【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 以 ATM 信元形式在信道中傳輸。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)接收到一個(gè) IP數(shù)據(jù)包時(shí)，它首先根據(jù) IP 數(shù)據(jù)包的 IP 地址通過(guò)某種機(jī)制進(jìn)行路由地址處理，按路由轉(zhuǎn)發(fā)。隨后，按已計(jì)算的路由在 ATM 網(wǎng)上建立虛電路（ VC）。以后的 IP 數(shù)據(jù)包將在此虛電路 VC 上以直通（ Cut 一 Through）方式傳輸，直到下一個(gè)路由器，從而有效地解決了 IP 網(wǎng)絡(luò)中路由器的瓶頸問(wèn)題，并將 IP 包的轉(zhuǎn)發(fā)速度提高到交換速度。 實(shí)現(xiàn) IP over ATM， 把相應(yīng) 的解決方案分為兩種模型：重疊模型和集成模型。 ● 重疊模型 重疊模型的實(shí)現(xiàn)方式主要有： IETF 推薦的 IPOA、 CIPOA（ C1assic IP Over 寬帶城域網(wǎng)總體方案建議書 第 8 頁(yè) 共 115 頁(yè) ATM）、 ATM Forum 推薦的 LAN 仿真（ LANE： LAN Emulation）和多協(xié)議MPOA 等（ MPOA： MutiProtocol over ATM）。重疊技術(shù)的主要思想是： IP 的路由功能仍由 IP 路由器來(lái)實(shí)現(xiàn)，需要地址解析協(xié)議 ARP 實(shí)現(xiàn) MAC 地址與 ATM地址或 IP 地址與 ATM 地址的映射。而其中的主機(jī)不需要傳統(tǒng)的路由器，任何具有 MPOA 功能 的主機(jī)或邊緣設(shè)備都可以和另一設(shè)備通過(guò) ATM 交換直接連接，并由邊緣設(shè)備完成包的交換即第三層交換。 重疊模型的信令標(biāo)準(zhǔn)完善成熟，采用 ATM Forum／ ITUT 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。但該技術(shù)對(duì)組播業(yè)務(wù)的支持僅限于邏輯子網(wǎng)內(nèi)部，子網(wǎng)間的組播需通過(guò)傳統(tǒng)路由器，因而對(duì)廣播和多發(fā)業(yè)務(wù)效率較低。 ● 集成模型 集成模型的實(shí)現(xiàn)技術(shù)主要有： Ipsilon 公司提出 IP 交換（ IP Switch 技術(shù)）、Cisco 公司提出的標(biāo)記交換（ Tag switch）技術(shù)、 IBM 公司設(shè)計(jì)的 Aggregate RouteBased IP Switching(ARIS)、 Lucent/Cascade/Ascend 公司推出的 IP Navigator、日本東芝公司開發(fā)的 Cell Switching Router(CSR)和 IETF 推薦的 MPLS 技術(shù)。集成模型的主要思想是：將 ATM 層看成 IP 層的對(duì)等層，將 IP 層的路由功能和 ATM層的交換功能結(jié)合起來(lái)，使 IP 網(wǎng)絡(luò)獲得 ATM 的選路功能。 ATM 端點(diǎn)只需使用IP 地址標(biāo)識(shí)，從而不需要地址解析協(xié)議。該技術(shù)傳輸 IP 數(shù)據(jù)包效率較高，且不需地址解析協(xié)議。但目前標(biāo)準(zhǔn)還未完成，與標(biāo)準(zhǔn)的 ATM 技術(shù)結(jié)合不是 很好。 從以上分析可以看出， IP Over ATM 具有以下特點(diǎn)： ● 優(yōu)點(diǎn)： （ 1）由于 ATM 技術(shù)本身能提供 QoS 保證，因此可利用此特點(diǎn)提高 IP 業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。 （ 2）具有良好的流量控制均衡能力以及故障恢復(fù)能力，網(wǎng)絡(luò)可靠性高。 （ 3）適應(yīng)于多業(yè)務(wù)。 （ 4）對(duì)其它幾種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議如 IPX 等能提供支持。 ● 缺點(diǎn) （ 1）對(duì) IP 路由的支持一般， IP 數(shù)據(jù)包分割加入大量頭信息，造成很大的帶寬浪費(fèi)（一般為 20％～ 30％）。 （ 2）在復(fù)制多路廣播方面缺乏高效率。 寬帶城域網(wǎng)總體方案建議書 第 9 頁(yè) 共 115 頁(yè) （ 3）由于 ATM 本身技術(shù)復(fù)雜，導(dǎo)致管理復(fù)雜，在擴(kuò)展性方面最大 的問(wèn)題還是對(duì)于兩個(gè)分立的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理的復(fù)雜性。 IP 和 ATM 基于完全不用的協(xié)議體系（無(wú)連接和基于連接），它們都有其各自的地址模型、路由協(xié)議、信令協(xié)議和資源分配方案。在一個(gè)基于分組的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中實(shí)現(xiàn) IP Over ATM 是很困難、很復(fù)雜的。 （ 4） PVC 的 N2 問(wèn)題嚴(yán)重限制的網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性。 （ 5）由于閉合網(wǎng)的結(jié)構(gòu)（完全網(wǎng)狀連接）造成對(duì)內(nèi)部網(wǎng)關(guān) IGP 的較大壓力。 （ 6）由于 ATM SAR 限制了接口的帶寬，目前 ATM 接口最大帶寬為622Mbps，并且由于 ATM SAR 的局限性很難提高接口速率。 . IP over SDH IP Over SDH 以 SDH 網(wǎng)絡(luò)作為 IP 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的物理傳輸網(wǎng)絡(luò)。它使用鏈路及PPP 協(xié)議對(duì) IP 數(shù)據(jù)包進(jìn)行封裝，把 IP 分組根據(jù) RFC1662 規(guī)范簡(jiǎn)單地插入到 PPP幀中的信息段。然后再由 SDH 通道層的業(yè)務(wù)適配器把封裝后的 IP 數(shù)據(jù)包映射到SDH 的同步凈荷中，然后向下經(jīng)過(guò) SDH 傳輸層和段層，加上相應(yīng)的開銷，把凈荷裝入一個(gè) SDH 幀中，最后到達(dá)光層，在光纖中傳輸。 IP over SDH，也稱 Packet over SDH（ PoS），它保留了 IP 面向無(wú)連接的特征。 支持 IP over SDH 技術(shù)的協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)和草案主 要有： ● PPP 協(xié)議 PPP 協(xié)議（即 IETF FRC1661： The PointtoPoint Protocol 和 RFC2153： PPP vendor Extension 是一個(gè)簡(jiǎn)單的 OSI 第二層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。其標(biāo)頭只有兩個(gè)字節(jié)，沒(méi)有地址信息，只是按點(diǎn)到點(diǎn)順序，面向無(wú)連接。 PPP 協(xié)議可將 IP 數(shù)據(jù)包切成 PPP幀（符合 RFC1662： PPP in HDLCLink Faming）以滿足映射到 SDH／ So 幀結(jié)構(gòu)（符合 RFC1619： PPP over SDH）上的要求。 ● 簡(jiǎn)化的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議（ SDL） 在 IP／ PPP／ HDLC／ SDH 中，使用的基于 HDLC 的幀定界協(xié)議存在一些問(wèn)題，主要表現(xiàn)在：用戶使用 HDLC 幀時(shí)，網(wǎng)管需要對(duì)每一個(gè)輸入、輸出字節(jié)都進(jìn)行監(jiān)視。當(dāng)用戶數(shù)據(jù)字節(jié)的編碼與標(biāo)志字節(jié)相同時(shí)，網(wǎng)管需要進(jìn)行填充、去填寬帶城域網(wǎng)總體方案建議書 第 10 頁(yè) 共 115 頁(yè) 充操作。 