淺談IP交換技術(shù)和ATM交換技術(shù)

路由與交換 姓 名 曹禮彬 班號(hào) 193142 學(xué) 號(hào) 20141004157 院 系 計(jì)算機(jī)學(xué)院 專業(yè) 網(wǎng)絡(luò)工程 2016 年 6 月 8 日 淺談淺談 IP 交換技術(shù)和交換技術(shù)和 ATM 交換技術(shù)交換技術(shù) 發(fā)展歷史及前景展望 目錄 淺談 IP 交換技術(shù)和 ATM 交換技術(shù) 2 第一章 IP 技術(shù)與 ATM 技術(shù)發(fā)展歷史及融合關(guān)系 3 第一節(jié) IP 交換技術(shù) 3 1 1 1 IP 交換技術(shù)起源及原理簡(jiǎn)介 3 1 1 2 IP 交換工作過程及原理 4 1 1 3 IP 技術(shù)應(yīng)用 4 第二節(jié) ATM 交換技術(shù)起源及原理簡(jiǎn)介 5 1 2 1 ATM 技術(shù)起源及發(fā)展 5 1 2 2 ATM 交換技術(shù)原理 5 第二章 ATM 技術(shù)與 IP 技術(shù)的融合 7 第二章 第一節(jié) IP 技術(shù)與 ATM 技術(shù)融合概念 7 2 1 1 IP 技術(shù)與 ATM 技術(shù)融合模型 7 2 1 2 IP 交換技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 8 第二章 第二節(jié) 融合的具體實(shí)現(xiàn) 8 2 2 1 MPLS 多協(xié)議標(biāo)記交換 8 2 2 2 標(biāo)簽交換 10 標(biāo)簽 10 轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類 10 標(biāo)簽邊緣路由器 10 標(biāo)簽交換路由器 11 TIB 11 TDP 11 工作過程 11 第三章 結(jié)論和前景展望 12 第三章 第一節(jié) NGN 12 第三章 第二節(jié) 軟交換 13 1 生成接口 13 2 接入能力 13 3 支持系統(tǒng) 13 第三章 第三節(jié) 結(jié)論 針對(duì) NGN 13 摘要 隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 互聯(lián)網(wǎng)正在方方面面扮演著不可或缺的角色 并以 它自己的方式深刻地影響著各行各業(yè) 徹底地改變了人們的生產(chǎn)生活的方式 在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng) 域最為基礎(chǔ)的是交換技術(shù) 而目前使用最為廣泛并且前景最為光明的 IP 交換技術(shù)有著怎樣 的 前世今生 呢 而作為 IP 交換技術(shù)技術(shù)基石的 ATM 交換技術(shù)又擁有著什么樣的神奇魅 力呢 第一章 IP 技術(shù)與 ATM 技術(shù)發(fā)展歷史及融合關(guān)系 第一節(jié)第一節(jié) IP 交換技術(shù)交換技術(shù) 1 1 1 IP 交換技術(shù)起源及原理簡(jiǎn)介交換技術(shù)起源及原理簡(jiǎn)介 1996 年美國(guó) Ipsilon 公司提出了一種專門在 ATM 網(wǎng)上傳送 IP 分組的技術(shù) 稱之為 IP 交換 IP 交換基于 IP 交換機(jī) 可被看作是 IP 路由器和 ATM 交換機(jī)組合而成 其中的 ATM 交換機(jī) 去除了所有的 ATM 信令和路由協(xié)議 并受 IP 路由器 的控制 IP 交換可 以提供兩種信息傳送方式 一種是 ATM 交換式傳輸 另一種是基于 hop by hop 方式的傳統(tǒng) IP 傳輸 采用何種方式取決于數(shù)據(jù)流的類型 對(duì)于連接的 業(yè)務(wù)量大的數(shù)據(jù)流采用 ATM 交 換式傳輸 對(duì)于持續(xù)時(shí)間短的 業(yè)務(wù)量小的數(shù)據(jù)流采用傳統(tǒng)的 IP 傳輸技術(shù) IP 交換是基 于數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)的 總之 IP 交換技術(shù)就是 IP 技術(shù)與 ATM 技術(shù)的融合 1 1 2 IP 交換工作過程及原理交換工作過程及原理 IP 交換的工作過程可分為四個(gè)階段 1 對(duì)默認(rèn)信道上傳來的數(shù)據(jù)分組進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā) 在系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí) IP 數(shù)據(jù)分組被封裝在信元中 通過默認(rèn)通道傳送到 IP 交換機(jī) 當(dāng)封 裝了 IP 分組數(shù)據(jù)的信元到達(dá) IP 交換控制器后 被重新組合成 IP 數(shù)據(jù)分組 在第三層按照 傳統(tǒng)的 IP 選路方式 進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā) 然后再被拆成信元在默認(rèn)通道上進(jìn)行傳送 2 向上游節(jié)點(diǎn)發(fā)送改向消息 在對(duì)從默認(rèn)信道傳來的分組進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí) IP 交換控制器中的流判識(shí)軟件 要對(duì)數(shù)據(jù)流 進(jìn)行判別 以確定是否建立 ATM 直通連接 對(duì)于連續(xù)的 業(yè)務(wù)量大的數(shù)據(jù)流采用 ATM 交換 