第七章 IP与 ATM的融合
? ATM是一种信息复用和交换技术，由于它
只涉及 OSI/RM的下两层，对每个数据包的处
理过程大大简化，处理时间大大缩短，并采用
定长单元（信元）进行发送，具有带宽宽
（ 622Mbit/s甚至到 10Gbit/s）,吞吐容量大和
伸缩性强等特点，可为不同等级的业务提供相
应的服务质量（ QoS）。
? 7.1 IP与 ATM融合的技术模型
? 7.2 重叠模型技术
? 7.3 集成模型技术
7.1 IP与 ATM融合的技术模型
? 7.1.1 重叠模型
? 重叠模型就是将 IP当成一个网络与
ATM网络互连, 不更改 ATM网络的协议
模块, 而将 IP的功能层叠加在 ATM上 。
? 符合重叠模型的主要技术包括 ATM上
的 传 统 IP（ Classical IP over ATM，
CIPOA）, 局 域 网 仿 真 （ LANE） 和
ATM上的多协议 （ MPOA） 等 。 重叠模
型的优点是使用 ATM Forum/ITU-T的信
令标准, 其复杂度较低, 成熟程度较高,
与 ATM网络及业务兼容, 对将来通信网
向 B-ISDN方向发展比较有利 。 但从目前
的应用看来, 存在传送 IP包的效率较低,
地址和路由功能重复等缺点 。
? 7.1.2 集成模型
? 集成模型是将 IP路由器的智能和管理性能
集成到 ATM交换中形成的一体化平台 。 与重
叠技术不同, 在集成模型实现中, 它将 ATM
单元实体与 ATM网络地址分配策略和路由选
择协议分离； ATM层被看作是 IP层的对等层,
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系统仅需要分配
IP地址, 网络中则采用 IP选路技术, 不再需要
ATM的地址解析规程 。
7.2 重叠模型技术
? 7.2.1 ATM上的传统 IP
? ATM上的传统 IP（ Classical IP over
ATM,CIPOA） 是一个早期方案, 称为
传统 IP over ATM。
? 一, AAL5上的多协议封装 （ RFC1483）
? 分组在 IP和 ATM上传送时, IP和 ATM
都必须以当前数据链路的格式封装 。
? 1,LLC/SNAP封装
? LLC/SNAP封装是通过在每个包含一
个 IP分组或任何其他网络层协议分组的
AAL5 帧之前添加一个 8 字节的
LLC/SNAP帧头来实现的 。
? 2,VC复用
? 在图 7.5中描述了 VC复用的概念, VC
复用 （ 或空封装 ） 不需要 LLC/SNAP帧
头 。
AAL
A T M
物理层
IP IP
VC
VC
图 7.5 RFC1483 VC复用封装
? 二, 逻辑 IP子网的概念
? 在 RFCl577 中描述 ATM上的传统 IP
（ CIPOA） 的功能和过程, 引入了逻辑
IP子网 （ Logical IP Subnetwork,LIS）
的概念, 描述了为位于同一 LIS的 IP设备
间建立点到点的 ATM虚连接的机制, 而
且提供一个在 LIS成员间跟踪和分发 IP／
ATM地址绑定的业务 。
? 三, CIPOA基本工作过程
? 在 ATM上的传统 IP（ CIPOA） 中, 成
功地解决了 IP地址与 ATM地址直接映射
的问题, 即 IP地址与 ATM地址之间的转
换 。
? 1,LIS的初始化
? LIS的初始化是指在 LIS中新增加一个
主机的过程 。
? 2,LIS主机内的数据传送
? IP主机向 LIS中的其他主机发送数据时,
首先通过 ARP服务器进行地址解析, 获
得对方的 ATM地址, 启动 ATM信令交换,
建立一条 ATM连接 。
? 3,LIS之间的数据传送
? 主机 A需要向处于不同 LIS的主机 B发
送 IP分组时, LIS之间的数据传送如图
7.8所示 。
中间路由器
A R P 服务器
主机 B
路由器
L I S 2
A R P 服务器
主机 A
路由器
L I S 1
①
②
③
④
A T M 网络
