浅谈IP交换技术和ATM交换技术.docx

  《路由与互换》    姓 名： 曹礼彬 班号： 193142 学 号：____ 院（系）： 计算机学院 专业： 网络工程   2023 年 6 月__8__日浅谈IP互换技术和ATM互换技术--发展历史及前景展望目录浅谈IP交换技术和ATM交换技术 2第一章 IP技术与ATM技术发展历史及融合关系 3第一节 IP交换技术 31.1.1 IP交换技术起源及原理简介 31.1.2 IP交换工作过程及原理 41.1.3 IP技术应用 4第二节 ATM交换技术起源及原理简介 51.2.1 ATM技术起源及发展 51.2.2 ATM交换技术原理 5第二章 ATM技术与IP技术的融合 7第二章 第一节 IP技术与ATM技术融合概念 72.1.1 IP技术与ATM技术融合模型 72.1.2 IP交换技术发展现状 8第二章 第二节 融合的具体实现 82.2.1 MPLS(多协议标记交换) 82.2.2 标签交换 10标签 10转发等价类 10标签边缘路由器 10标签交换路由器 11TIB 11TDP 11工作过程 11第三章 结论和前景展望 12第三章 第一节 NGN 12第三章 第二节 软交换 131.生成接口 132.接入能力 133.支持系统 13第三章 第三节 结论：针对NGN 13【摘要】随着社会科学技术的发展，互联网正在方方面面扮演着不可或缺的角色，并以它自己的方式深刻地影响着各行各业，彻底地改变了人们的生产生活的方式。

在互联网领域最为基础的是互换技术，而目前使用最为广泛并且前景最为光明的IP互换技术有着如何的“前世今生”呢？而作为IP互换技术技术基石的ATM互换技术又拥有着什么样的神奇魅力呢？第一章 IP技术与ATM技术发展历史及融合关系第一节 IP互换技术1.1.1 IP互换技术起源及原理简介1996年美国Ipsilon公司提出了一种专门在ATM网上传送IP分组的技术，称之为IP互换IP互换基于IP互换机，可被看作是IP路由器和ATM互换机组合而成，其中的“ATM互换机”去除了所有的ATM信令和路由协议，并受“IP路由器”的控制IP互换可以提供两种信息传送方式：一种是ATM互换式传输；另一种是基于hop-by-hop方式的传统IP传输采用何种方式取决于数据流的类型，对于连接的，业务量大的数据流采用ATM互换式传输，对于连续时间短的，业务量小的数据流采用传统的IP传输技术，IP互换是基于数据流驱动的总之，IP互换技术就是IP技术与ATM技术的融合1.1.2 IP互换工作过程及原理IP互换的工作过程可分为四个阶段1）对默认信道上传来的数据分组进行存储转发在系统开始运营时，IP数据分组被封装在信元中，通过默认通道传送到IP互换机。

当封装了IP分组数据的信元到达IP互换控制器后，被重新组合成IP数据分组，在第三层按照传统的IP选路方式，进行存储转发，然后再被拆成信元在默认通道上进行传送2）向上游节点发送改向消息在对从默认信道传来的分组进行存储转发时，IP互换控制器中的流判识软件 要对数据流进行判别，以拟定是否建立ATM直通连接对于连续的、业务量大的数据流采用ATM互换式传输，对于连续时间短的、业务量小的数据流采用传统 IP存储转发方式当需要建立ATM直通连接时，则从该数据流输入的端口上分派一个空闲的VCI，并向上游节点发送IFMP的改向消息，告知上游节点将属 于该流的IP数据分组在指定端口的VC上传送到IP互换机上游IP互换机收到IFMP的改向消息后，开始把指定流的信元在相应VC上进行传送3）收到下游节点的改向消息在同一个IP互换网内，各个互换节点对流的判识方法是一致的，因此IP互换机也会收到下游节点规定建立ATM直通连接的IFMP改向消息，改向消息具有数据流标记和下游节点分派的VCI随后，IP互换机将属于该数据流的信元在此VC上传送到下游节点4）在ATM直通连接上传送分组IP互换机检测到流在输入端口指定的VCI上传送过来，并受到下游节点分 配的VCI后，IP互换控制器 通过GSMP消息指示ATM控制器，建立相应输入和输出端口的入出VCI的连接，这样就建立起ATM直通连接，属于该数据流的信元就会在ATM连接上以 ATM互换机的速度在IP互换机中转发。

