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IP与ATM融合

IT知识ATM IP I

网络技术是从1990年代中期发展起来的新技术，它把互联网上分散的资源融为有机整体，实现资源的全面共享和有机协作，使人们能够透明地使用资源的整体能力并按需获取信息 。资源包括高性能计算机、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源、大型数据库、网络、传感器等 。当前的互联网只限于信息共享，网络则被认为是互联网发展的第三阶段 。----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 。

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