IP与ATM融合

　　----在数据信息爆炸式增长的同时，作为信息传输媒介的计算机网络发展也可谓一日千里。以计算机为主开发的因特网（Internet），采用的是路由技术（IP技术）。而传统的以电信为主开发的宽带综合业务数字网（B-ISDN），其核心是ATM交换技术。IP的崛起向ATM提出了挑战。

　　----IP是因特网网络层协议的技术基础，采用无连接、端到端的TCP／IP协议。它结构简单，容易实现异型网络互连；具有统一的寻址体系，网络扩展性强；几乎可以运行在任何一种数据链路高层，适用范围极其广泛。IP协议在数据业务规程中占据统治地位，成为各种业务的核心。而IP的寻址方式解析协议（ARP）和选路方式可能导致网络内的广播风暴，产生路由器处理能力的瓶颈效应。所以，面向无连接的特性使IP无法适应一些新业务质量（QoS）要求。

　　----ATM是一种信息复用和交换技术。它将信息划分成定长单位（信元）进行发送，具有带宽（622Mbit／s）高、速度快、容量大和伸缩性强等特点，可为不同等级的业务提供相应的QoS。即能够为不同的传输提供不同类型的服务。ATM是面向连接的，能承载任何信息流，包括数据、语音和图像等。ATM将这些信息分成很小的分组，称为信元（cell），然后通过预先建立好的通路进行传输。但由于ATM采用的是信令协议，所以与其他网络的互通互联能力差。

　　----如上所述，IP和ATM有本质的不同。IP是面向非连接的，有相应的地址和选路功能，在进行任何数据传输之前，必须在两个通信实体之间建立一条端到端的连接；ATM是面向连接的，有自己的地址结构、选路方式和信令，它不需要在每个中间节点（交换机）为分组（信元）确定路由，在进行任何数据交换之前，两个通信实体之间的网络通路已经计算好，并且在整个连接期间保持不变。虽然ATM与IP无关联，两者之间存在许多不同的技术和协议（如表1所示），但IP与ATM并不存在对抗，IP在技术上需要ATM，而ATM在商业应用方面又需要IP。由此产生了各种IP与ATM的融合技术。

　　表1ATM与IP性能对比

　　2ATMIP

　　协议结构LANE（局域网仿真）、MPOA、Q.2931FTP（文件传输协议）、SMTP（简单邮件传输协议）

　　2TCP（文件传输协议）、UDP（用户数据报协议）

　　AAL（ATM适配层）IP（网络协议）、ARP（地址解析协议）、ICMP（网络层）

　　ATM2

　　ATM物理层Ethernet等物理层

　　转发状态所有可能的网络局部活动的传输连接

　　转发基础固定长度的标签最大匹配地址前缀

　　路由双向多向

　　路径动态变化呼叫时固定

　　广播一对多点多点对多点

　　信令有无

　　分组长度固定信元长度可变信元长度

　　状态状态化非状态化

　　连接性面向连接无连接

　　QoS有无

　　信息数据、语音、图像数据

　　通路确定连接建立分组

　　----从IP协议与ATM协议的关系划分，IP与ATM相融合的技术存在两种模型：第一种模型称为重叠模型。它将IP当成一个网络与ATM网络互联，不更改ATM网络的协议模块，而将IP协议的功能层叠加在ATM上。也就是说，在重叠模型中，IP协议是重叠在ATM上运行的，它需要定义两套地址结构及选路协议，同时需要两套维护和管理功能，ATM系统既要分配IP地址，也要分配ATM地址，所有在ATM网络上工作的协议均需解析协议，将高层地址（IP地址）与相应的ATM地址联系起来。第二种模型称为集成模型。它将ATM单元实体与ATM网络地址分配策略和路由选择协议分高，ATM网络实体采用与IP协议完全相同的协议体系和地址分配策略，ATM系统仅需标识IP地址，网络不再需要ATM的地址解析规程。两种模型的简单比较如表2所示。

　　表2叠加模型与集成模型比较

　　项目叠加模型集成模型

　　LANE

　　（局域网仿真）IPOA

　　（IPoverATM）MPOA

　　（ATM支持多协议）IP交换标记交换IP导航MPLS

　　互通IP叠加在ATM上把IP协议的2，3层与ATM层集成在一起

　　可扩展性低低高低高高高

　　IP路由协议放在IP路由器中放在IP路由器中或ATM交换机中

　　ATM路由协议使用不使用

　　地址解析要求不要求

　　对ATM控制软件的修改不需要需要

　　QoS保证不保证不保证保证保证

　　组播支持不支持支持支持

　　广播／多发送效率较低效率较高

　　支持ATM业务否否是否是是是

　　支持VLAN（虚拟局域网）否否是否是是是

　　网络环境局域网局域网广域网局域网广域网广域网广域网

　　----IP与ATM的结合有多种技术，适用的范围也不相同，但都是利用ATM硬件交换来提高IP选路性能和减少网络的传输时延，以及利用IP简单、实用和与其他网络互通互联能力好的这一特点。选路和交换融为一体，可以做到各取所长，优势互补，达到灵活、高效之目的。

　　----采用ATM网络传送IP具有以下的优点：

　　----（1）可伸缩性。复杂路由在网络边缘实现，交换式虚电路（SVC）则由网络核心实现，这样

　　就没有了成为瓶颈的核心路由，路由操作分布至整个网络，实现多业务客户操作。

　　----（2）业务质量保证。能够为大量的连接进行管理和监察QoS属性，从而支持服务水平协议（SLA）。

　　----（3）高效率的信息传送。交换路由使IP信息能以直接路由传往目的地。

　　----（4）富有效率的空间带宽使用。ATM交换结构整合了通过空间实现的IP协议，从而提供高效率的带宽应用。

　　----（5）网络资源的超额预订。ATM信息整形器可以消除IP信息的突发数据，这不但实现了网络资源的最大利用。而且还能支持服务水平协议，使分组损失降到最低。

　　----（6）减少了对网络操作员的干预。交换式虚电路的使用减少了设定连接的管理和连接的维护工作。