jié)點把該業(yè)務流放在一條新的虛通道上。(3)如果上游節(jié)點同意建立虛通道，則該業(yè)務流就在這條虛通道上進行傳送。(4)同時，下游節(jié)點也要求IP交換控制器為該業(yè)務流建立一條呼出的虛通道。(5)通過步驟(3)和(4)，該業(yè)務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交換機完成直接交換。IP交換的實質(zhì)是基于信息流的傳輸方案，它的特點是對于持續(xù)時間長，業(yè)務量大的用戶數(shù)據(jù)流，利用ATM虛通道進行傳輸，因此傳輸時延小、容量大;而對于持續(xù)時間短、業(yè)

25、務量小，呈突發(fā)分布的用戶數(shù)據(jù)流，使用IP路由軟件進行傳輸，從而節(jié)省了建立ATM虛電路的開銷，提高了傳輸效率。IP交換的缺點是只支持IP協(xié)議，同時它的效率有賴于具體的用戶業(yè)務環(huán)境，對于大多數(shù)是持續(xù)時間長、業(yè)務量大的用戶數(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)時間短、業(yè)務量小、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。4.標記交換(Tag Switching)標記交換是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)。在標記交換網(wǎng)絡中，處于邊緣的路由

26、器將每個輸入幀的第三層地址映射為簡單的標記，然后把幀轉(zhuǎn)化為打了標記的ATM信元;打了標記的信元被映射到虛通道上，在網(wǎng)絡核心由ATM交換機進行標記交換，并使用路由器與交換機直連，用于保存標記信息，實現(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記，把信元轉(zhuǎn)換為幀并將其送往接收用戶。在標記交換網(wǎng)絡中的邊緣路由器主要根據(jù)下列信息對IP包加上標記：(1)目的地址前綴：以路由表中的路由為基礎(chǔ)，允許來自多個源地址的IP包向同一個目的地址發(fā)送時共享同一個標記，從而節(jié)省了標記資源。(2)邊界路由：對標記交換系統(tǒng)的邊緣路由器進行標記分配。在某些情況下，這種技術(shù)使用的標記比使用目的地址前綴技術(shù)少。

27、(3)業(yè)務量調(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，從而允許網(wǎng)絡管理人員平衡中繼線路上的負荷。(4)應用業(yè)務流：同時考慮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。標記交換的關(guān)鍵在于采取基于拓撲結(jié)構(gòu)的選路方式。它使用標記分配協(xié)議(TDP)與第三層路由協(xié)議，在標記交換網(wǎng)絡的各設備間分發(fā)標紀信息，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)絡拓撲結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，才需要使用TDP重新計算節(jié)點的標記，從而大幅度地了降低了整個網(wǎng)絡的開銷。標記交換的主要優(yōu)點是：標記交換不依賴于路由過程中使用的特定網(wǎng)絡層協(xié)議，因此標記交換技術(shù)支持不同的路由協(xié)議(如OSPE、BGP

28、、OSIISIS等)以及各種網(wǎng)絡層協(xié)議(如IP、IPX等);標記交換還借助標準的多點廣播協(xié)議，利用ATM交換機現(xiàn)有的廣播硬件支持多點廣播功能;另外，通過為不同的服務質(zhì)量等級分配不同的標記，并在標記交換機中使用排隊和緩沖機制加以控制，使得標記交換可以保證具有一定服務質(zhì)量要求的用戶數(shù)據(jù)的傳送;在網(wǎng)絡內(nèi)部，標記交換機按照信元上的標記進行尋路，不再依賴于特定的第三層地址(如IP地址)，使得網(wǎng)絡的分級組織容易實現(xiàn)，網(wǎng)絡的擴展能力較強。標記交換技術(shù)實際上已將ATM交換機用作多協(xié)議路由器，從而形成了更加統(tǒng)一的網(wǎng)絡模型并增加了網(wǎng)絡間配置的共同性。標記交換雖然有很多優(yōu)點，但由于標記交換是Cisco的專有技術(shù)，要

29、求網(wǎng)絡中端到端都有Cisco的設備才能完成通信，推廣使用受到了限制。5.MPLS(多協(xié)議標記交換)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)中的應用。作為一種ATM與IP相結(jié)合的技術(shù)，MPLS是在標記交換的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，并正成為集成技術(shù)的標準模型。目前，IETF已制定了MPLS標準草案。MPLS網(wǎng)絡由核心部分的標簽交換路由器(LSR)和邊緣部分的標簽邊緣路由(LER組成)。LER位于ATM骨干網(wǎng)絡的邊緣并作為MPLS的入口/出口路由器。LER執(zhí)行全部的第三層功能;運行標簽分發(fā)協(xié)議(LDP)，實現(xiàn)標簽的分配、綁定功能。LSR執(zhí)行的標準交換可以看作ATM交換機和傳統(tǒng)路由器的結(jié)

30、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記交換的機理，是一種基于拓撲結(jié)構(gòu)的選路機制，MPLS網(wǎng)絡的工作過程一般包括以下4個步驟：(1)使用現(xiàn)有的路由協(xié)議，例如OSPF、IGRP等建立到終點網(wǎng)路的連接，同時使用LDP完成標簽到終點網(wǎng)路的映射。(2)輸入端LER接收到分組，完成第三層功能，并對分組進行標簽粘貼。(3)LSR對帶有標簽的分組不再進行任何第三層處理，只依據(jù)分組上的標簽進行交換。(4)由輸出端的LER去掉標簽，并傳送分組給終端用戶。要在MPLS中執(zhí)行標記交換，第一步就先要進行標記分配和分發(fā)。MPLS規(guī)定采用下游標記分配，也就是標記是沿著數(shù)據(jù)流傳輸?shù)哪娣较蜻M

31、行分配和分發(fā)。每個LSR本地分配輸入標記，將標記分配給特定的FEC，然后將此綁定信息告知上游，作為上游節(jié)點的輸出標記，即標記按下游至上游的方向分配和分發(fā)。標記分配是每個LSR隨機自動生成的，每個LSR可以使用的標記一共有220個，其中015由系統(tǒng)保留，可分配的標記從16到1048575。上游(upstream)和下游(downstream)是根據(jù)數(shù)據(jù)流的流向而定的。一個分組由一個路由器發(fā)往另一個路由器時，發(fā)送方的路由器為上游路由器，接收方為下游路由器。RU和RD分別表示上游LSR和下游LSR。下游是路由的始發(fā)者。兩個LSR之間利用標記分發(fā)協(xié)議LDP進行標記分發(fā)。標記分配和標記分發(fā)主要有兩種方式

32、：1. 下游自主方式DU下游自主方式DU(Downstream Unsolicited)參見圖6.7，每個LSR不需要上游請求即可主動為所選的FEC分配標記并周期地向上游分發(fā)，優(yōu)點是分配速度快。2.下游按需方式DoD下游按需方式DoD(Downstream-on-Demand)參見圖6.8，每個LSR只有在收到上游LSR發(fā)來的請求時才為該FEC分配標記并反饋給上游，優(yōu)點是利于路由信息和標記綁定的同步。MPLS的主要特點是：MPLS在網(wǎng)絡中的分組轉(zhuǎn)發(fā)是基于定長標簽，由此簡化了轉(zhuǎn)發(fā)機制，使得轉(zhuǎn)發(fā)路由器容量很容易擴展;充分采用原有的IP路由，在此基礎(chǔ)上加以改進，保證了MPLS網(wǎng)絡路由的靈活性;采用ATM的高效傳輸變換方式，拋棄了