图 7.8 LIS之间的地址解析过程
? 4,经过两台路由器的数据传送举例
? 图 7.9给出了不同路由器进行寻址过程
的例子 。
A T M 地址解析表
A T M 网络
③
2 0 2, 9 4, 1 1, 3
2 0 2, 9 4, 4 4, 1 0
IP 分组
a
b
主机
A R P 服务器
路由器 A 路由器 C
路由器 B
2 0 2, 9 4, 1 1, 5
2 0 2, 9 4, 3 3, x
2 0 2, 9 4, 4 4, x
2 0 2, 9 4, 5 x
2 0 2, 9 4, 1 1, 4
c
①
②
2 0 2, 9 4, 1 1, x
2 0 2, 9 4, 3 3, x
2 0 2, 9 4, 4 4, x
2 0 2, 9 4, 5 x
直接
经 2 0 2, 9 4, 1 1, 5
经 2 0 2, 9 4, 1 1, 5
经 2 0 2, 9 4, 1 1, 4
2 0 2, 9 4, 44,x
2 0 2, 9 4, 3 3, x
IP 地址
b
b
A T M 地址
图 7.9 CIOPA地址解析举例
? 四, CIPOA的优点与不足
? ATM上的传统 IP（ CIPOA） 的主要优
点是成功地解决了 IP地址与 ATM地址直
接映射的问题, 能替代局域网和互联路
由器的 IP链路 。
? 7.2.2 IP组播
? 一, 概述
? 组播通信是一种从源端站向多个目的
端站同时发送分组的通信过程 。 IP组播
（ IP Multicasting） 技术允许路由器一次
将数据包复制到几个通道上, 也即将分
组同时送给一组接收者而不是一个接收
者, 并且依靠网络将分组只传送给需要
接收它们的网络 。
? 二, 组播的能力
? RFC1112描述了 IP组播对标准 IP的扩
展 。 IP组播存在三级标准,
? 在第 0级, 主机不支持组播, 组播活
动对它们没有影响 。
? 在第 1级, 主机可以只发送组播分组 。
? 在第 2级, 主机对 IP组播具有完全的支
持 。
? 三, ATM网络中的组播
? 对组播的支持, 在广播网络中容易实
现, 但在 ATM网络中, 实现组播业务就
必须经过一个特殊的服务器, 用于确定
组播组的成员, 并建立组播虚信道
（ VC） 。
? 实现 ATM层组播的方法有二种：一种是虚
信道 （ VC） 组播网状网, 虚信道 （ VC） 组播
网状网中的每条点到多点连接由每一个源端站
建立, 各目的端站均是组播组中的成员, 如图
7, 12所示；另一种是 ATM 层组播服 务器
（ Multicast Server,MCS）, 在 ATM层组播服
务器方法中, 每一个源端站都建立一条通向
MCS的点到点的连接, MCS建立和管理通往
实际目的端站的一组点到多点虚信道 （ VC）,
如图 7.13所示 。
L I S
M A R S
I P, 1
I P, 3
组播服务器 M C S
I P, 2
VC
图 7.13 组播服务器模型
? 1,组播地址解析服务器
? 组播地址解析服务器 （ MARS） 把第
三层组播组地址映射为一系列 ATM地址,
例如组播 IP地址被映射为 ATM地址 1、
ATM地址 2,… ATM地址 n等等, 这一过
程被称为主机映射 。
? 2,组播地址解析服务器的操作
? MARS 客 户 机 要 加 入 MARS 和向
MARS询问消息, 使用的通道不是同一
条 。
? 3,群成员的加入和注销
? 终端要成为群成员, 必须经过 MARS
进行成员资格登记, 才能将终端加入到
群控制 VC上, 作为群控制 VC的一个叶
节点 。
? 4,组播服务器的加入和注销
? 组播服务器 （ MCS） 的加入和注销与
群成员的加入和注销相类似, 所不同的
是使用的信令消息不同 。
? 5,组播地址解析服务器 （ MARS） 与组播服务器
（ MCS） 的关系
? 当组播服务器 （ MCS） 在 MARS中的登记
完成后, MARS要做的事情有两项：一是, 为
使组播组成员能使用 MCS,MARS将要修改各