為此， Lucent 提出了簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議 SDL。 SDL 用戶對(duì)同步或異步傳送的可變長(zhǎng)的 IP 數(shù)據(jù)包進(jìn)行高速定界，可適用于 OC48／ STM16 以上速率的 IP over SDH。 SDL 協(xié)議主要應(yīng)用于點(diǎn)到點(diǎn)的 IP 傳送，可以用于任何類型的數(shù)據(jù)包（如IPv IPv6 等）。與 HDLC 相比， SDL 更容易應(yīng)用于高速鏈路，并且可能提供鏈路層的 QoS。 從以上分析可以看出， IP over SDH 具有以下特點(diǎn)： ● 優(yōu)點(diǎn)： （ 1）對(duì) IP 路由的支持能力強(qiáng)，具有很高的 IP 傳輸效率。 （ 2）符合 Inter 業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，如有利于實(shí)施多路廣播方式。 （ 3）能利用 SDH 技術(shù)本身的環(huán)路，故可利用自愈合（ Selfhealing Ring）能力達(dá)到鏈路糾錯(cuò)；同時(shí)又利用 OSPF 協(xié)議防止鏈路故障造成的網(wǎng)絡(luò)停頓，提高網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。 （ 4）省略了不必要的 ATM 層，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低了運(yùn)行費(fèi)用。 ● 缺點(diǎn)： （ 1）僅對(duì) IP 業(yè) 務(wù)提供好的支持，不適于多業(yè)務(wù)平臺(tái)。 （ 2）不能像 IP over ATM 技術(shù)那樣提供較好的服務(wù)質(zhì)量保障（ QoS）。 . IP Over Gigabit Ether 自 1998 年以來(lái)，千兆以太網(wǎng)的第 3 層交換骨干技術(shù)日趨成熟。而且，由于解決了長(zhǎng)距離傳輸問(wèn)題，千兆以太網(wǎng)正逐步在企業(yè)大樓網(wǎng)、園區(qū)網(wǎng)、城域網(wǎng)和局域網(wǎng)骨干上取代了傳統(tǒng)的 ATM，城域網(wǎng)和局域網(wǎng)成為目前千兆以太網(wǎng)骨干和ATM 骨干的分水嶺，今后， ATM 技術(shù)的出路在于電信級(jí)廣域網(wǎng)。此外， IP QoS 技術(shù)日趨成熟以及 IP 語(yǔ)音和視頻應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，逐步取代了 傳統(tǒng)的基于ATM QoS 實(shí)現(xiàn)的語(yǔ)音和視頻應(yīng)用。 當(dāng)前， LAN/MAN 交換技術(shù)的發(fā)展正推動(dòng)著 IP 語(yǔ)音和視頻應(yīng)用在企業(yè)中的部署，包括硅元件設(shè)計(jì)的進(jìn)步、 QoS 的開發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化以及策略管理的出現(xiàn)。 ? ASIC 的革命 寬帶城域網(wǎng)總體方案建議書 第 11 頁(yè) 共 115 頁(yè) 硅集成電路技術(shù)的進(jìn)步及其在 IP 聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動(dòng)了真正的線速第3 層路由交換機(jī)和第 2 層邊緣交換機(jī)的發(fā)展，這些交換機(jī)可以以第 3 層智能過(guò)濾業(yè)務(wù)流，并為之分類或分配優(yōu)先級(jí)。交換機(jī)現(xiàn)在可以區(qū)分不同業(yè)務(wù)類型，如 Web 業(yè)務(wù)、企業(yè)資源規(guī)劃 (ERP)數(shù)據(jù)和電話業(yè)務(wù)，并根據(jù)預(yù)先分配的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行處理。