式傳輸 對(duì)于持續(xù)時(shí)間短的 業(yè)務(wù)量小的數(shù)據(jù)流采用傳統(tǒng) IP 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式 當(dāng)需要建立 ATM 直通連接時(shí) 則從該數(shù)據(jù)流輸入的端口上分配一個(gè)空閑的 VCI 并向上游節(jié)點(diǎn)發(fā)送 IFMP 的改向消息 通知上游節(jié)點(diǎn)將屬 于該流的 IP 數(shù)據(jù)分組在指定端口的 VC 上傳送到 IP 交換機(jī) 上游 IP 交換機(jī)收到 IFMP 的改向消息后 開始把指定流的信元在相應(yīng) VC 上進(jìn)行傳 送 3 收到下游節(jié)點(diǎn)的改向消息 在同一個(gè) IP 交換網(wǎng)內(nèi) 各個(gè)交換節(jié)點(diǎn)對(duì)流的判識(shí)方法是一致的 因此 IP 交換機(jī)也會(huì)收到 下游節(jié)點(diǎn)要求建立 ATM 直通連接的 IFMP 改向消息 改向消息含有數(shù)據(jù)流標(biāo)識(shí)和下游節(jié)點(diǎn)分 配的 VCI 隨后 IP 交換機(jī)將屬于該數(shù)據(jù)流的信元在此 VC 上傳送到下游節(jié)點(diǎn) 4 在 ATM 直通連接上傳送分組 IP 交換機(jī)檢測(cè)到流在輸入端口指定的 VCI 上傳送過來 并受到下游節(jié)點(diǎn)分 配的 VCI 后 IP 交換控制器 通過 GSMP 消息指示 ATM 控制器 建立相應(yīng)輸入和輸出端口的入出 VCI 的連 接 這樣就建立起 ATM 直通連接 屬于該數(shù)據(jù)流的信元就會(huì)在 ATM 連接上以 ATM 交換機(jī)的 速度在 IP 交換機(jī)中轉(zhuǎn)發(fā) 1 1 3 IP 技術(shù)應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用 目前主要的 IP 交換技術(shù)有 IpsilonIP 交換 改進(jìn) ATM 交換機(jī) 去除 ATM 控制器中的信令和協(xié)議 加上 IP 交換控 制器 與 ATM 交換機(jī)通信 該技術(shù)適用于機(jī)構(gòu)內(nèi)部的 LAN 和校園網(wǎng) Cisco 標(biāo)簽交換 給數(shù)據(jù)包貼上標(biāo)簽 此標(biāo)簽在交換節(jié)點(diǎn)讀出 判斷包傳送路徑 該 技術(shù)適用于大型網(wǎng)絡(luò)和 Internet 3Com 快速 IP 交換 Fast IP 側(cè)重?cái)?shù)據(jù)策略管理 優(yōu)先原則和服務(wù)質(zhì)量 Fast IP 協(xié) 議保證實(shí)時(shí)音頻或視頻數(shù)據(jù)流能得到所需的帶寬 Fast IP 支持其它 協(xié)議 如 IPX 可以運(yùn)行在除 ATM 外的其它交換環(huán)境中 客戶機(jī)需要有設(shè)置優(yōu)先等級(jí)的軟 件 IBM 聚類基于路由的 IP 交換 ARIS Aggregate Route based IP Switching 與 Cisco 的標(biāo)簽交換技術(shù)相似 包上附上標(biāo)記 借以穿越交換網(wǎng) ARIS 一般用于 ATM 網(wǎng) 也 可擴(kuò)展到其它交換技術(shù) 邊界設(shè)備是進(jìn)入 ATM 交換環(huán)境的入口 含有第三層路由映射到第 二層虛電路的路由表 允許 ATM 網(wǎng)同一端兩臺(tái)以上的計(jì)算機(jī)通過一條虛電路發(fā)送數(shù)據(jù) 從 而減少網(wǎng)絡(luò)流量 基于 ATM 的多協(xié)議 MPOA MultiProtocol Over ATM ATM 論壇提出的一種規(guī)范 經(jīng)源 客戶機(jī)請(qǐng)求 路由服務(wù)器執(zhí)行路由計(jì)算后給出最佳傳輸路徑 然后建立一條交換虛電路 即可越過子網(wǎng)邊界 不用再做路由選擇 第二節(jié)第二節(jié) ATM 交換技術(shù)起源及原理簡(jiǎn)介交換技術(shù)起源及原理簡(jiǎn)介 1 2 1 ATM 技術(shù)起源及發(fā)展技術(shù)起源及發(fā)展 80 年代中期 人們就已經(jīng)開始進(jìn)行快速分組交換的實(shí)驗(yàn) 建立了多種命名不相同的模 型 歐洲重在圖象通信把相應(yīng)的技術(shù)稱為異步時(shí)分復(fù)用 ATD 美國(guó)重在高速數(shù)據(jù)通信把 相應(yīng)的技術(shù)稱為快速分組交換 FPS 國(guó)際電聯(lián)經(jīng)過協(xié)調(diào)研究 于 1988 年正式命名為 Asynchronous Transfer Mode ATM 技術(shù) 推薦其為寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng) B ISDN 的信息傳輸 模式 ATM 的成功 固然取決于微電子等高技術(shù)的進(jìn)步以及社會(huì)需求的驅(qū)動(dòng) 而 ATM 其 自身的優(yōu)勢(shì) 使它在交換技術(shù)中獨(dú)占鰲頭 ATM 是在分組交換技術(shù)上發(fā)展起來的快速分組 交換 它綜合吸取了分組交換高效率和電路交換高速率之優(yōu)點(diǎn) 針對(duì)分組交換速率低的弱 點(diǎn) 用電路交換完全與協(xié)議處理幾乎無關(guān)的特點(diǎn) 通過高性能 的硬設(shè)備來提高處理 速度 以實(shí)現(xiàn)高速化 因此也可以說 ATM 技術(shù)是在克服了分組交換和電路交換方式局限性 