种 MARS消息的用法, 其中包括的消息有
MARS-REQUEST（ 请求指令 ）, MARS-JOIN
（ 加入指令 ） 和 MARS-LEAVE（ 离开指令 ） 。
二是, MARS中除了主机映射外, 还有服务器
的映射, 即服务器将第三层组播组地址映射成
一序列 MCS的 ATM地址 。
7.3 集成模型技术
? 7.3.1 IP交换
? IP交换 （ IP Switch） 是 Ipsilon公司提
出的专门用于在 ATM网上传送 IP分组的
技术, 它克服了 ATM 上的传统 IP
（ CIPOA） 的一些缺陷, 如在子网之间
必须使用传统路由器等, 提高了在 ATM
上传送 IP分组的效率, 是目前一种典型
的属于集成模型的技术 。
? 一, IP交换机的构成
? IP交换机由 ATM交换机和 IP交换机控
制器等组成, 如图 7.14所示 。
IP 交换机控制器
A T M 交换机
控制端口
IP 交换机
G S MP
I F MP I F MP
图 7.14 IP交换机的组成
? 二, IP交换的工作原理
? IP交换的基本概念是流的概念, 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 IP包, 它将由 IP交换机
控制器的路由软件来处理 。
? （ 1） IP交换机 ATM输入端口接收上
游节点输出的用户业务流,IP交换机控
制器路由软件根据用户业务流的传输控
制协议（ Transmission Control Protocol，
TCP） 或用户数据报协议（ User
Datagram Protocol,UDP） 分组头的端
口号对业务流进行分类,IP交换机分类
传输用户业务流。
? 三, IP交换网关
? IP交换网主要包括 IP交换机和 IP交换
网关等设备 。
? 四, IP交换的优缺点
? IP交换的最大特点是对用户输入的业
务数据流进行了分类, 有针对性地提供
不同的交换机制 。
? IP交换的缺点是只支持 IP,同时它的
效率依赖于具体用户业务环境, 对于持
续时间短, 业务量小, 呈突发分布的用
户业务数据流, 其效率并没有得到明显
提高, 一台 IP交换机只相当于一台中等
速度的路由器 。
? 7.3.2 标记交换
? 标记交换 （ Tag Switching是 Label Switching
的别名 ） 是 Cisco推出的一种基于传统路由器
的 ATM承载 IP技术 。
? 一, 标记交换的基本原理
? 标记交换的基本原理是：在位于交换网系
统边缘的路由器中, 先将每个输入数据单元
（ IP帧 ） 的第三层地址 （ IP地址 ） 映射为简单
的标记 （ Tag）, 然后将带有标记的数据单元
（ IP帧 ） 转化为打了标记的 ATM信元 。
? 二, 标记交换网中的部件
? 标记交换网中的部件主要包括边缘标
记路由器, 标记交换机 （ ATM交换机或
路由器 ） 和标记分布协议 （ Tag
Distribution Protocol,TDP） 三个部分 。
? 边缘标记路由器：边缘标记路由器位
于标记交换网络核心的边缘, 提供网络
层服务, 负责将标记加到数据包 （ IP包 ）
上 。
? 标记交换机：标记交换机根据携带的
标记信息和交换机中保存的标记传递信
息 （ 信元标记或信元 ） 进行交换 。 除了
标记交换以外, 还可支持第三层路由或
第二层交换功能 。
? 标记分布协议 （ TDP）, TDP是标记
交换机和边缘路由器进行标记信息交换
的标准 （ 协议 ） 。
? 三, 标记交换过程举例
? （ 1） 输入端标记边缘路由器 （ RTA）
从源主机接收未打上标记的 IP数据包,
RTA查询它的 TFIB,找到目的地址前缀
为 128.89.0.0/16（ 16为在 ATM上使用时
标记长度是 16位 ） 的条目, 取得下一跳
RTB的出口标记 4和输出接口号 1,并从
输出接口 1发送到核心标记交换网中 。
? （ 2）标记交换机（ RTB） 收到标记为
