程控交换第7章

1、第七章 IP与ATM的融合,IP与ATM的融合,1.1 IP与ATM融合的背景,1.3 重叠模型技术,1.2 IP与ATM的融合,1.4 集成模型技术,1.5 MPLS的出现,IP发展的历史,IP起源于60年代，最初只用于计算机局域网的组建。到了90年代，以Internet为代表的IP网络处于一个什么状况？,结论：Internet独立发展受限,上网人数每半年翻一番，网络流量急速增加，网络拓扑越来越大,QOS无法保证,路由技术的进步远远跟不上Internet的发展速度。,ATM发展的历史,从80年代提出，经过10多年ATM网络是一种什么状况？,ATM的优势,信令非常完善，提供很好的QOS服务。,

2、由于采用短、固定的信元，使用硬件完成信元交换，速度可达Gbit/s量级。,ATM核心技术是ATM交换结构和控制协议(信令),ATM综合了电路交换和分组交换的优点,市场应用进展缓慢。原因： 1.ATM信令复杂，实现困难； 2.Everything Over IP的观念已经成为业内的共识。www. email. QQ. bbs等基于IP的应用已经被广泛使用。进一步的应用如VOIP、IPTV等。,结论：使用ATM来构建B-ISDN前景暗淡。,ATM的缺陷：,IP与ATM的融合,1.1 IP和ATM的发展历史,1.3 重叠模型技术,1.2 IP和ATM的融合,1.4 集成模型技术,1.5 MPLS的出

3、现,IP和ATM融合引出,IP 优点是灵活，协议简单易实现； 缺点是不能提供很好的QOS，路由器转发速度慢。,ATM 优点是能提供很好的QOS，ATM交换机转发速度快； 缺点是信令实现复杂，在LAN中很难应用。,IP和ATM融合的可能性,IP协议处于OSI模型的第3层，可以采用任何一种链路层技术 由ATM参考模型和OSI模型的对应关系可以知道，ATM也可以作为链路层使用，为IP提供服务。 IPOA-IP Over ATM,IPOA首要解决的问题,如何把IP结构映射到ATM网络中去？,要求：应用(业务)仍然可以通过IP来访问TCP/IP。对已经习惯IP业务的用户而言，感觉不出有任何变化。,方法：

4、IP网和ATM网是两个完全不同体系的网络协议，因此要在TCP/IP和ATM之间定义一个“过渡层次”，将IP和ATM“缝合”起来。,IP与ATM的融合,1.1 IP和ATM的发展历史,1.3 重叠模型技术,1.2 IP和ATM的融合,1.4 集成模型技术,1.5 MPLS的出现,重叠模型(overlay mode),基本思想： 重叠模型是将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。,可知：ATM的端点就需要用ATM地址和IP地址共同标识。,重叠模型的发展历史-1,IETF (Internet Engineering Task Force)的IP

5、ATM工作组最早进行了重叠模型的研究。 ATM封装IP包的方法，RFC1483 IP地址和ATM地址的映射的地址解析协议ATMARP，RFC1577,基于上述研究，提出了“ATM上的传统IP”即CIPOA(Classical IP Over ATM)技术。,重叠模型的发展历史-2,ATM论坛(ATM Forum)也对重叠模型技术进行了研究: 局域网仿真LANE(LAN Emulation) ATM上的多协议技术MPOA(Multi-Protocol Over ATM)，可支持多种网络协议。,IP包要转换成ATM信元，由ATM建立的VC转发到下一跳。,路由器,路由器,高性能ATM交换机构成宽带传

6、送骨干网,低速路由器构成的IP网络，提供IP包的路由，确定下一跳。,ATM上的传统IP结构图,LIS（Logical IP Subnetwok）,逻辑IP子网（ LIS）组成： 直接连接到ATM网络中的任意主机、路由器和服务器进行组合形成一个逻辑IP子网。,说明：服务器一般指的是就是ARP（Address Resolution Protocol）服务器，也就是该LIS的地址解析协议服务器。,数据传送-1,LIS内主机的数据传送 只需要建立点到点的ATM连接。 例：主机A向主机B发送信息（IP分组）,初始条件：主机A知道主机B的IP地址，但是不知道ATM地址,第一步：主机A向ARP服务器发送AR

7、P请求（将主机B的IP地址送到ARP服务器）,第二步：ARP服务器将主机B的IP地址转换成ATM地址，送回给主机A,第三步：主机A可以利用主机B的ATM地址建立ATM连接,地址解析过程,数据传送-2,LIS间主机的数据传送 需要使用中间路由器来传送数据。 例：LIS1中的主机A向处于不同的LIS2中的主机B发送IP分组,（1）中间路由器知道主机B的ATM地址,（2）中间路由器不知道主机B的ATM地址,直接将IP分组发送到主机B所在的网络中,通过ARP服务器得到主机B的ATM地址，可以将IP分组发送给主机B,主机A将IP分组送到中间路由器上。 中间路由器将IP分组送到主机B上,重叠模型的特点,保

8、持IP和ATM网络结构、协议和技术不变。 解决两个完全不同的异构网络之间的数据映射、地址映射和控制协议映射。,重叠模型的缺点,重叠模型思路简单，但实现复杂 要求网络支持两套完全不同的地址和控制协议，实现起来复杂。 为了实现地址、协议、路由的相互映射，需要定义一组特定的服务器 这些服务器往往会成为限制网络性能的瓶颈,IP与ATM的融合,1.1 IP和ATM的发展历史,1.3 重叠模型技术,1.2 IP和ATM的融合,1.4 集成模型技术,1.5 MPLS的出现,如何克服重叠模型的缺点,思路：能否让ATM交换机不使用ITU-T制定的信令协议，而改用和Internet结构更为相容甚至相同的控制协议。