的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的 1 2 2 ATM 交換技術(shù)原理交換技術(shù)原理 ATM 技術(shù)特點(diǎn)原理總的來說就是 1 采用了固定長(zhǎng)度的信元并簡(jiǎn)化了信頭功能 2 采用了異步時(shí)分復(fù)用方式 3 采用了面向連接的工作方式 4 采用了標(biāo)準(zhǔn)化的 ATM 協(xié)議 1 采用統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用 傳統(tǒng)的電路交換中用STM Synchronous Transfer Mode 方式將 來自各種信道上的數(shù)據(jù)組成幀格式 每路信號(hào)占固定比特位組 在時(shí)間上相當(dāng)于固定的時(shí)隙 即屬于同步時(shí)分復(fù)用 在 ATM 方式中保持了時(shí)隙的概念 但是采用統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用的方式 取 消了 STM 中幀的概念 在 ATM 時(shí)隙中存放的實(shí)際上是信元 2 以固定長(zhǎng)度 53字節(jié) 的信元為傳輸單位 響應(yīng)時(shí)間短 ATM 的信元長(zhǎng)度比X 25 網(wǎng) 絡(luò)中的分組長(zhǎng)度要小得多 這樣可以降低交換節(jié)點(diǎn)內(nèi)部緩沖區(qū)的容量要求 減少信息在這 些緩沖區(qū)中的排隊(duì)時(shí)延 從而保證了實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)短時(shí)延的要求 3 采用面向連接并預(yù)約傳輸資源的方式工 在 ATM 方式中采用的是虛電路形式 同 時(shí)在呼叫過程向網(wǎng)絡(luò)提出傳輸所希望使用的資 源 考慮到業(yè)務(wù)具有波動(dòng)的特點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)中同時(shí) 存在連接的數(shù)量 網(wǎng)絡(luò)預(yù)分配的通信資源小于信源傳輸時(shí)的峰值速率 PCR 4 在 ATM 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部取消逐段鏈路的差錯(cuò)控制和流量控制 而將這些工作推到了網(wǎng)絡(luò) 的邊緣 X 25 運(yùn)行環(huán)境是誤碼率很高的頻分制模擬信道 所以 X 25 執(zhí)行逐段鏈路的差錯(cuò)控 制 又由于 X 25 無法預(yù)約網(wǎng)絡(luò)資源 任何鏈路上的數(shù)據(jù)量都可能超過鏈路的傳輸能力 因此 X 25 需要逐段鏈路的流量控制 而 ATM 協(xié)議運(yùn)行在誤碼率較低的光纖傳輸網(wǎng)上 同時(shí)預(yù)約 資源保證網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)呢?fù)載小于網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力 ATM 將差錯(cuò)控制和流量控制放到網(wǎng)絡(luò)邊 緣的終端設(shè)備完成 5 ATM 支持綜合業(yè)務(wù) ATM 充分綜合了電路交換和分組交換的優(yōu)點(diǎn) 既具有電路交換 處理簡(jiǎn) 單 的特點(diǎn) 支 持實(shí)時(shí)業(yè)務(wù) 數(shù)據(jù)透明傳輸 在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部不對(duì)數(shù)據(jù)作復(fù)雜處理 采用端 端通信 協(xié)議 又具有分組交換的特點(diǎn) 如支持可變比特率業(yè)務(wù) 對(duì)鏈路上傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)采用統(tǒng)計(jì)時(shí) 分復(fù)用等 所以 ATM 支持話音 數(shù)據(jù) 圖象等綜合業(yè)務(wù) VP VC 交換 在 ATM 中一個(gè)物理傳輸通道被分成若干的虛通路 VP Virtual Path 一個(gè) VP 又由上 千個(gè)虛通道 VC Virtual Channel 所復(fù)用 ATM 信元的交換既可以在 VP 級(jí)進(jìn)行 也可以在 VC 級(jí) 進(jìn)行 虛通路 VP 和虛通道 VC 都是用來描述 ATM 信元單向傳輸?shù)穆酚?每個(gè)VP 可以用復(fù)用方式容 納多達(dá) 65536 個(gè) VC 屬于同一 VC 的信元群擁有相同的虛通道識(shí)別符 VCI VC Identifier 屬于同一 VP 的不同 VC 擁有相同的虛通路識(shí)別符 VPI VCI 和 VPI 都作為信元頭的一部分與 信元同時(shí)傳輸 傳輸通道 虛通路 VP 虛通道 VC 是 ATM 中的三個(gè)重要概念 ATM 的呼 叫接續(xù)不是按信元 逐個(gè)地進(jìn)行選路控制 而是采用分組交換中虛呼叫的概念 也就是在傳送之 前預(yù)先建立與某呼叫相關(guān)的信元接續(xù)路由 同一呼叫的 所有信元都經(jīng)過相同 的路由 直至呼叫 結(jié)束 其接續(xù)過程是 主叫通過用戶網(wǎng)絡(luò)接口 UNI 發(fā)送一個(gè)呼叫請(qǐng)求的控制信號(hào) 被叫通 過網(wǎng)絡(luò)收到該控制信號(hào)并同意建立連接后 網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)交換節(jié)點(diǎn)經(jīng)過一系列的信令交換 