4，目的地址前缀为 128.89.0.0/16的标记
分组，用此作为索引查询它的 TFIB,找
到它的下一跳 RTC的出口标记 9和输出接
口号 0，并从输出接口 0发送输出边缘标
记路由器（ RTC）。
? （ 3） RTC在收到了 RTB转发的分组后，
去掉标记，恢复成无标记的 IP数据包传
递给目的地址为 128.89.26.4的主机用户。
? 四, 标记交换中对标记分类的含义
? （ 1） 目的地址前缀：在这种类型标
记中, 按目的地址前缀来标记 IP数据包,
标记以路由表中的路由为基础, 允许来
自不同源地址的业务数据流向同一个目
的地址发送时共享相同的标记和虚信道
（ VC） 连接, 可节省标记和提高传输的
效率 。
?（ 2）边界路由：在这种类型标记中，
是指在标记交换网的标记边缘路由器对
之间分配标记。其意义是在某些情况下，
这种技术使用的标记比目的地址前缀技
术会少一些。
?（ 3）业务量调节：在这种类型标记中，
是按业务量调整来标记 IP数据包，使得
加上标记的 IP数据包能按指定的、与路
由算法选择不同的路由流动，从而允许
网络管理员平衡中继线路上的业务负荷。
? （ 4）应用业务流：按应用业务流来
标记 IP数据包的类型是同时考虑源地址
和目的地址，以提供更精确的控制，得
到质量保证。例如根据源地址和目的地
址之间所需的 QoS登记来分配标记。
? 五, 组播支持
? 标记交换利用组播路由协议生成组播
树, 在形成组播树时会采用生成树算法
避免回路的形成 。
? 六, 标记交换的优缺点
? 1,标记交换的优点
? （ 1） 路由信息层次化, 使网络具有
较强的扩展能力 。
? （ 2）标记交换能支持多媒体应用所需
的 QoS和具有组播能力。
? （ 3）标记交换技术能实现对路由器和
ATM主干构成的网络更为简单的管理，
因为它将 ATM交换机变成了路由器，形
成了更加统一的网络模型，因而简化了
网络设备的配置和管理。
? 2．标记交换的缺点
? 由于标记交换是 Cisco公司的专有技术,
并非统一的标准, 构建标记交换网络时
端到端都要使用 Cisco的设备, 才能完成
通信 。
? 7.3.3 多协议标记交换
? 多协议标记交换 （ Multi-protocol Label
Switching,MPLS） 也是一种将 ATM与
IP相结合的技术, 它基于标记交换的机
制, 在 ATM层上直接承载 IP业务 。
? 一, 多协议标记交换 （ MPLS） 的网络结构
? MPLS网络与传统 IP网络的不同主要
在于 MPLS域中使用了标记交换路由器
（ Label Switch Router,LSR）, 域内部
LSR之间使用 MPLS协议进行通信, 而在
MPLS域的边缘由 MPLS标记边缘路由器
（ Label Edge Router,LER） 进行与传统
IP技术的适配 。
? 二, 标记交换路由器 （ LSR） 的基本组成
? 标记交换路由器 （ LSR） 由转发单元
和控制单元组成 。
? 转发单元包含交换结构和标记转发信
息库 （ Label Forwarding Information Base，
LFIB） 。
? 三, 标记交换路径 （ LSP） 的建立
? MPLS可采用下游标记分发或下游按
需标记分发的方法来建立标记交换路径
（ LSP） 。
? 1,下游标记分发
? 2,下游按需标记分发
? 下游按需标记分发是指在收到上游节
点明显的请求时, 才由下游节点分配标
记 。
? 四, 组播支持
? IP 组 播 协议 有 DVMRP,PIM-DM，
PIM-SM及 MOSPF等, 并具有不同的特
性 。 MPLS要能形成点到多点的标记交
换路径 （ LSP）, 因此, MPLS为 IP组播
设计了两种组播发布树：有源树和共享
树 。
? 1．组播数据发布的路径 —— 组播发布树
? 有源树是指在一个组播组中，每个源
都有一棵发布树，不同的源使用不同的
组播发布树。
? 2．建立组播发布树的驱动力
? 建立组播发布树的驱动源有三类：请
