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摘 要ATM的成功及Internet的发展的关键是现有的网络技术和ATM的互操作,而实现这一目的的关键是相同的网络层协议,如IP、IPX。提供了高可靠的网络传输系统。
关键词 组播;标记交换;MPLS
中图分类号TP393文献标识码A文章编号1673-9671-(2009)111-0010-01
近几年随着计算机技术的发展以及IP应用的深入,无论是对终端应用还是传输网络都提出了更高的要求,不但要求要有快速的处理转发能力,还需要对数据处理转发的质量有保障。而ATM作为重要的网络技术,虽然目前的纯应用越来越少,但它可以提供空前的可伸缩性和性价比,以及对将来的实时业务、多媒体业务等的支持。在将来的信息体系中,ATM将继续扮演重要的角色。目前的计算机网络主要是IP应用为主的LAN和WAN,网络层协议应用IP、IPX等的基础上,因此,需要把ATM和IP结合起来,给高层协议和应用提供快速稳定的服务是其主要目标。
目前发展起来的在ATM网络中支持IP技术主要有LANE、IP交换、标签标记、MPLS、MPOA和CLIP。根据ATM协议层和IP的关系又分为对等模型和覆盖模型。对等模型即把ATM层看做IP的对等层,使用基于IP的地址方案,而覆盖模型即把ATM层和现有协议分开,重新定义地址体系。下面主要讨论目前应用比较多的LANE、IP交换、标记交换和MPLS。
1LANE
1.1LANE工作组成
LANE协议定义了仿真IEEE 802.3以太网或802.5令牌环网的机制。LANE协议定义了与现有LAN给网络层提供的服务相同的接口,在ATM网络中传输的数据以相应的LAN MAC分组格式封装。
每个ELAN(Emulated LAN)由一组LANE客户(LEC)和LANE服务构成。LEC还可以是作为ATM主机代理的网桥和路由器。LE服务由三个不同的功能实体构成:LAN仿真配置服务器(LECS)、LAN服务器(LES)和BUS,这三个服务实体可以各自存在,但通常位于同一设备,例如:LES可以位于ATM交换机、路由器、网桥和工作站。
1.2LANE的优缺点
因为LANE提供与现有MAC协议给网络层提供的驱动相同的服务接口,不需要改变该驱动,这将加速ATM的发展和应用。但是,LANE的功能是使ATM的特性对高层协议透明,因此它使高层协议不能利用ATM固有的优点,尤其是其服务质量保证。尽管LANE提供在ATM网络子网内桥接的有效方式,但子网间的业务仍需要通过路由器转发,因此,
ATM路由器很可能成为瓶颈。
2IP交换
IP交换的目的是在快速交换硬件上获得最有效的IP实现,将非连接的IP和面向连接的ATM的优点互补。IP交换是标准的ATM交换加上连接于ATM交换机端口上的智能的软件控制器,即IP交换控制器。每个将现有网络设备连到IP交换机的IP交换网关或边缘设备在启动时建立一个到IP交换控制器的虚信道作为缺省的转发信道,从现有网络设备接收到分组时,边缘设备通过缺省转发信道将分组传送给IP交换控制器。
IP交换控制器执行传统的路由协议,如RIP、OSPF和BGP,将分组以正常的方式通过缺省转发信道转发给下一个节点,这可能是另一个IP交换机或边缘设备。 当长期的数据流被识别,IP交换控制器要求上一节给之打标记,使用新的虚信道,如果源边缘设备同意,该数据流就通过新的虚信道流向IP交换控制器,下一节点也执行同一动作。IP交换的一个重要特性是流的分类和交换在本地执行,而不是基于端到端的基础上,这保留了IP的非连接本质,并允许IP交换机绕过失效节点路由而不需要从源主机重新建立通道。 此外,流分类使IP交换同样有效地支持长期和突发数据。
然而,IP交换是基于流的,在大型网络中其伸缩性是值得质疑的,在很大的网络中流的数目可能最终超过可用的虚通道数。
3标记交换
标记交换网络包含三个成分:标记边缘路由器、标记交换机和标记分发协议。
标记边缘路由器位于标记交换网络边缘的含完整3层功能的路由设备,它们检查到来的分组,在转发给标记交换网络前打上适当的标记,当分组退出标记交换网络时删去该标记;标记交换机是标记交换网络的核心。所谓标记是短的、固定长度的标签,使标记交换机能用快速的硬件技术来做简单快速的表查询和分组转发;标记分发协议提供了标记交换机和其它标记交换机或标记边缘路由器交换标记信息的方法。