后就會(huì)在主叫與被叫之間建立一條虛電路 虛電路是用一系列 VPI VCI 表示的 在 虛 電 路 建 立 過 程 中 虛 電 路 上 所 有 的 交 換 節(jié) 點(diǎn) 都 會(huì) 建 立 路 由 表 以 完 成輸 入 信 元VPI VCI 值到輸出信元 VPI VCI 值的轉(zhuǎn)換 虛電路建立起來以后 需要發(fā)送的信息被 分割成信元 經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳送到對(duì)方 若發(fā)送端有一個(gè)以上的信息要同時(shí)發(fā)送給不同的接收端 則可建立到達(dá)各自接收端的不同虛電路 并將信元交替送出 在虛電路中 相鄰兩個(gè)交換節(jié)點(diǎn)間信元的 VCI VPI 值保持不變 此兩點(diǎn)間形成一條 VC 鏈 一串 VC 鏈相連形成 VC 連接 VCC VC Connection 相應(yīng)地 VP 鏈和 VP 連接 VPC 也 以類似的方式形成 VCI VPI 值在經(jīng)過 ATM 交換節(jié)點(diǎn)時(shí) 該 VP 交換點(diǎn)根據(jù)VP 連接的目的地 將輸入信 元的VPI 值改為新的 VPI 值賦予信元并輸出 該過稱為 VP 交換 可見 VP 交換完成 將一條 VP 上所有的 VC 鏈路全部送到另一條 VP 上 而這些 VC 鏈路的 VCI 值保持不變 VP 交換的實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單 往往只是傳輸通道的某個(gè)等級(jí)數(shù)字復(fù)用線的交叉連接 VC 交換要和 VP 交換同時(shí)進(jìn)行 因?yàn)楫?dāng)一條 VC 鏈路終止時(shí) VP 連接 即 VPC 就終止了 這個(gè) VPC 上的所 有 VC 鏈路將各自執(zhí)行交換過程 加到不同方向的 VPC 中去 交換原理 交換結(jié)構(gòu)應(yīng)該能夠完成兩方面基本功能 一是空間交換 即將信元從一條傳 輸線上交換到另一條上 又叫路由選擇 另一功能是時(shí)間交換 即將信元從一個(gè)時(shí)隙轉(zhuǎn)移到 另一時(shí)隙 第二章第二章 ATM 技術(shù)與技術(shù)與 IP 技術(shù)的融合技術(shù)的融合 第二章第二章 第一節(jié)第一節(jié) IP 技術(shù)與技術(shù)與 ATM 技術(shù)融合概念技術(shù)融合概念 2 1 1 IP 技術(shù)與技術(shù)與 ATM 技術(shù)融合模型技術(shù)融合模型 實(shí)現(xiàn) IP 與 ATM 融合的模型主要有重疊模型和集成模型兩大類 重疊模型重疊模型 在重疊模型中 IP 運(yùn)行在 ATM 之上 IP 選路和 ATM 選路相互獨(dú)立 系統(tǒng)需要 IP 和 ATM 兩 種選路協(xié)議 使用 IP 和 ATM 兩套地址 并要求地址解析功能 重疊模型使用標(biāo)準(zhǔn)的 ATM 論 壇 ITU T 的信令標(biāo)準(zhǔn) 與標(biāo)準(zhǔn)的 ATM 網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)兼容 但需要維護(hù)兩個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu) 地址重復(fù) 路由功能重復(fù) 因此網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性不強(qiáng) 不便于管理 IP 分組的傳輸效率較 低 IETF 推薦的 IPOA ATM Forum 推薦的 LANE 和 MPOA 等都屬于重疊模型 集成模型集成模型 集成模型只需要一套地址和一種選路協(xié)議 不需要地址解析協(xié)議 將逐跳轉(zhuǎn)發(fā)的信息傳送 方式變?yōu)橹蓖ㄟB接的信息傳送方式 因而傳送 IP 分組的效率高 但它與標(biāo)準(zhǔn)的 ATM 融合較 為困難 Ipsilon 公司的 IP 交換 Cisco 公司的標(biāo)記交換 IBM 的 ARIS 和 IETF 的 MPLS 都 屬于集成模型 2 1 2 IP 交換技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀交換技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 IPX 的原則 已經(jīng)由 GSMA 成功網(wǎng)地測(cè)試和驗(yàn)證 在 2004 年以前 GSMA SIP 實(shí)驗(yàn)局 用多個(gè)基于 IMS 的業(yè)務(wù)測(cè)試了基于 IP 的 NNI IPX 預(yù)商用實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)局從 2007 年 4 月 開始運(yùn)行 特別專注于分組交換語音業(yè)務(wù) 2008 年的 GSMA 通稿聲明 IPX 實(shí)驗(yàn)局完全成功 很多國(guó)際運(yùn)營(yíng)商都準(zhǔn)備推出 IPX 業(yè)務(wù) 例如 IPX 語音 IPX Voice 比利時(shí)電信國(guó)際運(yùn)營(yíng)商業(yè)務(wù) Belgacom International Carrier Services 英國(guó)電信 BT 中信國(guó)際電訊 CITIC 1616 德國(guó)電信 Deutsche Telekom ICSS iBasis Reach SAP 移動(dòng)服務(wù) Syniverse 塔塔電信等等 