求驱动、拓扑驱动和数据驱动。
? ATM是一种信息复用和交换技术，由于它
只涉及 OSI/RM的下两层，对每个数据包的处
理过程大大简化，处理时间大大缩短，并采用
定长单元（信元）进行发送，具有带宽宽
（ 622Mbit/s甚至到 10Gbit/s）,吞吐容量大和
伸缩性强等特点，可为不同等级的业务提供相
应的服务质量（ QoS）。
? 7.1 IP与 ATM融合的技术模型
? 7.2 重叠模型技术
? 7.3 集成模型技术
7.1 IP与 ATM融合的技术模型
? 7.1.1 重叠模型
? 重叠模型就是将 IP当成一个网络与
ATM网络互连, 不更改 ATM网络的协议
模块, 而将 IP的功能层叠加在 ATM上 。
? 符合重叠模型的主要技术包括 ATM上
的 传 统 IP（ Classical IP over ATM，
CIPOA）, 局 域 网 仿 真 （ LANE） 和
ATM上的多协议 （ MPOA） 等 。 重叠模
型的优点是使用 ATM Forum/ITU-T的信
令标准, 其复杂度较低, 成熟程度较高,
与 ATM网络及业务兼容, 对将来通信网
向 B-ISDN方向发展比较有利 。 但从目前
的应用看来, 存在传送 IP包的效率较低,
地址和路由功能重复等缺点 。
? 7.1.2 集成模型
? 集成模型是将 IP路由器的智能和管理性能
集成到 ATM交换中形成的一体化平台 。 与重
叠技术不同, 在集成模型实现中, 它将 ATM
单元实体与 ATM网络地址分配策略和路由选
择协议分离； ATM层被看作是 IP层的对等层,
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系统仅需要分配
IP地址, 网络中则采用 IP选路技术, 不再需要
ATM的地址解析规程 。
7.2 重叠模型技术
? 7.2.1 ATM上的传统 IP
? ATM上的传统 IP（ Classical IP over
ATM,CIPOA） 是一个早期方案, 称为
传统 IP over ATM。
? 一, AAL5上的多协议封装 （ RFC1483）
? 分组在 IP和 ATM上传送时, IP和 ATM
都必须以当前数据链路的格式封装 。
? 1,LLC/SNAP封装
? LLC/SNAP封装是通过在每个包含一
个 IP分组或任何其他网络层协议分组的
AAL5 帧之前添加一个 8 字节的
LLC/SNAP帧头来实现的 。
? 2,VC复用
? 在图 7.5中描述了 VC复用的概念, VC
复用 （ 或空封装 ） 不需要 LLC/SNAP帧
头 。
AAL
A T M
物理层
IP IP
VC
VC
图 7.5 RFC1483 VC复用封装
? 二, 逻辑 IP子网的概念
? 在 RFCl577 中描述 ATM上的传统 IP
（ CIPOA） 的功能和过程, 引入了逻辑
IP子网 （ Logical IP Subnetwork,LIS）
的概念, 描述了为位于同一 LIS的 IP设备
间建立点到点的 ATM虚连接的机制, 而
且提供一个在 LIS成员间跟踪和分发 IP／
ATM地址绑定的业务 。
? 三, CIPOA基本工作过程
? 在 ATM上的传统 IP（ CIPOA） 中, 成
功地解决了 IP地址与 ATM地址直接映射
的问题, 即 IP地址与 ATM地址之间的转
换 。
? 1,LIS的初始化
? LIS的初始化是指在 LIS中新增加一个
主机的过程 。
? 2,LIS主机内的数据传送
? IP主机向 LIS中的其他主机发送数据时,
首先通过 ARP服务器进行地址解析, 获
得对方的 ATM地址, 启动 ATM信令交换,
建立一条 ATM连接 。
? 3,LIS之间的数据传送
? 主机 A需要向处于不同 LIS的主机 B发
送 IP分组时, LIS之间的数据传送如图
7.8所示 。
中间路由器
A R P 服务器
主机 B
路由器
L I S 2
A R P 服务器
主机 A
路由器
L I S 1
①
②
③
④
A T M 网络
