发信人: champaign (原野), 信区: ECE
标  题: ATM与Internet互连技术
发信站: 紫 丁 香 (Fri Oct  1 13:18:30 1999), 转信

                       ATM与Internet互连技术
                            李   哲
--ATM（异步传输模式）是下一代广域网和局域网的网络技术，在ATM广域网中，用
单一的传输媒体传输话音、数据、视频和图像的能力是时分多路传输（TDM）和分组交换
网无法比拟的；在局域网中，ATM作为一种新型网络技术，支持多种类型的数据传输，大
大提高了网络性能。ITU-T于1989年将ATM确定为未来宽带综合业务数字网的核心技术。
--Internet是全球最大的计算机通信网，连接着160多个国家和地区，网上有400万左右
的计算机，用户数多达6500万以上，有5万个组织注册了Internet网络地址。据有关专家
预测，到本世纪末将有100万个网络、1亿台计算机和10亿个用户使用Internet。但是从
传送业务、传送速率方面来看，Internet仅是一个"低速信息公路"，TCP/IP协议没有解决
宽带、高速、服务质量等问题。因此，Internet主要用于数据通信，难以提供话音、交互
式视频、图像等通信业务。这严重地制约着Internet的发展。但ATM技术的应用，给
Internet带来新的曙光。
--一、ATM和Internet技术特点
--ATM是一种采用固定信元的面向分组的异步传输模式，每个信元长53个字节，前5个字
节为信头，后48个字节为信息域，信元通过一条虚电路进行传输，路由的选择由信元
中的标号决定，信元的大小与业务类型无关，任何业务的信息都经过切割封装成统一格式
的信元。其特点是：（1）适应性、灵活性强，能适应现有业务或未来业务的要求；（2）
动态分配带宽，提高了信道的利用率；（3）面向连接，支持点对点、多点对多点等各种
连接方式。
--Internet互联不同物理网的基本方法是，在低层网络与高层应用程序之间增加一个中间
层软件，从而抽象和屏蔽硬件细节，向用户提供通用网络服务。这个中间层软件就是TCP
/IP协议，它分为应用层、传输层、IP层、网络层、网络接口层、硬件。TCP（传输控制协
议）位于传输层，提供端到端的通信。IP（Internet协议）位于网络层，主要功能包括无
连接数据包传送及差错处理。IP协议的主要作用是通过IP数据包和IP地址包容物理网络技
术的多样性（帧格式，地址格式等），通过IP层向上层提供统一的IP数据包。
--IP协议的关键是为互联的异种物理网络提供统一的IP地址，从而屏蔽了下层物理网络
地址的差异性，统一了不同网络的地址，保证了异种网互通。当主机（用户）间需要通信
时，必须通过地址解析协议（ARP），即地址映射，把IP地址映射为相应的物理网络地址，
从而通过下层物理网络建立通信。
--二、ATM与Internet互连方式
--ATM与Internet互连的难点在于，前者是面向连接的技术，后者是面向无连接的技术，
各自都有其信令、寻址、路由规程。为此，ATM论坛定义了局域网仿真（LANE）和ATM
多协议规范（MPOA），Internet工作小组（IETF）定义了IPOA。IETF正在考虑IP交换和
Tag交换标准化进程，并正制定多协议标准交换（MPLS）标准。这些规范或标准从协议关
系上可分为叠加模式（LANE、IPOA，MPOA）和集成模式（IP Switching Tag switcli、
MPLSS）。
--叠加模式是指IP协议由IP路由器实现，AIM路由协议由ATM网络实现。ATM网上
的终端系统需要两套地址，即IP地址和ATM地址。IP数据包在ATM网络中传输时，必
须经过地址解析才能完成寻址。这种模式标准化工作较为完善，但效率较低。
--集成模式是指IP协议和ATM协议集成在一起，使ATM交换机与IP路由器合二为一，
仅使用IP地址，不需要地址解析，简化了ATM路由选择过程。
--三、ATM与Internet互连技术
--1．IP0A技术
--IETF在RFC1483和RFCI577两个文件中描述了IPOA规范，其基本思想继承了TCP/IP
协议，仅把ATM网络看作是一种异型子网，与现存的以太网、令牌网地位相同。IPOA仅
支持IP协议，只适合使用IP协议的互连网和局域网。
--IP0A引入逻辑子网LIS概念，由连接到ATM网上的主机、路由器集合组成一个逻辑
子网（与地理位置无关），每一个LIS中有一个地址解析服务器（ARP Server），负责IP
地址到ATM地址的映射。在一个LIS内，当某一主机向另一被叫主机发送IP数据包时，由
