ATM与IP网络技术详细对照分析

ATM是异步传送模式的简称，即在ATM传输模式中，信息被分成信元来传递，而包含同一用户消息的信元不需要在传输链路上周期性出现，所以这种传输模式是异步的。ATM的特点是将话音、数据及图像等所有的数据信息分解成固定长度(48字节)的数据块，在数据块前装配地址、丢失优先级、流量控制、差错控制信息等5字节的信头，构成53字节的定长信元，并以信元形式在网络中进行传送，且在接收端恢复成所需格式。

IP是一种端到端的无连接通信技术，其特点是“尽力传送”，在全网采用统一的IP地址，通过IP数据报和IP地址屏蔽网络低层的差异，便于互联各种网络，广泛应用于数据型应用的骨干网上。

二、ATM与IP的技术概述

(一)ATM技术概述

ITU-T定义ATM为“以信元为信息传输，复接和交换的基本单位的传送方式”。用ATM技术构建的网络称为ATM传输网，它是由VC级的信道网(或电信网)，VP级的通路网和传输媒体网3级组成。而各级网由终端、中继点、连接及链路4部分构成。在实际的接续过程中，VC连接是指终端——终端的连接，其终点是终端，VC连接的中继点实际上是由交换机实现其功能，即称为虚信道处理(VCH,VirtualChannelHandler)功能;VP的连接是集中VC链路，VC链路的两端是VP连接的终点，即VP的终端可以是交换机，其功能由交叉连接设备来完成，即称为虚通路处理(VPH,VirtualPathHandler)功能。VCH和VPH的交换处理是一样的，所不同的是选路用的信头结构不同，分别为VCI和VPI。

ATM具有以下特点：

(1)采用面向连接并预约传输资源的方式

为提高处理速度，ATM采用面向连接的虚电路方式工作，即在通信开始时先建立虚电路(虚电路包括虚信道和虚通路)，用户将虚电路的标识写入信头VCI/VPI中，网络根据虚电路标识将信息送往目的地。同时在呼叫过程向网络提出传输所希望使用的资源，网络根据当前的状态决定是否接受这个呼叫。其中资源的约定并不像电路交换中给出确定的电路或PCM时隙，只是用以表示将来通信过程所可能使用的通信速率。这种方式避免了复杂的信元顺序控制工作，通过合理的QoS、流量控制、网络资源管理控制以及各种差错控制技术，使信元丢失率降到各种业务可以接受的程度，满足各类业务的语义透明性要求。可以说既兼顾了网络运营效率，又能够满足接入网络的连接进行快速数据传输。

(2)无逐段链路的差错控制和流量控制，时延小

ATM协议运行是在误码率很低的光纤传输网上，同时预约资源机制保证网络中传输的负载小于网络的传输能力，所以ATM取消了终端设备和端局节点、网络内部节点之间链路上的差错控制和流量控制，而将这些工作推给了网络边缘的终端设备完成，因此ATM信头的功能被大大简化，从而提高信头的处理速度，使信元的排队时延大大缩短。长度小而固定的信元的信息交换是在第二层完成的，而且协议简单，可以采用硬件来实现交换，使得交换速度加快，从而减小了交换节点内部缓冲器的容量，使信元的排队时延和时延抖动降低，有利于信息传送的时间透明性。因此，ATM能够很好的满足话音、动态图像等实时性业务的要求。

(3)采用透明的网络传输方式

ATM网络以语义透明和时间透明的传输方式工作。所谓语义透明是要求网络在传送信息时不产生错误，或者说端到端的错误率非常低，即不改变业务信息的语义。所谓时间透明是要求网络用最短的时间将信息从发源地送到目的地，即不改变业务信息的时间关系。

(4)具有统计复用功能

网络资源可以按需分配，提高了网络资源的利用率。在ATM方式下，网络具有多方连接的功能，其中包括支持广播(broadcast)型连接和多播(multicast)型连接的能力。

(5)兼容性好

ATM通过设置AAL层，对业务类型进行划分，通过AAL层的适配把不同电信业务转换成统一的ATM标准，实现使用同一个网络来承载各种应用业务的目的，再辅之必要的网络管理功能，信令处理与连接控制功能，可以设置多级优先级(如连接优先级和信元优先级等)管理功能，使ATM能够广泛适应各类业务的要求。

(二)IP技术概述

随着Internet的发展，IP技术这几年得到了长足的发展，下面将对传统的IP技术和其当前热点作一简要分析。

1、传统的IP技术

TCP/IP协议已成为全世界主导的网络互联协议，其中IP协议的主要功能包括无连接数据报传送，数据报寻径和差错控制三部分，因此IP层具有以下几个特点：

(1)IP协议可实现相邻节点间点到点的通信;

(2)IP层可提供无连接数据报传输机制;

(3)IP网络着眼于高传输效率，采用的协议简单，无QoS保证;

(4)IP协议便于互联异构型网络。

2、当前的IP技术热点

2.1IPv6

与IPv4相比，IPv6的变化主要体现在以下一些方面：

(1)扩展的地址。IPv6采用128bit的地址空间，并对IP主机获得的不同地址类型做了一些调整。

IPv6取消了广播地址，使用不同范围的组播地址代替，且定义了泛播地址以支持移动IP。

(2)头格式。IPv6包头包括40字节，共有8个字段。该包头定长且简捷，使路由器检查处理工作量减少，提高了效率。

(3)选项。IPv6将选项加在单独的扩展中，选项头不需要逐跳处理，只在需要时处理。如果IPv6分组大于通道MTU(最大传输单元)则需要使用分段头分段传输。在IPv6协议中分段头只在数据源产生(只在数据源分段)，所有的分段只在目的节点重组成IPv6分组。

(4)流。IPv6中定义了流概念，一个流是从ATM交换机输入端口输入的一系列有先后关系的IPv6包，通过对流进行分类，实现了快速交换。

(5)易于配置。IPv6引入的自动配置机制能使主机获得IP地址，发现邻居和缺省路由器，并能有效地使用多个缺省路由器达到冗余目的，使主机与路由器间的通信管理以及主机的配置更容易。

鉴于网络安全问题日益突出，IPv6在其协议制定中对此给予了充分的重视。IPv6的安全特性主要通过两个扩展头来实现：AH认证头和ESP封装安全负荷。

(1)AH认证AH认证提供了数据完整性和数据源认证及抗重放攻击。数据完整性由消息认证算法生成的消息认证码实现。缺省的认证算法是带密钥的MD5算法，还可能被带密钥的SHA算法取代。数据源认证由被认证的数据中共享的密钥实现，抗重放攻击由AH中的序列号实现。AH不对IPv6的数据包加密，因此不提供机密性保护。AH认证可以防止大量的网络攻击，比如IP地址欺骗、IP源路由欺骗等。IP的认证服务可以应用于各种场合，可直接用于C/S网络中，也可应用于网关对网关，主机对网关等各种场合。

(2)ESP封装安全负荷ESP除了能实现AH认证的功能外，还能提供加密。ESP既可用于只对传输层的数据加密，称传输模式ESP，同时又可用于整个分组的加密，称隧道模式ESP。隧道模式ESP只能应用外部主机和安全网关之间，或在安全网关与安全网关之间。ESP和AH能够组合或嵌套。