图 7.8 LIS之间的地址解析过程
? 4,经过两台路由器的数据传送举例
? 图 7.9给出了不同路由器进行寻址过程
的例子 。
A T M 地址解析表
A T M 网络
③
2 0 2, 9 4, 1 1, 3
2 0 2, 9 4, 4 4, 1 0
IP 分组
a
b
主机
A R P 服务器
路由器 A 路由器 C
路由器 B
2 0 2, 9 4, 1 1, 5
2 0 2, 9 4, 3 3, x
2 0 2, 9 4, 4 4, x
2 0 2, 9 4, 5 x
2 0 2, 9 4, 1 1, 4
c
①
②
2 0 2, 9 4, 1 1, x
2 0 2, 9 4, 3 3, x
2 0 2, 9 4, 4 4, x
2 0 2, 9 4, 5 x
直接
经 2 0 2, 9 4, 1 1, 5
经 2 0 2, 9 4, 1 1, 5
经 2 0 2, 9 4, 1 1, 4
2 0 2, 9 4, 44,x
2 0 2, 9 4, 3 3, x
IP 地址
b
b
A T M 地址
图 7.9 CIOPA地址解析举例
? 四, CIPOA的优点与不足
? ATM上的传统 IP（ CIPOA） 的主要优
点是成功地解决了 IP地址与 ATM地址直
接映射的问题, 能替代局域网和互联路
由器的 IP链路 。
? 7.2.2 IP组播
? 一, 概述
? 组播通信是一种从源端站向多个目的
端站同时发送分组的通信过程 。 IP组播
（ IP Multicasting） 技术允许路由器一次
将数据包复制到几个通道上, 也即将分
组同时送给一组接收者而不是一个接收
者, 并且依靠网络将分组只传送给需要
接收它们的网络 。
? 二, 组播的能力
? RFC1112描述了 IP组播对标准 IP的扩
展 。 IP组播存在三级标准,
? 在第 0级, 主机不支持组播, 组播活
动对它们没有影响 。
? 在第 1级, 主机可以只发送组播分组 。
? 在第 2级, 主机对 IP组播具有完全的支
持 。
? 三, ATM网络中的组播
? 对组播的支持, 在广播网络中容易实
现, 但在 ATM网络中, 实现组播业务就
必须经过一个特殊的服务器, 用于确定
组播组的成员, 并建立组播虚信道
（ VC） 。
? 实现 ATM层组播的方法有二种：一种是虚
信道 （ VC） 组播网状网, 虚信道 （ VC） 组播
网状网中的每条点到多点连接由每一个源端站
建立, 各目的端站均是组播组中的成员, 如图
7, 12所示；另一种是 ATM 层组播服 务器
（ Multicast Server,MCS）, 在 ATM层组播服
务器方法中, 每一个源端站都建立一条通向
MCS的点到点的连接, MCS建立和管理通往
实际目的端站的一组点到多点虚信道 （ VC）,
如图 7.13所示 。
L I S
M A R S
I P, 1
I P, 3
组播服务器 M C S
I P, 2
VC
图 7.13 组播服务器模型
? 1,组播地址解析服务器
? 组播地址解析服务器 （ MARS） 把第
三层组播组地址映射为一系列 ATM地址,
例如组播 IP地址被映射为 ATM地址 1、
ATM地址 2,… ATM地址 n等等, 这一过
程被称为主机映射 。
? 2,组播地址解析服务器的操作
? MARS 客 户 机 要 加 入 MARS 和向
MARS询问消息, 使用的通道不是同一
条 。
? 3,群成员的加入和注销
? 终端要成为群成员, 必须经过 MARS
进行成员资格登记, 才能将终端加入到
群控制 VC上, 作为群控制 VC的一个叶
节点 。
? 4,组播服务器的加入和注销
? 组播服务器 （ MCS） 的加入和注销与
群成员的加入和注销相类似, 所不同的
是使用的信令消息不同 。
? 5,组播地址解析服务器 （ MARS） 与组播服务器
（ MCS） 的关系
? 当组播服务器 （ MCS） 在 MARS中的登记
完成后, MARS要做的事情有两项：一是, 为
使组播组成员能使用 MCS,MARS将要修改各