在标记交换网络中,标记分发协议和标准路由协议可以用目标前缀标记算法集合起来,此算法可以在数据流穿过网络前在TIB中建立标记信息。这有两个意义:一个是流中的所有分组都可以被标记交换,即使是突发短数据也是如此;此外它是基于拓扑的,在每个源/目的分配一个标签。因此,标记交换比基于流的机制更有效地使用标签,避免了一个一个流的建立过程,这使之具有了公共因特网服务网络所需要的很好的伸缩性。
4MPLS
4.1MPLS工作原理
MPLS是基于标记的IP路由选择方法,称为多协议标记交换。这些标记可以被用来代表逐跳式或者显式路由,并指明服务质量(QoS)、虚拟专网以及影响一种特定类型的流量(或一个特殊用户的流量)在网络上的传输方式的其它各类信息。
MPLS协议实现将第三级的包交换转换成第二级的交换。目前MPLS的主要发展方向是在ATM方面。这主要是因为ATM具有很强的流量管理功能,能提供QoS方面的服务,ATM和MPLS技术的结合能充分发挥在流量管理和QoS方面的作用。
IP包进入网络核心时,边缘路由器给它分配一个标记。自此,MPLS 设备就会自始至终查看这些标记信息,将这些有标记的包交换至其目的地。由于路由处理减少,网络的等待时间也就随之减少,而可伸缩性却有所增加。
MPLS数据包的服务质量类型可由MPLS边缘路由器根据IP包的各种参数来决定,如IP的源地址、目的地址、端口号、TOS值等参数。如对于到达同一目的地的IP包,可根据其TOS值的要求来建立不同的转发路径,以达到其对传输质量的要求。如当网络中出现拥塞时,MPLS可实时的建立新的转发路由来分担其流量,以缓解网络拥塞。
4.2MPLS的应用
MPLS将帮助运营商提供更好的IP 服务,带来更多的带宽控制、吞吐量保证和虚拟专用网功能性。很明显,MPLS主要是面向服务提供商和运营商。不过,它也拥有将会使企业用户受益的许多特征,不论这些企业是使用公共的还是专用的WAN服务。
MPLS对服务提供商具有很大潜在好处的一项应用就是对VPN服务的支持。VPN服务提供商常常需要向客户提供一系列服务质量(QoS)。MPLS VPN利用新的差分服务技术来支持QoS。
5结语
随着计算机网络技术及应用发展的日新月异,对目前的计算机网络也提出了新的要求,除了要求有较快的转发传输速率要求外,还需要保证数据传输的实时性和完整性,这就需要把ATM和IP技术的优点结合起来,共同应对不断发展的网络应用。
参考文献
[1]段联国,叶酉荪,胡中豫 . 基于ATM的MPLS网络仿真模型设计与实现[J]. 计算机工程,2007,14.
关键词 组播;标记交换;MPLS
中图分类号TP393文献标识码A文章编号1673-9671-(2009)111-0010-01
近几年随着计算机技术的发展以及IP应用的深入,无论是对终端应用还是传输网络都提出了更高的要求,不但要求要有快速的处理转发能力,还需要对数据处理转发的质量有保障。而ATM作为重要的网络技术,虽然目前的纯应用越来越少,但它可以提供空前的可伸缩性和性价比,以及对将来的实时业务、多媒体业务等的支持。在将来的信息体系中,ATM将继续扮演重要的角色。目前的计算机网络主要是IP应用为主的LAN和WAN,网络层协议应用IP、IPX等的基础上,因此,需要把ATM和IP结合起来,给高层协议和应用提供快速稳定的服务是其主要目标。
目前发展起来的在ATM网络中支持IP技术主要有LANE、IP交换、标签标记、MPLS、MPOA和CLIP。根据ATM协议层和IP的关系又分为对等模型和覆盖模型。对等模型即把ATM层看做IP的对等层,使用基于IP的地址方案,而覆盖模型即把ATM层和现有协议分开,重新定义地址体系。下面主要讨论目前应用比较多的LANE、IP交换、标记交换和MPLS。
1LANE
1.1LANE工作组成
LANE协议定义了仿真IEEE 802.3以太网或802.5令牌环网的机制。LANE协议定义了与现有LAN给网络层提供的服务相同的接口,在ATM网络中传输的数据以相应的LAN MAC分组格式封装。
每个ELAN(Emulated LAN)由一组LANE客户(LEC)和LANE服务构成。LEC还可以是作为ATM主机代理的网桥和路由器。LE服务由三个不同的功能实体构成:LAN仿真配置服务器(LECS)、LAN服务器(LES)和BUS,这三个服务实体可以各自存在,但通常位于同一设备,例如:LES可以位于ATM交换机、路由器、网桥和工作站。
1.2LANE的优缺点
因为LANE提供与现有MAC协议给网络层提供的驱动相同的服务接口,不需要改变该驱动,这将加速ATM的发展和应用。但是,LANE的功能是使ATM的特性对高层协议透明,因此它使高层协议不能利用ATM固有的优点,尤其是其服务质量保证。尽管LANE提供在ATM网络子网内桥接的有效方式,但子网间的业务仍需要通过路由器转发,因此,