這些公司都面向固定和移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商和其它服務(wù)提供商類型做為 IPX 提供商 GSMA 公開地按需支持進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn) 第二章第二章 第二節(jié)第二節(jié) 融合的具體實(shí)現(xiàn)融合的具體實(shí)現(xiàn) 2 2 1 MPLS 多協(xié)議標(biāo)記交換多協(xié)議標(biāo)記交換 多協(xié)議標(biāo)記交換 Multi Protocol Label Switching MPLS 是新一代的 IP 高速骨干網(wǎng)絡(luò) 交換標(biāo)準(zhǔn) 由因特網(wǎng)工程任務(wù)組 Internet Engineering Task Force IETF 提出 MPLS 是利用標(biāo)記 label 進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的 當(dāng)分組進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí) 要為其分配固定長(zhǎng)度 的短的標(biāo)記 并將標(biāo)記與分組封裝在一起 在整個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)過程中 交換節(jié)點(diǎn)僅根據(jù)標(biāo)記進(jìn)行 轉(zhuǎn)發(fā) MPLS 獨(dú)立于第二和第三層協(xié)議 諸如 ATM 和 IP 它提供了一種方式 將 IP 地址映 射為簡(jiǎn)單的具有固定長(zhǎng)度的標(biāo)簽 用于不同的包轉(zhuǎn)發(fā)和包交換技術(shù) 它是現(xiàn)有路由和交換 協(xié)議的接口 如 IP ATM 幀中繼 資源預(yù)留協(xié)議 RSVP 開放最短路徑優(yōu)先 OSPF 等等 在 MPLS 中 數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生在標(biāo)簽交換路徑 LSP 上 LSP 是每一個(gè)沿著從源端到終端的 路徑上的結(jié)點(diǎn)的標(biāo)簽序列 MPLS 主要設(shè)計(jì)來解決網(wǎng)路問題 如網(wǎng)路速度 可擴(kuò)展性 服務(wù)質(zhì)量 QoS 管理以及 流量工程 同時(shí)也為下一代 IP 中樞網(wǎng)絡(luò)解決寬帶管理及服務(wù)請(qǐng)求等問題 在這部分 我們主要關(guān)注通用 MPLS 框架 有關(guān) LDP CR LDP 和 RSVP TE 的具體內(nèi)容可以 參考個(gè)別文件 多協(xié)議標(biāo)記交換 MPLS 最初是為了提高轉(zhuǎn)發(fā)速度而提出的 與傳統(tǒng) IP 路由方式相比 它在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí) 只在網(wǎng)絡(luò)邊緣分析 IP 報(bào)文頭 而不用在每一跳都分析 IP 報(bào)文頭 從而節(jié) 約了處理時(shí)間 MPLS 起源于 IPv4 Internet Protocol version 4 其核心技術(shù)可擴(kuò)展到多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 包括 IPX Internet Packet Exchange Appletalk DECnet CLNP Connectionless Network Protocol 等 MPLS 中的 Multiprotocol 指的就是支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 1 基于基于 MPLS 的的 VPN 傳統(tǒng)的 VPN 一般是通過 GRE Generic Routing Encapsulation L2TP Layer 2 Tunneling Protocol PPTP Point to Point Tunneling Protocol IPSec 協(xié)議等隧道協(xié)議來 實(shí)現(xiàn)私有網(wǎng)絡(luò)間數(shù)據(jù)流在公網(wǎng)上的傳送 而 LSP 本身就是公網(wǎng)上的隧道 所以用 MPLS 來 實(shí)現(xiàn) VPN 有天然的優(yōu)勢(shì) 基于 MPLS 的 VPN 就是通過 LSP 將私有網(wǎng)絡(luò)的不同分支聯(lián)結(jié)起來 形成一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò) 基于 MPLS 的 VPN 還支持對(duì)不同 VPN 間的互通控制 CE Customer Edge 是用戶邊緣設(shè)備 可以是路由器 也可以是交換機(jī)或主機(jī) PE Provider Edge 是服務(wù)商邊緣路由器 位于骨干網(wǎng)絡(luò) 在骨干網(wǎng)絡(luò)中 還存在 P Provider 是服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)中的骨干路由器 不與 CE 直接 相連 P 設(shè)備只需要具備基本 MPLS 轉(zhuǎn)發(fā)能力 可以將其配置為 M BGP 的路由反射器 不 維護(hù) VPN 信息 2 基于基于 MPLS 的的 VPN 具有以下特點(diǎn) 具有以下特點(diǎn) PE 負(fù)責(zé)對(duì) VPN 用戶進(jìn)行管理 建立各 PE 間 LSP 連接 同一 VPN 用戶各分支間路由分 派 PE 間的路由分派通常是用 LDP 或擴(kuò)展的 BGP 