种 MARS消息的用法, 其中包括的消息有
MARS-REQUEST（ 请求指令 ）, MARS-JOIN
（ 加入指令 ） 和 MARS-LEAVE（ 离开指令 ） 。
二是, MARS中除了主机映射外, 还有服务器
的映射, 即服务器将第三层组播组地址映射成
一序列 MCS的 ATM地址 。
7.3 集成模型技术
? 7.3.1 IP交换
? IP交换 （ IP Switch） 是 Ipsilon公司提
出的专门用于在 ATM网上传送 IP分组的
技术, 它克服了 ATM 上的传统 IP
（ CIPOA） 的一些缺陷, 如在子网之间
必须使用传统路由器等, 提高了在 ATM
上传送 IP分组的效率, 是目前一种典型
的属于集成模型的技术 。
? 一, IP交换机的构成
? IP交换机由 ATM交换机和 IP交换机控
制器等组成, 如图 7.14所示 。
IP 交换机控制器
A T M 交换机
控制端口
IP 交换机
G S MP
I F MP I F MP
图 7.14 IP交换机的组成
? 二, IP交换的工作原理
? IP交换的基本概念是流的概念, 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 IP包, 它将由 IP交换机
控制器的路由软件来处理 。
? （ 1） IP交换机 ATM输入端口接收上
游节点输出的用户业务流,IP交换机控
制器路由软件根据用户业务流的传输控
制协议（ Transmission Control Protocol，
TCP） 或用户数据报协议（ User
Datagram Protocol,UDP） 分组头的端
口号对业务流进行分类,IP交换机分类
传输用户业务流。
? 三, IP交换网关
? IP交换网主要包括 IP交换机和 IP交换
网关等设备 。
? 四, IP交换的优缺点
? IP交换的最大特点是对用户输入的业
务数据流进行了分类, 有针对性地提供
不同的交换机制 。
? IP交换的缺点是只支持 IP,同时它的
效率依赖于具体用户业务环境, 对于持
续时间短, 业务量小, 呈突发分布的用
户业务数据流, 其效率并没有得到明显
提高, 一台 IP交换机只相当于一台中等
速度的路由器 。
? 7.3.2 标记交换
? 标记交换 （ Tag Switching是 Label Switching
的别名 ） 是 Cisco推出的一种基于传统路由器
的 ATM承载 IP技术 。
? 一, 标记交换的基本原理
? 标记交换的基本原理是：在位于交换网系
统边缘的路由器中, 先将每个输入数据单元
（ IP帧 ） 的第三层地址 （ IP地址 ） 映射为简单
的标记 （ Tag）, 然后将带有标记的数据单元
（ IP帧 ） 转化为打了标记的 ATM信元 。
? 二, 标记交换网中的部件
? 标记交换网中的部件主要包括边缘标
记路由器, 标记交换机 （ ATM交换机或
路由器 ） 和标记分布协议 （ Tag
Distribution Protocol,TDP） 三个部分 。
? 边缘标记路由器：边缘标记路由器位
于标记交换网络核心的边缘, 提供网络
层服务, 负责将标记加到数据包 （ IP包 ）
上 。
? 标记交换机：标记交换机根据携带的
标记信息和交换机中保存的标记传递信
息 （ 信元标记或信元 ） 进行交换 。 除了
标记交换以外, 还可支持第三层路由或
第二层交换功能 。
? 标记分布协议 （ TDP）, TDP是标记
交换机和边缘路由器进行标记信息交换
的标准 （ 协议 ） 。
? 三, 标记交换过程举例
? （ 1） 输入端标记边缘路由器 （ RTA）
从源主机接收未打上标记的 IP数据包,
RTA查询它的 TFIB,找到目的地址前缀
为 128.89.0.0/16（ 16为在 ATM上使用时
标记长度是 16位 ） 的条目, 取得下一跳
RTB的出口标记 4和输出接口号 1,并从
输出接口 1发送到核心标记交换网中 。
? （ 2）标记交换机（ RTB） 收到标记为
4，目的地址前缀为 128.89.0.0/16的标记
