如何在ATM網(wǎng)絡(luò)支持IP

四、MPOA

1、MPOA的原則

MPOA的目的是在LANE環(huán)境中有效地傳輸子網(wǎng)間的unicast數(shù)據(jù)。MPOA集成了LANE和NHRP以保留LANE，同時通過旁路路由器提高子網(wǎng)間通信的效率。MPOA允許網(wǎng)絡(luò)層路由記算和數(shù)據(jù)傳送物理地分離，這稱為虛擬路由。路由計算由位于路由器中的服務(wù)器--即MPS--執(zhí)行，數(shù)據(jù)傳送由邊緣設(shè)備中的客戶--即MPC--執(zhí)行。

在入口點，MPC檢測通過ELAN傳送給含有MPS的路由器的數(shù)據(jù)流，當它發(fā)現(xiàn)能夠旁路當前路由路徑的捷徑時，它使用基于NHRP的協(xié)議請求與目的節(jié)點建立捷徑，如果可行，該MPC在其入口表中記錄下該信息，建立捷徑VCC，通過該捷徑VCC發(fā)送幀。對于使用捷徑的分組，MPC從分組中去掉數(shù)據(jù)鏈路層(DLL)封裝。

在出口點，MPC從其它MPC接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，對于通過捷徑接收到的幀，該MPC加上適當?shù)腄LL封裝把它們傳送給上層協(xié)議。該DLL封裝信息由MPS提供并存貯在出口緩存中。

MPS是路由器的邏輯成分，給MPC提供網(wǎng)絡(luò)層轉(zhuǎn)發(fā)信息，它包含NHRP中定義的完整的NHS。MPS與本地NHS和路由功能交互以回答入口MPC的MPOA請求，并給出口MPC提供DLL封裝信息。

下面是ELAN內(nèi)和ELAN間通信過程的簡單描述。

ELAN內(nèi)通信從一個MPOA主機或LAN主機到同一ELAN的另一MPOA主機或LAN主機，這些數(shù)據(jù)流使用ELAN做地址解析和數(shù)據(jù)傳輸。ELAN間通信從一個MPOA主機或LAN主機到不同ELAN的MPOA主機或LAN主機，短數(shù)據(jù)流使用缺省的路徑，長數(shù)據(jù)流使用捷徑，缺省的路徑利用ELAN和路由器，捷徑使用LANE和NHRP做地址解析和捷徑。捷徑是這樣工作的：如果源節(jié)點和目的節(jié)點不在同一個MPS的管理域，入口MPS將MPOA解析請求翻譯成NHRP解析請求，通過NHRP將該請求轉(zhuǎn)發(fā)給出口MPS，當出口MPS收到出口MPC的回應(yīng)后，它生成NHRP解析回應(yīng)并把它發(fā)回給入口MPS，當入口MPC得到入口MPS的MPOA解析回應(yīng)后，它與出口MPC之間就可以建立捷徑了。

2、MPOA的優(yōu)點和限制

MPOA從根本上將數(shù)據(jù)傳送和路由計算分開，將功能分布到不同的設(shè)備，從而減少了參與路由計算的設(shè)備數(shù)目和端設(shè)備的復(fù)雜性。它可以以統(tǒng)一的方式支持二層和三層網(wǎng)絡(luò)互連，因此保證了ATM環(huán)境中大規(guī)模的互連。它可以同時有效地處理突發(fā)數(shù)據(jù)和長期的數(shù)據(jù)流，但是，MPOA的復(fù)雜性有很大的爭議。

五、IP交換

IP交換的目的是在快速交換硬件上獲得最有效的IP實現(xiàn)，將非連接的IP和面向連接的ATM的優(yōu)點互補。IP交換是標準的ATM交換加上連接于ATM交換機端口上的智能的軟件控制器，即IP交換控制器。IP交換機將數(shù)據(jù)流的初始分組交給標準的路由模塊(IP交換機的一部分)處理，當IP交換機看到一個流中足夠的分組，認為它是長期的，就同相鄰的IP交換機或邊緣設(shè)備建立流標記，后續(xù)的分組就可以高速地標記交換，將緩慢的路由模塊旁路。特別的IP交換網(wǎng)關(guān)或邊緣設(shè)備負責從非標記分組向標記分組和分組到ATM數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。