于主叫方仅知道被叫方的IP地址，不知道被叫方的ATM地址，因此，需要从ARP服务器
上查找被叫方的ATM地址。在两个LIS内的主机通信时，必须使用中间路由器。主叫方
通过一个路由器与ATM建立一条连接，被叫方也要通过该路由器与ATM建立一条连接，
这样，才能实现两主机之间的通信。这种连接会产生额外时延，因为即使两主机之间存在
ATM连接，也要经过中间的路由器中转，而传统的路由器性能低，信息的传输可能产生"
拥塞"。IP0A未定义IP广播地址与ATM地址间映射，因而，也不适用于广播方式传输业务。
不过，多址解析服务器协议即将出台，可以克服IPOA的不足。
--2.ATM局域网仿真（LANE）
--在ATM局域网仿真中，原局域网终端的硬件、软件及原有网络的数据链路层及更高
层的协议不需要改变。ATM作为骨干网将现有的LAN连接起来，实现高速、高效的数据
通信。LANE工作于客户/服务器方式。每个ELAN（仿真局域网）中都存在一套客户/服务
器结构，ELAN之间需采用传统的路由器相连，因此，存在着与IPQA类似的时延、处理
能力等问题。
--3.ATM上的多协议规范（MPOA）
--MP0A是ATM论坛开发的一种新型规范。它集成了LANE、IPOA、下一跳解析协议
（NHRP）和IETF
的广播地址解析服务等多项技术，能支持多种网络协议，直接把网络层地址映射为ATM
地址。它引入虚拟路由器的概念，使主机之间建立起直接的ATM虚电路，解决了LANE和IPOA
路由器瓶颈问题，实现下述3个基本功能：（1）网管人员可以建立跨越路由边界的虚拟子
网；
（2）IP或其他协议可以在ATM上运行；（3）允许应用程序使用ATM提供的服务质量参数。
--在MP0A中，相同或不同子网中的主机和边缘设备，只要符合MPOA规范都可以和另一台
设备在ATM交换口建立直接连接。数据包在直接连接上传输，不必经过多个路由器一跳一
跳地转接，减少了端到端之间的延时，数据传输是通过将网络层协议IP、IPX直接映射到
ATM，这样能够充分利用AIM体系中的QOS功能，对时间敏感的流量加以控制。
--4．IP交换（IP Swltch）
--IP交换是IPsilon公司提出的在ATM网络上传送IP分组的技术，其核心是IP交换机。
IP交换机由ATM交换机和IP交换机控制器组成。IP交换机控制器又分为路由软件和控制
软件两部分。ATM交换机与IP控制器之间采用RFC1987通用交换机管理协议（GSMP），
IP交换机之间采用RFC1953 IPsilon流管理协议（IFMP）。
--从ATM交换机输入口输入的一系列有序的IP包被称为流。其中一种是持续时间长、
业务量大的数据流，如多媒体音频、视频；另一种是持续时间短、业务量小、突发性强的
数据流，如域名服务器（DNS）查询，简单邮件传输等。前者在ATM中交换时可以利用
ATM交换机的广播和多发送功能；后者与传统路由器一样，采用一跳一跳（Hop-by-Hop）
和存储转发方法传输。
--IP交换的优点是对持续时间长、业务量大的数据流传输效率高，缺点是仅支持IP协议。
--5.标记交换（Tag Swith）
--标记交换是Ciscs公司提出的一种多层交换技术，同IP交换类似，都是基于ATM上
的多层交换技术。标记交换把第二层（数据链路层）交换与第三层（网络层）路由结合起
来，既利用了第二层交换的高性能与业务量管理功能，又发挥了第三层路由的灵活性和扩
展性。其工作过程如下：（1）由位于网络边缘的标记边缘路由器对接收到的IP分组加上标
记；（2）把带有标记的帧转化为ATM信元，此信元被映射到虚电路上，在网络核心由ATM
交换机进行标记交换；（3）在输出端的标记边缘路由器中去掉IP分组中的标记，将信元转
化为帧结构。
--标记交换类似于信件的邮政编码，邮政编码以某种方式对信件的目的址进行编码，以
便分拣中心可以快速处理信件，提高路由选择的效率。
--标记交换可以在各种不同的媒体上使用。通过升级，ATM交换机、路由器或多层LAN
交换机都能实现标记交换。由于标记交换不依赖于与路由有关的特定网络协议，因此，标
记交换技术支持不同的路由协议和各种网络协议，不用修改现有的路由协议。
--标记交换技术支持多媒体应用中所需的QOS和多点广播业务，对由路由器和ATM构
成的网络实现更为简单的管理，将ATM交换机变成了路由器，形成了更加统一的网络模型。
--四、结束语
--ATM和Internet都是当今最热门的技术之一，是建立全球通信网的关键。ATM解决了
信息高速、高质量的传输问题，Internet解决了网络互通问题。只有将二者融合、互补，
充分发挥其优势，真正的信息高速公路才能成为现实。

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