ATM路由器很可能成为瓶颈。
2IP交换
IP交换的目的是在快速交换硬件上获得最有效的IP实现,将非连接的IP和面向连接的ATM的优点互补。IP交换是标准的ATM交换加上连接于ATM交换机端口上的智能的软件控制器,即IP交换控制器。每个将现有网络设备连到IP交换机的IP交换网关或边缘设备在启动时建立一个到IP交换控制器的虚信道作为缺省的转发信道,从现有网络设备接收到分组时,边缘设备通过缺省转发信道将分组传送给IP交换控制器。
IP交换控制器执行传统的路由协议,如RIP、OSPF和BGP,将分组以正常的方式通过缺省转发信道转发给下一个节点,这可能是另一个IP交换机或边缘设备。 当长期的数据流被识别,IP交换控制器要求上一节给之打标记,使用新的虚信道,如果源边缘设备同意,该数据流就通过新的虚信道流向IP交换控制器,下一节点也执行同一动作。IP交换的一个重要特性是流的分类和交换在本地执行,而不是基于端到端的基础上,这保留了IP的非连接本质,并允许IP交换机绕过失效节点路由而不需要从源主机重新建立通道。 此外,流分类使IP交换同样有效地支持长期和突发数据。
然而,IP交换是基于流的,在大型网络中其伸缩性是值得质疑的,在很大的网络中流的数目可能最终超过可用的虚通道数。
3标记交换
标记交换网络包含三个成分:标记边缘路由器、标记交换机和标记分发协议。
标记边缘路由器位于标记交换网络边缘的含完整3层功能的路由设备,它们检查到来的分组,在转发给标记交换网络前打上适当的标记,当分组退出标记交换网络时删去该标记;标记交换机是标记交换网络的核心。所谓标记是短的、固定长度的标签,使标记交换机能用快速的硬件技术来做简单快速的表查询和分组转发;标记分发协议提供了标记交换机和其它标记交换机或标记边缘路由器交换标记信息的方法。
在标记交换网络中,标记分发协议和标准路由协议可以用目标前缀标记算法集合起来,此算法可以在数据流穿过网络前在TIB中建立标记信息。这有两个意义:一个是流中的所有分组都可以被标记交换,即使是突发短数据也是如此;此外它是基于拓扑的,在每个源/目的分配一个标签。因此,标记交换比基于流的机制更有效地使用标签,避免了一个一个流的建立过程,这使之具有了公共因特网服务网络所需要的很好的伸缩性。
4MPLS
4.1MPLS工作原理
MPLS是基于标记的IP路由选择方法,称为多协议标记交换。这些标记可以被用来代表逐跳式或者显式路由,并指明服务质量(QoS)、虚拟专网以及影响一种特定类型的流量(或一个特殊用户的流量)在网络上的传输方式的其它各类信息。
MPLS协议实现将第三级的包交换转换成第二级的交换。目前MPLS的主要发展方向是在ATM方面。这主要是因为ATM具有很强的流量管理功能,能提供QoS方面的服务,ATM和MPLS技术的结合能充分发挥在流量管理和QoS方面的作用。
IP包进入网络核心时,边缘路由器给它分配一个标记。自此,MPLS 设备就会自始至终查看这些标记信息,将这些有标记的包交换至其目的地。由于路由处理减少,网络的等待时间也就随之减少,而可伸缩性却有所增加。
MPLS数据包的服务质量类型可由MPLS边缘路由器根据IP包的各种参数来决定,如IP的源地址、目的地址、端口号、TOS值等参数。如对于到达同一目的地的IP包,可根据其TOS值的要求来建立不同的转发路径,以达到其对传输质量的要求。如当网络中出现拥塞时,MPLS可实时的建立新的转发路由来分担其流量,以缓解网络拥塞。
4.2MPLS的应用
MPLS将帮助运营商提供更好的IP 服务,带来更多的带宽控制、吞吐量保证和虚拟专用网功能性。很明显,MPLS主要是面向服务提供商和运营商。不过,它也拥有将会使企业用户受益的许多特征,不论这些企业是使用公共的还是专用的WAN服务。
MPLS对服务提供商具有很大潜在好处的一项应用就是对VPN服务的支持。VPN服务提供商常常需要向客户提供一系列服务质量(QoS)。MPLS VPN利用新的差分服务技术来支持QoS。
5结语
随着计算机网络技术及应用发展的日新月异,对目前的计算机网络也提出了新的要求,除了要求有较快的转发传输速率要求外,还需要保证数据传输的实时性和完整性,这就需要把ATM和IP技术的优点结合起来,共同应对不断发展的网络应用。
参考文献
[1]段联国,叶酉荪,胡中豫 . 基于ATM的MPLS网络仿真模型设计与实现[J]. 计算机工程,2007,14.