1．2．8 IP交换与MPLS
1．计算机互联网
ATM是现代通信网中比较理想的交换方式，是未来通信网发展的方向。但是，随着Internet的飞速发展，Internet技术得到了广泛的应用，它对通信网的发展产生了巨大的影响。
Internet的基本思想是通过传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）/互联网协议（Internet Protocol，IP），对所有互联的异构通信子网进行高度抽象，将通信问题从网络互联的细节中解放出来，使底层网络向用户和应用程序透明，从而建立一个统一的、协同的、提供通用服务的网络。
TCP属于传输层（第四层），用于提供端到端的通信。IP属于网络层（第三层），主要功能包括无连接数据报传送、数据报寻址以及差错处理三部分。IP交换技术也称之为第三层交换技术。
IP的关键是为互联的异构物理网络提供了IP地址，屏蔽了下层物理网络地址的差异性，统一了异种网络地址，保证了异种网的互通。
随着用户数量的增长和对带宽要求较高的网络应用的普及，以及视频等宽带多媒体业务的应用，导致了Internet信息流量的爆炸性增长，Internet的带宽变得十分紧张，拥塞现象经常发生，不能保证用户的业务服务质量（QoS）要求。在这种情况下，由多层路由器构成的传统Internet吞吐能力正趋向饱和，当网络扩充到一定限度后，其效率将随规模的进一步增大而快速下降，因此面临以下问题：
（1）Internet骨干网的传送容量太小，带宽资源不足，现有路由器寻址速度低。
（2）当今绝大部分的企业网都已变成实施TCP/IP的Web技术的内联网，用户的数据往往越过本地的网络在网际间传送，因而，路由器常常不堪重负。解决办法之一是安装性能更强的超级路由器，然而目前即使是大型路由器也只能支持50个端口，因此，大型的Internet节点需要配置多个路由器，这种可堆叠式配置成本和性能代价都很高。
（3）IP数据包在沿途每一个路由器上都要进行排队和协议处理，因此分层路由器结构和可堆叠式配置，使IP数据包需要经过更多的路由器数，这将导致传输延迟增加，性能下降。
（4）在纯路由器网络中，每一个端口都需要占用IP地址，而目前Internet所使用的IPv4，地址资源已日趋短缺。
IP交换的目标是，只要在源地址和目的地址之间有一条更为直接的第二层通路，就没有必要再经过路由器转发IP数据包了。IP交换使用第三层路由协议确定传送路径之后，数据包通过一条虚电路绕过路由器快速发送。
2．在ATM网络上支持Internet (www.xing528.com)
ATM技术的出现为解决现有Internet所面临的问题提供了解决方案。ATM作为B－ISDN的核心技术具有高带宽、快速交换和可靠服务质量保证的优点，用ATM实现第二层的交换传输，IP作为Internet的“事实”标准，纯ATM网络已经不可能，现有ATM的使用一般也都是用来承载IP，所以人们就希望IP也能像ATM一样提供多种类型的服务，因此将最先进的ATM交换技术和应用最普及的IP技术融合起来，成为宽带网络发展的方向。如何在ATM网络上支持Internet，实际上可归结到如何在ATM上支持TCP/IP的问题。这里所说的IP交换是指IP与ATM融合的技术，它主要有叠加模型和集成模型两大类。
（1）叠加模型
属于叠加模型的IP交换技术包括ATM上经典的IP规范（Classic IP OverATM，IPOA）及ATM多协议规范（MPOA）。在叠加模式中，IP运行于ATM层之上，实现信息传送需要两套地址－－ATM地址和IP地址以及两种选路协议－－ATM选路协议和IP选路协议，还需要地址解析功能，完成IP地址到ATM地址的映射。
（2）集成模型
属于集成模型的IP交换技术包括IP交换、标签交换（Tag Switching）和多协议标签交换（Multi Protocol Label Switching，MPLS）技术等。在集成模式中，只需要一种地址－－IP地址、一种选路协议－－IP选路协议，无须地址解析功能，不涉及ATM信令，但需要专用的控制协议来完成三层选路到二层直通交换机构的映射。不管是叠加模型还是集成模型，其实质都是将IP选路的灵活性和健壮型与ATM交换的大容量和高速度结合起来，这也是IP与ATM融合的目的。
3．MPLS技术
ATM技术同IP技术融合起来，体现在IP交换、Tag交换、ARIS、IPOA、LA NE、MPOA等技术方面。这些技术虽说利用了ATM高速交换的特性，但存在的问题是要么没有充分利用ATM的QoS特性，要么过于复杂和标准不完善。例如，IPOA在不同子网间的互联仍需使用传统的路由器，因而吞吐量和延迟问题仍然存在，此外它只限于处理ATM上的IP业务，只支持较小规模的网络；LA NE只能应用于较小规模的网络，不能支持像Inter－net这样的大型网络等。此外，它们在IP路由的灵活性与ATM交换的高速性的相互结合方面不理想。再者，当前网络具有多样性的特点，需要把不同的网络（如ATM、X．25、帧中继、SDH等）在同一个平台上统一起来，以上技术均无法有效地实现这一点。众多研究人员认为通过在路由器网络中引入ATM交换结构是一种比较好的解决方案，从而产生了多协议标签交换（MPLS）技术。
MPLS技术是将第二层交换（ATM）和第三层路由（Route）结合起来的一种集成的数据传输技术，可适用于任何网络层协议，目前主要用于传输IP业务。同时，多协议也表明MPLS技术的应用并不局限于某一特定的链路层介质，网络层的数据包可以基于多种物理媒介进行传送，如ATM、帧中继、租赁专线/PPP等。
MPLS有如下特点：
（1）MPLS技术采用标签分配协议仅在相邻的对等体之间进行通信，每台标签交换路由器（LSR）均可根据网络层的拓扑建立相应的标签交换路径（LSP）。MPLS简化了ATM与IP的集成技术，推动了它们的统一，有效地解决了叠加模型中逻辑链路的扩展问题。
（2）MPLS利用4个字节（较短）的标签，用精确匹配的寻径方式取代了传统路由器的最长匹配寻径方式，因此通过升级现有的网络设备，很容易实现高速互联网。
（3）MPLS可用于多种链路层技术，最大限度地兼顾原有技术，保护了现有投资和网络资源，促进了网络的融合。
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