ATM与IP网络技术详细对照分析

三、ATM/IP的比较与发展

(一)ATM/IP的比较

ATM与IP作为两种不同的网络技术，两者在许多方面还存在着一定的差异。

首先是设计思想上的差异。ATM是ITU-T提出的标准，它基于QoS，技术的先进性以及兼容性，这一方面使得ATM功能强大，技术先进，适用于实时性强，多媒体通信等高端业务，另一方面又使得ATM协议庞杂，运行维护困难;而IP是由IETF标准化，其根本思想是先简单、实用、有效，后在实践中完善，它造就了IP的精髓——包容性和开放性，便于补充新协议和扩展新功能，同时它也决定了IP要提供电信级的服务还有一段路要走。

其次，ATM是技术驱动的产物，而IP则是市场驱动的产物，从而决定了ATM现阶段主要应用于技术、资金都十分雄厚的运营商的网络中，而IP则大量用于平民的网络。也正是这种平民化，使得IP技术较ATM获得了更迅猛的发展，IP技术不断完善，业务也不断壮大，IP现已向ATM形成了很大的冲击。IP协议所具有的最大优势在于，它可以运行在任何介质和网络上，可以保证异种网络的互通，即“IPovereverything”。随着IPv6的完善，移动IP技术等的发展，在IP网上传输话音、视频等实时业务，保证服务质量等问题正逐步得到解决和应用。目前正在发展多种算法和协议，将话音、视频业务及传统的数据通信业务转移到IP网上，出现了所谓的“EverythingonIP”的局面。IP业务即将成为通信业务的主流，但传统电信传输网的基础网是SDH、ATM而不是IP。

由上可见，ATM与IP在发展中都遇到了一些问题。于是，人们开始考虑将这两种技术融合起来，以期发挥出两者的最大优势。

(二)ATM/IP的融合

1、融合发展趋势

数年来，关于宽带无线网是使用ATM还是使用IP的争论一直都没有停息。到目前为止，这场争论还没有明显的胜利者。随之而来的结果是，IP相关设备(高速路由器)与信元交换设备(ATM交换机)同时出现在国际、国内新建设的宽带网络体系结构中。这样一来，当异构网络互联时，就必须考虑ATM和IP的互联问题。

最早的网络互联方案是IETF提出的IPOA方案。相应地，ATM论坛也提出了自己的网络互联方案——LANE和MPOA。这两种方案的共同特点是同时依托TCP/IP协议栈和ATM信令，两者在结构上呈叠加关系，TCP/IP协议栈位于ATM协议之上，通过适当的格式、地址转换实现网络互连互通。这一类模型被称为网络叠加模型(OverlayModel)。

然而这一类模型存在一些比较严重的问题，例如仅仅实现了网络的互连互通，两种网络的各自优势在结合点消失殆尽，互联或传输效果及其低下;系统内需要实现多种协议，技术难度高，实现复杂，各协议模块功能重复等等。为了解决这些问题，后期的网络互联方案大多将研究重心放在简化模块结构和提高互联效率上。

1996年Ipsilon公司率先推出的IP交换技术(IPSwitch)借助于全新思路，在这一领域取得了突破性进展。在该方案中，尽管底层交换仍然由ATM交换机来完成，但是控制平面上ATM复杂的信令体系被完全摒弃，取而代之的是传统的TCP/IP协议栈。此时的选路等第三层以上的任务由传统的TCP/IP协议栈完成;而交换、传输则由ATM硬件来实现。由于它将IP软件模块与ATM硬件集成在一起，将ATM作为一个传输层设备使用，因此被称为网络集成型模型。标记交换、IP导航器、MPLS等均为集成模式。其中，MPLS已被认为是未来网络的关键技术。

2、MPLS

2.1MPLS的基本概念

MPLS在分层模型中位于网络层以下，数据链路层以上，因此也有人称其为2.5层技术;而MPLS提高网络互联效率的方式，即是所谓的“标签交换”。MPLS由路由选择协议、标签传播协议和标签路由器等几个组成。其中，路由选择协议采用的是与传统路由器相同的选路协议，如OSPF、RIP、BGP等。而

