IPOA－IP与ATM技术的结合

IPOA技术概要

IPOA(IP Over ATM) 是在ATM－LAN上传送IP数据包的一种技术。它规定了利用 ATM网络在ATM终端间建立连接，特别是建立交换型虚连接(SVC：Switched Virtual Circuit)进行IP数据通信的规范。

·ATM－LAN中的LIS

在ATM－LAN中，ATM网络可看作一个单一的(通常是本地的)物理网络，如同其它网络一样，人们使用路由器连接所有异构网络，而TCP/IP允许ATM网络上的一组计算机象一个独立的局域网一样工作，这样的一组计算机被叫做LIS（Logical IP Subnet），在一个LIS内的计算机共享一个IP网络地址(IP子网地址)，LIS内部的计算机可以互相直接通信，但是当一个LIS内的计算机要和其它的 LIS或网络中的计算机通信时必须经过两个互连的LIS路由器，很明显，LIS的特性与传统IP子网相似。

类似以太网，IP数据包在ATM网络上传输也必须进行IP地址绑定，ATM给每一个连接的计算机分配ATM物理地址，当建立虚连接时必须使用这个物理地址，但由于 ATM硬件不支持广播，所以，IP无法使用传统的ARP将其地址绑定到ATM地址。在ATM网络中，每一个LIS配置至少一个 ATMARP SERVER以完成地址绑定工作。

· IPOA功能介绍

IPOA的主要功能有两个：地址解析和数据封装。

地址解析就是完成地址绑定功能。对于PVC（Permanent Virtual Circuit）来说，因为PVC是由管理员手工配置的，因此一个主机可能只知道PVC的VPI/VCI标识，而不知道远地主机的IP地址和ATM地址，这就需要IP解析机制能够识别连接在一条PVC上的远地计算机；对于SVC来说，地址解析更加复杂，需要两级地址解析过程。首先，当需要建立SVC时，必须把目的端的IP地址解析成ATM地址；其次，当在一条已有的SVC上传输数据包时，目的端的IP地址必须映射成SVC的VPI/VCI标识。

对于IP数据包的封装问题，目前有下面两种封装形式可以采用：

＊ VC封装：一条VC用于传输一种特定的协议数据(如IP数据和ARP数据)，传输效率很高；

＊ 多协议封装：使用同一条VC传输多种协议数据，这样必须给数据加上类型字段，IPOA中使用缺省的LLC/SNAP封装标明数据类型信息。

IPOA工作过程

整个系统的工作过程如下：首先是Client端的IPOA初始化过程，即Client加入LIS的过程，由Client端的IPOA高层发出初始化命令，向SERVER注册自身，注册成功后，Client变为“Operational"状态，意味着现在的Client可以接收/传输数据了。当主机要发送数据时，它使用通常的IP选路，以便找到适当的下一跳(next－hop)地址，然后把数据发送到相应的网络接口，网络接口软件必须解析出对应目的端的ATM地址，该地址有两种方法可以获得：（1）直接从Client端的解析表中查到；（2）通过发送ATMARP请求获得。接下去用户可作两种选择：（1）假如有可利用的连接目的端的VCC，那么直接把数据发送给AAL5层，通过VCC传输出去；（2）假如（1）不满足，那就通过信令过程建立适合的链路，然后进行传输。 （实际中的数据传输过程由于牵涉到QOS设置问题，所以要比上面的论述复杂一些。）当Client接收到AAL5的数据时，处理过程比较简单，只须简单地解除封装，根据协议数据类型交给相应模块处理即可。

除了数据传输的任务外，Client还要维护地址信息，包含定期更新SERVER上的地址信息和本地的地址信息。假如Client的地址信息不能被及时更新，那么此Client就会变成非可用状态，需要重新初始化后才能使用。

在Client传输数据时，它可能同时向许多不同的目的端发送和接收数据，因此必须同时维护多条连接。连接的管理发生在IP下面的网络接口软件中，该系统可以采用一个链表来实现此功能，链表中的每一数据项包含诸如链路的首/末端地址、使用状态、更新标志、更新时间、QOS信息和VCC等一条链路所必须的信息。

IPOA在TCP/IP协议栈中的位置

ATM网络是面向连接的，TCP/IP只是将其作为象以太网一样的另一种物理网络来看待。从TCP/IP的协议体系结构来看，除了要建立虚连接之外，IPOA与网络接口层完成的功能类似，即完成IP地址到硬件地址(ATM地址)的映射过程，封装并发送输出的数据分组，接收输入的数据分组并将其发送到对应的模块。当然，除了以上功能之外，网络接口还负责与硬件通信(设备驱动程序也属于网络接口层)。

在OSI模型中，IPOA位于IP层以下，属网络接口层，其建立连接的工作通过RFC 1755请求UNI3.1处理信令消息完成。

IPOA技术应用发展趋势

IPOA最大的优点就是其利用了ATM网络的QOS，可以支持多媒体业务，它在网络层上将局域网接入ATM网络，既提高了网络带宽，也提升了网络的性能；但同时IPOA也存在一些缺点，比如目前的IPOA不支持广播和组播业务；另外，由于ATM－LAN中一台主机要与所有成员建立 VC连接，随着网络的增加，VC连接的数目会呈平方级数的增加，因此IPOA技术不适合于大网结构，一般用在企业网、校园网这样的网络中。

目前大家都在谈论IP和ATM的前景问题，其中一点毋庸置疑：IP和ATM在某种程度上是互补的，IP应用广泛，造价低廉；ATM虽然复杂、昂贵，但可以提供高带宽和 QOS业务质量，保障用户对业务的要求，因此两者在很长时期内将共存发展。随着用户对带宽和多业务，特别是多媒体业务的需求，网络上层采用IP已成公认事实，但下层IP由何种网络承载，是ATM、SDH，还是DWDM呢？对此依然众说纷纭，但就目前情况来看，即便作为一种过渡，IP Over ATM技术仍将具有很强的生命力。