每個將現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連到IP交換機的IP交換網(wǎng)關(guān)或邊緣設(shè)備在啟動時建立一個到IP交換控制器的虛信道作為缺省的轉(zhuǎn)發(fā)信道，從現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接收到分組時，邊緣設(shè)備通過缺省轉(zhuǎn)發(fā)信道將分組傳送給IP交換控制器。

IP交換控制器執(zhí)行傳統(tǒng)的路由協(xié)議，如RIP、OSPF和BGP，將分組以正常的方式通過缺省轉(zhuǎn)發(fā)信道轉(zhuǎn)發(fā)給下一個節(jié)點，這可能是另一個IP交換機或邊緣設(shè)備。IP交換控制器還執(zhí)行數(shù)據(jù)流分類，它識別長期的數(shù)據(jù)流，因為這樣的數(shù)據(jù)可以用ATM硬件的cut-through交換來優(yōu)化，其余的通信仍然使用缺省的方式，即點到點的存貯轉(zhuǎn)發(fā)路由。

當長期的數(shù)據(jù)流被識別，IP交換控制器要求上一節(jié)給之打標記，使用新的虛信道，如果源邊緣設(shè)備同意，該數(shù)據(jù)流就通過新的虛信道流向IP交換控制器。下一節(jié)點也執(zhí)行同一動作。當該流獨立使用特殊的輸入信道和輸出信道，IP交換控制器指示交換機建立適當?shù)挠布丝谟成洌月仿酚绍浖拖嚓P(guān)的處理開支。這個過程繼續(xù)下去，該流的前面幾個分組使從源邊緣設(shè)備到目的邊緣設(shè)備建立直接的連接。此設(shè)計使IP交換機以僅受交換引擎限制的速率轉(zhuǎn)發(fā)分組。第一代IP交換機支持高達每秒5.3M分組的吞吐量。此外，因為不需要將ATM信元封裝到中介IP交換機的IP分組中，IP網(wǎng)中的吞吐量也得到了優(yōu)化。

Ipsilon給IETF提出了兩種協(xié)議。通用交換管理協(xié)議(GSMP, RFC1987)允許IP交換機控制器訪問交換機硬件并動態(tài)轉(zhuǎn)變交換模式：存貯轉(zhuǎn)發(fā)或cut-through。Ipsilon流量管理協(xié)議(IFMP, RFC1953)用于在邊緣設(shè)備和IP交換控制器間交換控制信息并將IP流與ATM虛信道聯(lián)系起來。

IP交換的一個重要特性是流的分類和交換在本地執(zhí)行，而不是基于端到端的基礎(chǔ)上，這保留了IP的非連接本質(zhì)，并允許IP交換機繞過失效節(jié)點路由而不需要從源主機重新建立通道。

此外，流分類使IP交換同樣有效地支持長期和突發(fā)數(shù)據(jù)。

然而，IP交換是基于流的，在大型網(wǎng)絡(luò)中其伸縮性是值得質(zhì)疑的，在很大的網(wǎng)絡(luò)中流的數(shù)目可能最終超過可用的虛通道數(shù)。

有五家公司正式宣稱支持Ipsilon的IP交換，它們是：Ericsson、General Datacomm、Hitachi America Ltd. 、NEC America Inc. 和DEC Ipsilon。它們試圖使此技術(shù)成為事實上的標準--MPLS?！?p>六、標記交換