1.1.3 IP技术应用目前重要的IP互换技术有： IpsilonIP互换：改善ATM互换机，去除ATM控制器中的信令和协议，加上IP互换控制器，与ATM互换机通信该技术合用于机构内部的LAN和校园网 Cisco标签互换：给数据包贴上标签，此标签在互换节点读出，判断包传送途径该技术合用于大型网络和Internet 3Com快速IP互换(Fast IP)：侧重数据策略管理、优先原则和服务质量Fast IP协议保证实时音频或视频数据流能得到所需的带宽Fast IP支持其它 协议(如IPX)，可以运营在除ATM外的其它互换环境中客户机需要有设立优先等级的软件 IBM聚类基于路由的IP互换ARIS(Aggregate Route－based IP Switching)：与Cisco的标签互换技术相似，包上附上标记，借以穿越互换网ARIS一般用于ATM网，也可扩展到其它互换技术边界设备是进入ATM互换环境的入口，具有第三层路由映射到第二层虚电路的路由表允许ATM网同一端两台以上的计算机通过一条虚电路发送数据，从而减少网络流量 基于ATM的多协议MPOA(MultiProtocol Over ATM)：ATM论坛提出的一种规范。

经源客户机请求，路由服务器执行路由计算后给出最佳传输途径然后建立一条互换虚电路，即可越过子网边界，不用再做路由选择第二节 ATM互换技术起源及原理简介1.2.1 ATM技术起源及发展 80年代中期，人们就已经开始进行快速分组互换的实验，建立了多种命名不相同的模型，欧洲重在图象通信把相应的技术称为异步时分复用（ATD）美国重在高速数据通信把相应的技术称为快速分组互换（FPS）,国际电联通过协调研究，于1988年正式命名为Asynchronous Transfer Mode(ATM) 技术，推荐其为宽带综合业务数据网B-ISDN的信息传输模式ATM的成功，固然取决于微电子等高技术的进步以及社会需求的驱动，而ATM其自身的优势，使它在互换技术中独占鳌头ATM是在分组互换技术上发展起来的快速分组互换它综合吸取了分组互换高效率和电路互换高速率之优点，针对分组互换速率低的弱点，用电路互换完全与协议解决几乎无关的特点，通过高性能ＬＳ１的硬设备来提高解决速度，以实现高速化，因此也可以说ATM技术是在克服了分组互换和电路互换方式局限性的基础上产生的1.2.2 ATM互换技术原理ATM技术特点原理总的来说就是（1）采用了固定长度的信元并简化了信头功能（2）采用了异步时分复用方式（3）采用了面向连接的工作方式（4）采用了标准化的ATM协议。

1）采用记录时分复用 传统的电路互换中用STM（Synchronous Transfer Mode）方式将来自各种信道上的数据组成帧格式，每路信号占固定比特位组，在时间上相称于固定的时隙，即属于同步时分复用在ATM方式中保持了时隙的概念，但是采用记录时分复用的方式，取消了STM中帧的概念，在ATM时隙中存放的事实上是信元 （2）以固定长度（53字节）的信元为传输单位，响应时间短 ATM的信元长度比X.25网络中的分组长度要小得多，这样可以减少互换节点内部缓冲区的容量规定，减少信息在这些缓冲区中的排队时延，从而保证了实时业务短时延的规定3）采用面向连接并预约传输资源的方式工  在ATM方式中采用的是虚电路形式，同时在呼喊过程向网络提出传输所希望使用的资源考虑到业务具有波动的特点和网络中同时存在连接的数量，网络预分派的通信资源小于信源传输时的峰值速率（PCR）  （4）在ATM网络内部取消逐段链路的差错控制和流量控制，而将这些工作推到了网络的边沿  X.25运营环境是误码率很高的频分制模拟信道，所以X.25执行逐段链路的差错控制又由于X.25无法预约网络资源，任何链路上的数据量都也许超过链路的传输能力，因此X.25需要逐段链路的流量控制。