協(xié)議實(shí)現(xiàn) 支持不同分支間 IP 地址復(fù)用 和不同 VPN 間互通 減化了尋路步驟 提高了設(shè)備性能 加快了報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā) 3 基于基于 MPLS 的的 QoS NE80E 支持基于 MPLS 的流量工程和差分服務(wù) Diff Serv 特性 在保證網(wǎng)絡(luò)高利用率的 同時(shí) 可以根據(jù)不同數(shù)據(jù)流的優(yōu)先級(jí)實(shí)現(xiàn)差別服務(wù) 從而為語音 視頻數(shù)據(jù)流提供有帶寬 保證的低延時(shí) 低丟包率的服務(wù) 由于全網(wǎng)實(shí)施流量工程的難度比較大 因此 在實(shí)際的組網(wǎng)方案中往往通過差分服務(wù) 模型來實(shí)施 QoS Diff Serv 的基本機(jī)制是在網(wǎng)絡(luò)邊緣 根據(jù)業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量要求將該業(yè)務(wù)映射到一定的 業(yè)務(wù)類別中 利用 IP 分組中的 DS Differentiated Service 字段 由 ToS 域而來 唯一的標(biāo) 記該類業(yè)務(wù) 然后 骨干網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點(diǎn)根據(jù)該字段對(duì)各種業(yè)務(wù)采取預(yù)先設(shè)定的服務(wù)策略 保證相應(yīng)的服務(wù)質(zhì)量 Diff Serv 對(duì)服務(wù)質(zhì)量的分類和標(biāo)簽機(jī)制與 MPLS 的標(biāo)簽分配十分相似 事實(shí)上 基于 MPLS 的 Diff Serv 就是通過將 DS 的分配與 MPLS 的標(biāo)簽分配過程結(jié)合來實(shí)現(xiàn)的 2 2 2 標(biāo)簽交換標(biāo)簽交換 標(biāo)簽交換 tag switching 是由 Cisco 公司于 1996 年提出的 它是一種利用附加在 IP 數(shù)據(jù)分組上的標(biāo)簽 tag 進(jìn)行快速轉(zhuǎn)發(fā)的 IP 交換技術(shù) 由于標(biāo)簽短小 所以根據(jù)標(biāo)簽建 立的轉(zhuǎn)發(fā)表也就很小 這樣就可以快速簡(jiǎn)便地查找轉(zhuǎn)發(fā)表 從而大大提高了數(shù)據(jù)分組的傳 輸速度和轉(zhuǎn)發(fā)效率 與 IP 交換不同 標(biāo)簽交換不是基于數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)的 而是基于拓?fù)潋?qū)動(dòng)的 即在數(shù)據(jù)流 傳送之前預(yù)先建立二層的直通連接 并將選路拓?fù)溆成涞街蓖ㄟB接上 標(biāo)簽交換所基于的 二層技術(shù)不局限于 ATM 還可以為幀中繼 802 3 等 標(biāo)簽標(biāo)簽 標(biāo)簽是數(shù)據(jù)分組上附加的一個(gè)字段 在標(biāo)簽交換中 對(duì)三層分組頭進(jìn)行分析后 將其 映射到一個(gè)固定長(zhǎng)度 無結(jié)構(gòu)的值中 這個(gè)值就叫做標(biāo)簽 在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分組存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)過 程中 路由器基于復(fù)雜的分組頭信息進(jìn)行分析和選路 并且一個(gè)數(shù)據(jù)分組在它所經(jīng)過的所 有的路由器上都要進(jìn)行獨(dú)立的分組頭分析和選路 使轉(zhuǎn)發(fā)速度減慢 在標(biāo)簽交換中 路由 器只根據(jù)簡(jiǎn)單的標(biāo)簽來決定數(shù)據(jù)分組的下一跳 與數(shù)據(jù)分組頭相比 標(biāo)簽信息簡(jiǎn)單 因此 采用標(biāo)簽交換大大提高了數(shù)據(jù)分組的轉(zhuǎn)發(fā)速度 轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類 轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類 FEC forwarding equivalence class 2 是一組具有相同特性的數(shù)據(jù)分組 這一組數(shù)據(jù)分組以相似的方式在網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā) FEC 可被看做是具有相同選路決策的一類數(shù) 據(jù)分組 標(biāo)簽邊緣路由器標(biāo)簽邊緣路由器 標(biāo)簽邊緣路由器 TER tag edge routers 位于標(biāo)簽交換網(wǎng)絡(luò)的邊緣 它負(fù)責(zé)給進(jìn)入到 標(biāo)簽交換網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)分組加上標(biāo)簽 并負(fù)責(zé)將離開標(biāo)簽交換網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)分組的標(biāo)簽去除 對(duì)數(shù)據(jù)分組進(jìn)行第三層轉(zhuǎn)發(fā) 標(biāo)簽交換路由器標(biāo)簽交換路由器 標(biāo)簽交換路由器 3 TSR tag switch routers 