基于第 3/4 層交換的城域網(wǎng)和局域網(wǎng)解決方案可以以線速路由數(shù)據(jù)包。同時(shí)可以按策略對(duì)先前標(biāo)記的數(shù)據(jù)包進(jìn)行相應(yīng)處理，核對(duì)接入表以實(shí)現(xiàn)安全性，或跟蹤具體應(yīng)用和協(xié)議的性能。此外，基于硬件的 IP 路由交換機(jī)本身就比傳統(tǒng)的基于軟件的多協(xié)議路由器更為簡(jiǎn)單和可靠。 ? IP QoS 機(jī)制的標(biāo)準(zhǔn)化和演進(jìn) 業(yè)界將就 QoS 和業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)分配，提供多廠商互操作性所使用的標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成共識(shí)。在第 2 層， IEEE 定義的 VLAN 標(biāo)記和 用戶優(yōu)先級(jí)設(shè)置可用于創(chuàng)建以相同方式進(jìn)行處理的 VLAN 分段，或者對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行標(biāo)記，以進(jìn)行優(yōu)先 級(jí)排隊(duì)。在第 3 層， IETF 定義的級(jí)別服務(wù) (DiffServ)被用于標(biāo)記和處理快速轉(zhuǎn)發(fā) (高速度 )，或保證轉(zhuǎn)發(fā) (有保證 )等業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)包， IETF 資源預(yù)留協(xié)議 (RSVP)不僅作為一種 QoS 機(jī)制，而且作為一種使終端站可以向網(wǎng)絡(luò)單元和策略服務(wù)器發(fā)送信號(hào)、以請(qǐng)求帶寬分配或優(yōu)先級(jí)處理的通用信令協(xié)議。桌面應(yīng)用將普遍支持這些新興的 QoS 機(jī)制 (如 Windows2020)。 IP QoS 可以根據(jù)以下可度量的參數(shù)來(lái)描述： ? 業(yè)務(wù)可用性 —— 用戶業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目煽啃浴? ? 延遲 —— 亦稱為時(shí)延（ Latency），指兩個(gè)參照點(diǎn)之間發(fā)送和接 收數(shù)據(jù)包的時(shí)間間隔。 ? 可變延遲 —— 亦稱為抖動(dòng)（ jitter），指在同一條路由上發(fā)送的一組數(shù)據(jù)流中數(shù)據(jù)包之間的時(shí)間差異。 ? 吞吐量 —— 網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送數(shù)據(jù)包的速率；可用平均速率或峰值速率表示。 ? 丟包率 —— 在網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)包時(shí)丟棄數(shù)據(jù)包的最高比率；數(shù)據(jù)包寬帶城域網(wǎng)總體方案建議書 第 12 頁(yè) 共 115 頁(yè) 丟失一般是由網(wǎng)絡(luò)擁塞引起的。 ? 第 3/4 層交換 基于第 3/4 層交換的城域網(wǎng)和局域網(wǎng)解決方案的核心是在網(wǎng)絡(luò)中提供安全性和應(yīng)用優(yōu)先級(jí)分配的能力。安全性和應(yīng)用優(yōu)先級(jí)分配是基于策略的解決方案的兩大重要屬性。第 3/4 層路由交換機(jī)使用基于特殊的高性能 ASIC，它使 基于第 3/4 層交換的路由交換機(jī)可以進(jìn)行線速過(guò)濾、業(yè)務(wù)分類、實(shí)施策略、記賬、交換和路由分配功能。 ASIC 可以根據(jù)幾種不同參數(shù)過(guò)濾業(yè)務(wù)，并為之分類：在 OSI 第 3以及第 4 層，包括物理端口、源或目的地 MAC 或 IP 地址、 UDP 或 TCP 端口號(hào)、VLAN 標(biāo)記及 DiffServ 碼 (DSCP)。