而ATM协议运营在误码率较低的光纤传输网上，同时预约资源保证网络中传输的负载小于网络的传输能力，ATM将差错控制和流量控制放到网络边沿的终端设备完毕5）ATM支持综合业务 ATM充足综合了电路互换和分组互换的优点，既具有电路互换“解决简朴”的特点，支持实时业务、数据透明传输，在网络内部不对数据作复杂解决，采用端-端通信协议；又具有分组互换的特点，如支持可变比特率业务，对链路上传输的业务采用记录时分复用等所以ATM支持话音、数据、图象等综合业务   VP/VC互换 在ATM中一个物理传输通道被提成若干的虚通路VP（Virtual Path），一个VP又由上千个虚通道VC（Virtual Channel）所复用ATM信元的互换既可以在VP级进行，也可以在VC级进行虚通路VP和虚通道VC都是用来描述ATM信元单向传输的路由每个VP可以用复用方式容纳多达65536个VC，属于同一VC的信元群拥有相同的虚通道辨认符VCI（VC Identifier），属于同一VP的不同VC拥有相同的虚通路辨认符VPI，VCI 和VPI都作为信元头的一部分与信元同时传输传输通道、虚通路VP、虚通道VC是ATM中的三个重要概念。

  ATM的呼喊接续不是按信元逐个地进行选路控制，而是采用分组互换中虚呼喊的概念，也就是在传送之前预先建立与某呼喊相关的信元接续路由，同一呼喊的所有信元都通过相同的路由，直至呼喊结束其接续过程是：主叫通过用户网络接口UNI发送一个呼喊请求的控制信号，被叫通过网络收到该控制信号并批准建立连接后，网络中的各个互换节点通过一系列的信令互换后就会在主叫与被叫之间建立一条虚电路虚电路是用一系列VPI/VCI表达的在虚电路建立过程中，虚电路上所有的互换节点都会建立路由表，以完毕输入信元VPI/VCI值到输出信元VPI/VCI值的转换虚电路建立起来以后，需要发送的信息被分割成信元，通过网络传送到对方若发送端有一个以上的信息要同时发送给不同的接受端，则可建立到达各自接受端的不同虚电路，并将信元交替送出 在虚电路中，相邻两个互换节点间信元的VCI/VPI值保持不变此两点间形成一条VC链，一串VC链相连形成VC连接VCC（VC Connection）相应地，VP链和VP连接VPC也以类似的方式形成  VCI/VPI值在通过ATM互换节点时，该VP互换点根据VP连接的目的地，将输入信元的VPI值改为新的VPI值赋予信元并输出，该过称为VP互换。

可见VP互换完毕将一条VP上所有的VC链路所有送到另一条VP上，而这些VC链路的VCI值保持不变VP互换的实现比较简朴，往往只是传输通道的某个等级数字复用线的交叉连接 VC互换要和VP互换同时进行，由于当一条VC链路终止时，VP连接（即VPC）就终止了，这个VPC上的所有VC链路将各自执行互换过程，加到不同方向的VPC中去   互换原理 互换结构应当可以完毕两方面基本功能，一是空间互换，即将信元从一条传输线上互换到另一条上，又叫路由选择；另一功能是时间互换，即将信元从一个时隙转移到另一时隙第二章 ATM技术与IP技术的融合第二章 第一节 。