位于標(biāo)簽交換網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部 負(fù)責(zé)根據(jù)標(biāo)簽 來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)分組 TSR 接收來自 TER 的 TDP 消息 并根據(jù)這些消息所攜帶的信息建立自己 的標(biāo)簽信息 庫 TIB tag information base 在標(biāo)簽交換網(wǎng)絡(luò)中 只依據(jù)標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)分組 的轉(zhuǎn)發(fā) TSR 主要由轉(zhuǎn)發(fā)組件和控制組件組成 TIB TIB 存儲(chǔ)著有關(guān)數(shù)據(jù)分組按照標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)的相關(guān)信息 這些信息包括輸入端口號(hào) 輸出端 口號(hào) 輸入標(biāo)簽 輸出標(biāo)簽 目的網(wǎng)段地址等 TIB 中的這些信息由 TDP 協(xié)議負(fù)責(zé)控制更 新 TDP 給一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類分配一個(gè)標(biāo)簽 被稱之為標(biāo)簽綁定 tag bindings 標(biāo)簽綁定的信 息也被稱為標(biāo)簽關(guān)聯(lián)信息或標(biāo)簽映射信息 標(biāo)簽交換設(shè)備 TSR TER 使用 TDP 向其相鄰 節(jié)點(diǎn)通知標(biāo)簽關(guān)聯(lián)信息和更新標(biāo)簽信息庫 TDP 的基本功能是在相鄰 TSR 之間支持標(biāo)簽關(guān)聯(lián)信息的分發(fā) 標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)路徑的請(qǐng)求和釋放 TDP 不能替代傳統(tǒng)的路由協(xié)議 而是與標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)層路由協(xié)議 OSPF BGP 等 相結(jié)合 協(xié) 同工作來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能 工作過程工作過程 標(biāo)簽交換網(wǎng)絡(luò)主要由 TSR 和 TER 設(shè)備組成 在標(biāo)簽交換網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的協(xié)議 有傳統(tǒng)的路由協(xié)議和 TDP 標(biāo)簽交換的過程可分為以下 4 個(gè)步驟 1 當(dāng)一個(gè)要轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)分組進(jìn)入標(biāo)簽交換網(wǎng)絡(luò)時(shí) TER 和 TSR 使用標(biāo) 準(zhǔn)的路由協(xié)議 OSPF BGP 等 來確定數(shù)據(jù)分組的轉(zhuǎn)發(fā)路由 并將這些轉(zhuǎn)發(fā)路由 信息存入 FIB TSR 根據(jù) FIB 的內(nèi)容產(chǎn)生標(biāo)簽 并將標(biāo)簽關(guān)聯(lián)信息通過 TDP 協(xié) 議分發(fā) 相鄰 TSR 接收到 TDP 信息后會(huì)建立標(biāo)簽信息庫 TIB 2 當(dāng)一個(gè) TER 接收到一個(gè)要轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)分組時(shí) TER 會(huì)分析網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù) 分組頭 實(shí)現(xiàn)可應(yīng)用的第三層增值服務(wù) 從 FIB 中為這個(gè)數(shù)據(jù)分組選擇一個(gè)可 用路由 給數(shù)據(jù)分組加上一個(gè)標(biāo)簽后 將其轉(zhuǎn)發(fā)給下一個(gè) TSR 3 在標(biāo)簽交換網(wǎng)中 TSR 接收到加有標(biāo)簽的數(shù)據(jù)分組 不用再次分析數(shù) 據(jù)分組頭 而是只使用標(biāo)簽基于 TIB 對(duì)數(shù)據(jù)分組進(jìn)行快速地交換 4 加有標(biāo)簽的數(shù)據(jù)分組到達(dá)網(wǎng)絡(luò)邊緣的 TER 時(shí) TER 會(huì)去掉標(biāo)簽 然后 把數(shù)據(jù)分組交給上層應(yīng)用 從而完成數(shù)據(jù)分組在標(biāo)簽交換網(wǎng)絡(luò)中的傳送 第三章 結(jié)論和前景展望 第三章第三章 第一節(jié)第一節(jié) NGN 下一代網(wǎng)絡(luò) Next Generation Network 又稱為次世代網(wǎng)絡(luò) 主要思想是在一個(gè)統(tǒng)一 的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上以統(tǒng)一管理的方式提供多媒體業(yè)務(wù) 整合現(xiàn)有的市內(nèi)固定電話 移動(dòng)電話的 基礎(chǔ)上 統(tǒng)稱 FMC 增加多媒體數(shù)據(jù)服務(wù)及其他增值型服務(wù) 其中話音的交換將采用軟 交換技術(shù) 而平臺(tái)的主要實(shí)現(xiàn)方式為 IP 技術(shù) 逐步實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一通信其中 