這些分類功能在傳輸多種不同信息類型 (關(guān)鍵和普通、實(shí)時(shí)和對(duì)時(shí)間不敏感的信息、開放和安全信息 )的一體化網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中尤其重要。 數(shù)據(jù)包在到達(dá)基于第 3/4 層交換的路由交換機(jī)端口時(shí)， ASIC 立即對(duì)其進(jìn)行核對(duì)，看它是 否符合定義的某種策略，以便進(jìn)行處理。 ASIC 可以根據(jù)以下匹配標(biāo)準(zhǔn)中的任何一種或多種識(shí)別數(shù)據(jù)包，并為之劃分級(jí)別，如：源 /目的地 IP 地址 /掩碼；協(xié)議類型： ICMP、 TCP 或 UDP 端口號(hào)； Diffserv 規(guī)則。 實(shí)際上，通過(guò)使用適用于匹配字段的操作符 , 可實(shí)現(xiàn)更先進(jìn)的功能，這些操作符包括：設(shè)置 或 DSCP 字段；使用策略服務(wù)器進(jìn)行驗(yàn)證；對(duì)已分類的幀實(shí)施策略和轉(zhuǎn)發(fā)匹配完成后， ASIC 便決定如何處理該數(shù)據(jù)包。這些處理選擇包括：轉(zhuǎn)發(fā)、服務(wù)質(zhì)量 (使用哪個(gè)隊(duì)列，以及是否修改相關(guān)的 QoS 參數(shù) )、安全性 (是否 丟棄和 /或拷貝該數(shù)據(jù)包 )、業(yè)務(wù)整形 (該數(shù)據(jù)包是否符合為之定義的策略 )和記賬 (共有多少次策略匹配情況發(fā)生 )。 將來(lái)，這些策略還可以通過(guò)集中的網(wǎng)管策略服務(wù)器中的公用開放策略業(yè)務(wù) (COPS)進(jìn)行設(shè)置，它可以提供更大的使用簡(jiǎn)便性、一致性和靈活性，以滿足不斷變化的業(yè)務(wù)要求。 ? 面向電子商務(wù)的第 7 層交換技術(shù) 寬帶城域網(wǎng)總體方案建議書 第 13 頁(yè) 共 115 頁(yè) IP 電話、電子商務(wù)、關(guān)鍵任務(wù) Intra 和 Extra 的面世與迅速普及 ,為網(wǎng)絡(luò)和 IT 管理人員帶來(lái)了更多挑戰(zhàn)。其中之一是控制全球各地多個(gè)用戶都接入的各個(gè) Web 服務(wù)器的負(fù)載。網(wǎng)絡(luò)管理人 員如何才能確保對(duì)所有用戶都作出同樣迅速的響應(yīng)？ 服務(wù)器交換機(jī)可以為關(guān)鍵任務(wù)的電子商務(wù)和 Interent 應(yīng)用提供最快的應(yīng)用響應(yīng)時(shí)間和服務(wù)器負(fù)載平衡功能。服務(wù)器交換機(jī)可以部署在任何城域網(wǎng)和局域網(wǎng)環(huán)境中，經(jīng)過(guò)最少的重新配置 (只需配置一個(gè)交換機(jī)端口 )，便可以提高服務(wù)器的性能。 第 7 層交換技術(shù)不僅僅能夠測(cè)量預(yù)測(cè)響應(yīng)時(shí)間，還可以依照業(yè)務(wù)級(jí)別(CoS)完成這一工作。我們可以為各個(gè)協(xié)議定義多種業(yè)務(wù)級(jí)別。例如，一個(gè)站點(diǎn)上安全的電子商務(wù)區(qū)域的響應(yīng)時(shí)間可以根據(jù)預(yù)定的指導(dǎo)原則進(jìn)行測(cè)量和維護(hù)。而且，這一目標(biāo)的實(shí) 現(xiàn)無(wú)需使用基于服務(wù)器的代理，因?yàn)樗鼤?huì)增加復(fù)雜性，給關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用帶來(lái)潛在的穩(wěn)定性問(wèn)題。 此外，不同業(yè)務(wù)級(jí)別可得到不同優(yōu)先級(jí)和不同的目標(biāo)響應(yīng)時(shí)間。服務(wù)器交換機(jī)可以提供一種方法，使不同業(yè)務(wù)級(jí)別有不同響應(yīng)時(shí)間，而不是在一組服務(wù)器內(nèi)進(jìn)行負(fù)載分擔(dān)。這樣，在請(qǐng)求達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，某些服務(wù)器可以暫時(shí)專門用于回答此類電子商務(wù)請(qǐng)求，