标签传播协议和标签路由器则是MPLS新引入的概念。在MPLS网络中，根据标签路由器所处的位置可以把路由器划分成两类：标签边缘路由器(LER)和标签交换路由器(LSR)。其中，标签边缘路由器位于MPLS网的边缘，完成将分组映射到特定的FEC，并给分组头前添加标签，或者在离开网络时将标签去除的功能。而LSR主要完成标签的交换，并根据标签所指定的方向沿LSP转发标签分组。MPLS由以下要素组成：转发等价类、标签、标签分配与标签分配协议LDP。

2.2MPLS工作流程及其应用

我们以图2为例说明MPLS的工作过程。假设网络A与网络B通过MPLS网相连。在MPLS网络中，首先运行的是常规的路由选择协议如OSPF、RIP、BGP等等。通过这些路由选择协议，MPLS网中的各结点(R1～R8)获得了全网的逻辑拓扑结构，并建立起到达网络A、网络B的路由表。随后，R1(由于位于MPLS网的边缘，所以它是LER。LER也有两类：如果某FEC通过该LER进入MPLS网，则称其为该FEC的入口LER;如果是某FEC经过该LER离开MPLS网，则称其为该FEC的出口LER)将网络B的地址前缀认定为一个FEC(FEC1)，并通过路由表得知到B的下一跳为R3，此时它将向R3发起一个标签请求，希望R3为FEC1分配标签。在收到该请求消息后，R3重新发起一个请求，请求它的下一跳R7分配标签，R7将这一请求继续提交给R7的下一跳R8。当R8收到该请求消息后，它发现自己是与网络B相连的出口LER，此时它将从空闲的标签池里取出一可用标签分配给FEC1，在自己的LIB里记录这一信息，然后将FEC1与标签的映射关系通过标签分配协议(如LDP)告知R7。R7随后也将为FEC1分配标签，并逐站将标签/FEC的映射关系逆向传播，直到到达入口LERR1。此时自R1始，至R8终即形成了一条由标签首尾衔接的LSP。随后，网络A的某一用户A.2向B网用户B.2发送一个分组，当该分组到达R1时，R1通过地址查表发现它属于FEC1，随即将FEC1所对应的标签取出，并添加在分组头的前部，然后将其转发给R3。随后的R3、R7都只需查询LIB，将分组的入标签替换成相应的出标签即可。当标签分组到达R8后，R8将分组的标签头取下，使其恢复成正常分组，然后转发给网络B。从而完成一次分组传送任务。

MPLS其实是一种面向连接的技术，因为当分组进入一条LSP时，事实上分组也就进入了一条固定的连接。虽然在MPLS中连接的建立方式与常见的面向连接网络不同(如电话网、ATM网)，但是由此带来的好处却与传统的连接并无二致。除此之外，MPLS开放的结构使得在MPLS上可以挂接许多种控制平台，从而给LSP(连接)赋予不同的含义。通过配置相应的控制模块，MPLS可以应用于以下领域：流量工程、隧道机制和VPN、提供QoS、通用MPLS(GMPLS)等。

(三)ATM/IP的发展趋势

ATM与IP作为两种有着良好发展前景的网络技术，依托各自的优势和特点，在以后相当长的一段时间里仍将共存，并均会得到进一步的发展和完善。但与前几年的“ATM热”不同的是，IP技术将可能会得到优先发展。特别是移动IP技术，它将飞速发展并给人们的生活带来巨大的影响，以助人们早日实现个人通信的梦想。而MPLS则会因为其灵活的体系结构和丰富的技术内涵，在IP、ATM和FR，甚至光网络中都将得到广泛的应用，在下一代网络中的选路、交换和分组转发过程中扮演非常重要的角色，以满足网络用户的多种多样的需求。