9、 90年代末，提出了IP和ATM融合的集成模型,集成模型（integrated mode ）,基本思想： 集成模型是将IP路由器的智能和管理性能集成到ATM交换中形成的一体化平台。,集成模型的特点,在采用集成模型的网络中：,ATM交换机发挥其快速的转发能力，利用其硬件结构对信元进行VC/VP的交换 交换机的路由表/转发表不再由ATM信令协议控制建立，而改由IP路由协议驱动。 从控制平面来看，该ATM交换机实际上也是一个路由器，因此把这样的设备称为“交换路由器或路由交换机”。,集成模型的进一步分析,ATM交换机如何实现信元交换的？ 通信之前，发起呼叫，虚连接建立完成后，才可以通信。 ATM交换机

10、接收到信元，从信元头中查找VPI/VCI，然后依据信元转发表，检索到与其对应的出端口，进行转发 VPI/VCI可以称为“路由标记”。,集成模型技术又可统称为标记交换(Label Switching)技术 这样的设备不但具有路由功能，还有标记交换功能，称为标记交换路由器LSR(Label Switching Router),集成模型相对重叠模型的优点,避免两类不同网络之间的复杂映射。(核心网络由LSR替代了单纯的ATM交换机) 排除了映射服务器成为网络瓶颈的可能 提高网络的可扩展性。,集成模型技术：IP交换、标记交换、多协议标记交换,IP交换,96年，新兴的Ipsilon公司宣布开发成功集成模型

11、产品，称为“IP交换机”。 研制了通用交换机管理协议GSMP(General Switch Management Protocol)。普通的ATM交换机装配GSMP后，再增加一个“控制器”就可成为“IP交换机”。GSMP用作控制器和ATM交换机之间的通信协议。 Ipsilon公司研制的控制器由通用PC构成，OS为改进的UNIX，运行IP路由协议等。,IP交换机结构,IFMP,IFMP,IFMP-Ipsilon Flow Management Protocol， Ipsilon流量管理协议,IP交换原理,“IP交换”属于数据驱动型技术,默认信道,上游节点,下游节点,数据流向,IP交换原理-1,1

12、.一般情况下，IP分组被封装成ATM信元由缺省VC传送。,3. 如果为持续时间长、业务量大的数据流(如FTP、视频、数据下载)，通过IFMP协议通知上游IP交换机将该流的信元改由另外指定的VC发送，该指定VC的VCI就是该IP交换机分配的入标记。,2.IP交换机从缺省VC上收到ATM信元后，一律送往控制器，控制器对接收到的数据流进行检测，如果为持续时间短的小业务量数据流，重新拆封成IP分组，按hop-by-hop方式进行转发,IP交换原理-2,结论：小业务量数据流路由转发，大业务量数据流标记交换转发,5.控制器通过GSMP通知ATM交换机将入标记信元流直接交换到出标记信元流，此时该大业务量数据

13、流不再经过控制器选路转发，而改由ATM交换机直接转发。,4.如果该IP交换机的下游IP交换机也检测到该数据流为大业务量数据流，按同样的方式通知该IP交换机改向传送，并分配出标记,IP交换的发展,Ipsilon将其技术提交给IETF，形成很多信息性RFC，未能称为标准，但占有很重要的地位，是数据驱动型典型的集成模型技术。 多种因素导致了IP交换产品在市场上不够成功。98年， Ipsilon被Nokia收购，很难再看到IP交换的产品了。,标签交换(Tag Switching),Ipsilon公司推出“IP交换”后不久，Cisco提出另一种标记交换技术，即“标签交换”。 与IP交有两个显著的不同 1

14、.是一种拓扑驱动型技术。标签交换的标记转发表的建立完全由拓扑信息(如目的地址)决定。 2.不仅适用于ATM，而且还适用于其它链路层技术。,标签交换的发展,Cisco也编写了该技术的很多信息性RFC，目标是把该技术成为IETF的标准。 此后相继提出了很多Internet草案文件。 是业内影响最大的一类标记交换技术。,IP与ATM的融合,1.1 IP和ATM的发展历史,1.3 重叠模型技术,1.2 IP和ATM的融合,1.4 集成模型技术,1.5 MPLS的出现,MPLS闪亮登场,97年，IETF成立MPLS工作组，开始制定MPLS标准。 名字的由来,MPLS又称为2.5层技术。,“IP交换”或者

15、“标签交换”，都是某个公司产品的名字，IETF需要一个中性的名字，故称为标记交换。,可以运行多种链路层协议，如ATM、PPP、FR、POS、Ethernet等；可以支持多种网络层协议(IPv4/IPv6)，因此称为多协议。,IP和ATM融合技术演进图,数据驱动,拓扑驱动,MPLS演进的过程,电路交换,MPLS面临的挑战,线速路由技术和DWDM技术有了长足的进展。MPLS还有用吗？ MPLS虽然是作为一种IP和ATM融合的集成模型提出的，但其实际应用远远超出了这个范围。 MPLS可以有效的支持骨干网的QOS，流量工程TE，虚拟专用网VPN等 MPLS的思想扩展到光网络，提出了多协议波长交换MPLmS(Multiprotocol Lambda Switching) 事实上，MPLS并非完