分组，用此作为索引查询它的 TFIB,找
到它的下一跳 RTC的出口标记 9和输出接
口号 0，并从输出接口 0发送输出边缘标
记路由器（ RTC）。
? （ 3） RTC在收到了 RTB转发的分组后，
去掉标记，恢复成无标记的 IP数据包传
递给目的地址为 128.89.26.4的主机用户。
? 四, 标记交换中对标记分类的含义
? （ 1） 目的地址前缀：在这种类型标
记中, 按目的地址前缀来标记 IP数据包,
标记以路由表中的路由为基础, 允许来
自不同源地址的业务数据流向同一个目
的地址发送时共享相同的标记和虚信道
（ VC） 连接, 可节省标记和提高传输的
效率 。
?（ 2）边界路由：在这种类型标记中，
是指在标记交换网的标记边缘路由器对
之间分配标记。其意义是在某些情况下，
这种技术使用的标记比目的地址前缀技
术会少一些。
?（ 3）业务量调节：在这种类型标记中，
是按业务量调整来标记 IP数据包，使得
加上标记的 IP数据包能按指定的、与路
由算法选择不同的路由流动，从而允许
网络管理员平衡中继线路上的业务负荷。
? （ 4）应用业务流：按应用业务流来
标记 IP数据包的类型是同时考虑源地址
和目的地址，以提供更精确的控制，得
到质量保证。例如根据源地址和目的地
址之间所需的 QoS登记来分配标记。
? 五, 组播支持
? 标记交换利用组播路由协议生成组播
树, 在形成组播树时会采用生成树算法
避免回路的形成 。
? 六, 标记交换的优缺点
? 1,标记交换的优点
? （ 1） 路由信息层次化, 使网络具有
较强的扩展能力 。
? （ 2）标记交换能支持多媒体应用所需
的 QoS和具有组播能力。
? （ 3）标记交换技术能实现对路由器和
ATM主干构成的网络更为简单的管理，
因为它将 ATM交换机变成了路由器，形
成了更加统一的网络模型，因而简化了
网络设备的配置和管理。
? 2．标记交换的缺点
? 由于标记交换是 Cisco公司的专有技术,
并非统一的标准, 构建标记交换网络时
端到端都要使用 Cisco的设备, 才能完成
通信 。
? 7.3.3 多协议标记交换
? 多协议标记交换 （ Multi-protocol Label
Switching,MPLS） 也是一种将 ATM与
IP相结合的技术, 它基于标记交换的机
制, 在 ATM层上直接承载 IP业务 。
? 一, 多协议标记交换 （ MPLS） 的网络结构
? MPLS网络与传统 IP网络的不同主要
在于 MPLS域中使用了标记交换路由器
（ Label Switch Router,LSR）, 域内部
LSR之间使用 MPLS协议进行通信, 而在
MPLS域的边缘由 MPLS标记边缘路由器
（ Label Edge Router,LER） 进行与传统
IP技术的适配 。
? 二, 标记交换路由器 （ LSR） 的基本组成
? 标记交换路由器 （ LSR） 由转发单元
和控制单元组成 。
? 转发单元包含交换结构和标记转发信
息库 （ Label Forwarding Information Base，
LFIB） 。
? 三, 标记交换路径 （ LSP） 的建立
? MPLS可采用下游标记分发或下游按
需标记分发的方法来建立标记交换路径
（ LSP） 。
? 1,下游标记分发
? 2,下游按需标记分发
? 下游按需标记分发是指在收到上游节
点明显的请求时, 才由下游节点分配标
记 。
? 四, 组播支持
? IP 组 播 协议 有 DVMRP,PIM-DM，
PIM-SM及 MOSPF等, 并具有不同的特
性 。 MPLS要能形成点到多点的标记交
换路径 （ LSP）, 因此, MPLS为 IP组播
设计了两种组播发布树：有源树和共享
树 。
? 1．组播数据发布的路径 —— 组播发布树
? 有源树是指在一个组播组中，每个源
都有一棵发布树，不同的源使用不同的
组播发布树。
? 2．建立组播发布树的驱动力
? 建立组播发布树的驱动源有三类：请
求驱动、拓扑驱动和数据驱动。