voip 將是下一代網(wǎng)絡(luò) 中的一個(gè)重點(diǎn) 為了強(qiáng)調(diào) IP 技術(shù)的重要性 業(yè)界的主要公司之一思科公司 Cisco Systems 主張稱為 IP NGN 從發(fā)展的角度來看 NGN 是在傳統(tǒng)的以電路交換為主的 PSTN 網(wǎng)絡(luò)中逐漸邁出了向以分 組交換為主的步伐的 它承載了原有 PSTN 網(wǎng)絡(luò)的所有業(yè)務(wù) 同時(shí)把大量的數(shù)據(jù)傳輸卸載 到 IP 網(wǎng)絡(luò)中以減輕 PSTN 網(wǎng)絡(luò)的重荷 又以 IP 技術(shù)的新特性增加和增強(qiáng)了許多新老業(yè)務(wù) NGI 的術(shù)語由互聯(lián)網(wǎng)研究部門和標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)體 例如 IETF 所提出 兩者從不同的源點(diǎn) 對(duì) 電話優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)和對(duì)數(shù)據(jù)優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò) 出發(fā)朝著幾乎相同的目標(biāo)發(fā)展 在 ETSI 中 對(duì) NGN 有這樣的定義 NGN 是一種規(guī)范和部署網(wǎng)絡(luò)的概念 即通過采用分層 分布和開放業(yè)務(wù)接口的方式 為業(yè)務(wù)提供者和運(yùn)營(yíng)者提供一種能夠通過逐步演進(jìn)的策略 實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有快速生成 提供 部署和管理新業(yè)務(wù)的平臺(tái) 下一代網(wǎng)絡(luò) ITU T 將 NGN 應(yīng)具有的基本特征概括為以下幾點(diǎn) 多業(yè)務(wù) 話音與數(shù)據(jù) 固定與移動(dòng) 點(diǎn)到點(diǎn)與廣播的會(huì)聚 寬帶化 具有端到端透明性 分組化 開放性 控制功能與承 載能力分離 業(yè)務(wù)功能與傳送功能分離 用戶接入與業(yè)務(wù)提供分離 移動(dòng)性 兼容性 與現(xiàn)有網(wǎng)的互通 除此之外 安全性和可管理性 包括 QoS 的保證 是電信運(yùn)營(yíng)公司 和用戶所普遍關(guān)心的 也是 NGN 與的互聯(lián)網(wǎng)的主要區(qū)別 NGN 是傳統(tǒng)電信技術(shù)發(fā)展和演進(jìn)的一個(gè)重要里程碑 從網(wǎng)絡(luò)特征和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展上看 它源于 傳統(tǒng)智能網(wǎng)的業(yè)務(wù)和呼叫控制相分離的基本理念 并將承載網(wǎng)絡(luò)分組化 用戶接入多樣化 等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)思路在統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)下實(shí)現(xiàn) 因此 準(zhǔn)確地說 NGN 并不是一場(chǎng)技術(shù)革命 而是一種網(wǎng)絡(luò)體系的革命 它繼承了現(xiàn)有電信技術(shù)的優(yōu)勢(shì) 以軟交換為控制核心 以分組 交換網(wǎng)絡(luò)為傳輸平臺(tái) 結(jié)合多種接入方式 包括固定網(wǎng) 移動(dòng)網(wǎng)等 的網(wǎng)絡(luò)體系 NGN 與 現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)勢(shì) 第三章第三章 第二節(jié)第二節(jié) 軟交換軟交換 軟交換技術(shù)是 NGN 網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù) 為下一代網(wǎng)絡(luò) NGN 具有實(shí)時(shí)性要求的業(yè)務(wù)提供 呼叫控制和連接控制功能 軟交換技術(shù)獨(dú)立于傳送網(wǎng)絡(luò) 主要完成呼叫控 制 資源分配 協(xié)議處理 路由 認(rèn)證 計(jì)費(fèi)等主要功能 同時(shí)可以向用戶提供現(xiàn)有電路交換機(jī)所能提供 的所有業(yè)務(wù) 并向第三方提供可編程能力 軟交換技術(shù)區(qū)別于其它技術(shù)的最顯著特征 也是其核心思想的三個(gè)基本要素是 1 生成接口生成接口 軟交換提供業(yè)務(wù)的主要方式是通過 API 與 應(yīng)用服務(wù)器 配合以提供新的綜合網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù) 與此同時(shí) 為了更好地兼顧現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò) 它還能夠通過 INAP 與 IN 中已有的 SCP 配合以 提供傳統(tǒng)的智能業(yè)務(wù) 2 接入能力接入能力 軟交換可以支持眾多的協(xié)議 以便對(duì)各種各樣的接入設(shè)備進(jìn)行控制 最大限度地保護(hù) 用戶投資并充分發(fā)揮現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)的作用 3 支持系統(tǒng)支持系統(tǒng) 軟交換采用了一種與傳統(tǒng) OAM 系統(tǒng)完全不同的 基