另一個選擇是Cisco公司的標記交換。標記交換網(wǎng)絡(luò)包含三個成分：標記邊緣路由器、標記交換機和標記分發(fā)協(xié)議。

標記邊緣路由器位于標記交換網(wǎng)絡(luò)邊緣的含完整3層功能的路由設(shè)備，它們檢查到來的分組，在轉(zhuǎn)發(fā)給標記交換網(wǎng)絡(luò)前打上適當?shù)臉擞洠敺纸M退出標記交換網(wǎng)絡(luò)時刪去該標記。作為具有完整功能的路由器，標記邊緣路由器也可應(yīng)用增值的3層服務(wù)，如安全、記費和QoS分類。標記邊緣路由器的能力不需要特別的硬件，它作為Cisco軟件的一個附加特性來實現(xiàn)，原有的路由器可以通過軟件升級具有標記邊緣路由器的功能。

標記交換機是標記交換網(wǎng)絡(luò)的核心。所謂標記是短的、固定長度的標簽，使標記交換機能用快速的硬件技術(shù)來做簡單快速的表查詢和分組轉(zhuǎn)發(fā)。標記可以位于ATM信元的VCI域、IPv6的flow label域或在2層和3層頭信息之間，這使得標記交換可用于廣泛的介質(zhì)之上，包括ATM連接、以太網(wǎng)等。

標記分發(fā)協(xié)議提供了標記交換機和其它標記交換機或標記邊緣路由器交換標記信息的方法。標記邊緣路由器和標記交換機用標準的路由協(xié)議(如BGP、OSPF)建立它們的路由數(shù)據(jù)庫。相鄰的標記交換機和邊緣路由器通過標記分發(fā)協(xié)議彼此分發(fā)存貯在標記信息庫(TIB)中的標記值。

下面是標記交換網(wǎng)絡(luò)的基本處理過程。

(1)標記邊緣路由器和標記交換機用標準的路由協(xié)議識別路由，它們完全可以與非標記交換的路由器互操作。
(2)標記邊緣路由器和交換機通過標記分發(fā)協(xié)議給用標準路由協(xié)議生成的路由表賦以標記信息并分發(fā)，標記邊緣路由器接收標記分發(fā)協(xié)議信息并建立轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)庫。
(3)當標記邊緣路由器收到需要通過標記交換網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)的分組，它分析其網(wǎng)絡(luò)層頭信息，執(zhí)行可用的網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)，從其路由表中給該分組選擇路由，打上標記然后轉(zhuǎn)發(fā)到下一節(jié)點的標記交換機。
(4)標記交換機收到帶標記的分組，僅基于標記來進行交換，而不分析網(wǎng)絡(luò)層頭信息。
(5)分組到達出口點的標記邊緣路由器，標記被剝除，然后繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)。

在標記交換網(wǎng)絡(luò)中，標記分發(fā)協(xié)議和標準路由協(xié)議可以用目標前綴標記算法集合起來，此算法可以在數(shù)據(jù)流穿過網(wǎng)絡(luò)前在TIB中建立標記信息。這有兩個意義。一個是流中的所有分組都可以被標記交換，即使是突發(fā)短數(shù)據(jù)也是如此；此外它是基于拓撲的，在每個源/目的分配一個標簽。而在IP交換中只有長期數(shù)據(jù)流在一定數(shù)目的分組經(jīng)過后才建立捷徑。因此，標記交換比基于流的機制更有效地使用標簽，避免了一個一個流的建立過程，這使之具有了公共因特網(wǎng)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)所需要的很好的伸縮性，在公共因特網(wǎng)中，流的數(shù)目是巨大的，其改變速率也是很高的。

其他廠商也有類似的機制，如Cabletron的SFVN(Secure Fast Virtual Networking)、Cascade的IP Navigator、DEC的IP packet switching、Frame Relay Technologies的Framenet Virtual WAN switching和IBM的ARIS(Aggregate Route-based IP Switching)等。

七、結(jié)束語

本文簡單介紹了在ATM網(wǎng)絡(luò)上支持IP的一些方案，這些方案基于這樣的一個假定，即：傳統(tǒng)的LAN和路由器通過ATM網(wǎng)相連，或者說，硬件平臺是ATM網(wǎng)，而應(yīng)用是基于IP的。其它內(nèi)容這里不作介紹。