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IPOA，IMA是什么？

提問者: skling 提問時間: 2009-06-28

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問題答案 ( 1 )

答：IPOA(IP Over ATM) 是在ATM－LAN上傳送IP數(shù)據(jù)包的一種技術(shù)。它規(guī)定了利用 ATM網(wǎng)絡在ATM終端間建立連接，特別是建立交換型虛連接(SVC：Switched Virtual Circuit)進行IP數(shù)據(jù)通信的規(guī)范。
　　ATM－LAN中的LIS
　　如上圖所示，在ATM－LAN中，ATM網(wǎng)絡可看作一個單一的(通常是本地的)物理網(wǎng)絡，如同其它網(wǎng)絡一樣，人們使用路由器連接所有異構(gòu)網(wǎng)絡，而TCP/IP允許ATM網(wǎng)絡上的一組計算機象一個獨立的局域網(wǎng)一樣工作，這樣的一組計算機被叫做LIS（Logical IP Subnet），在一個LIS內(nèi)的計算機共享一個IP網(wǎng)絡地址(IP子網(wǎng)地址)，LIS內(nèi)部的計算機可以互相直接通信，但是當一個LIS內(nèi)的計算機要和其它的 LIS或網(wǎng)絡中的計算機通信時必須經(jīng)過兩個互連的LIS路由器，很明顯，LIS的特性與傳統(tǒng)IP子網(wǎng)相似。
　　類似以太網(wǎng)，IP數(shù)據(jù)包在ATM網(wǎng)絡上傳輸也必須進行IP地址綁定，ATM給每一個連接的計算機分配ATM物理地址，當建立虛連接時必須使用這個物理地址，但由于 ATM硬件不支持廣播，所以，IP無法使用傳統(tǒng)的ARP將其地址綁定到ATM地址。在ATM網(wǎng)絡中，每一個LIS配置至少一個 ATMARP SERVER以完成地址綁定工作。
　　 IPOA功能介紹
　　IPOA的主要功能有兩個：地址解析和數(shù)據(jù)封裝。
　　地址解析就是完成地址綁定功能。對于PVC（Permanent Virtual Circuit）來說，因為PVC是由管理員手工配置的，因此一個主機可能只知道PVC的VPI/VCI標識，而不知道遠地主機的IP地址和ATM地址，這就需要IP解析機制能夠識別連接在一條PVC上的遠地計算機；對于SVC來說，地址解析更加復雜，需要兩級地址解析過程。首先，當需要建立SVC時，必須把目的端的IP地址解析成ATM地址；其次，當在一條已有的SVC上傳輸數(shù)據(jù)包時，目的端的IP地址必須映射成SVC的VPI/VCI標識。
　　對于IP數(shù)據(jù)包的封裝問題，目前有下面兩種封裝形式可以采用：
　�。� VC封裝：一條VC用于傳輸一種特定的協(xié)議數(shù)據(jù)(如IP數(shù)據(jù)和ARP數(shù)據(jù))，傳輸效率很高；
　�。� 多協(xié)議封裝：使用同一條VC傳輸多種協(xié)議數(shù)據(jù)，這樣必須給數(shù)據(jù)加上類型字段，IPOA中使用缺省的LLC/SNAP封裝標明數(shù)據(jù)類型信息。
　　 IPOA工作過程
　　整個系統(tǒng)的工作過程如下：首先是Client端的IPOA初始化過程，即Client加入LIS的過程，由Client端的IPOA高層發(fā)出初始化命令，向SERVER注冊自身，注冊成功后，Client變?yōu)椤癘perational"狀態(tài)，意味著現(xiàn)在的Client可以接收/傳輸數(shù)據(jù)了。當主機要發(fā)送數(shù)據(jù)時，它使用通常的IP選路，以便找到適當?shù)南乱惶?next－h(huán)op)地址，然后把數(shù)據(jù)發(fā)送到相應的網(wǎng)絡接口，網(wǎng)絡接口軟件必須解析出對應目的端的ATM地址，該地址有兩種方法可以獲得：（1）直接從Client端的解析表中查到；（2）通過發(fā)送ATMARP請求獲得。接下去用戶可作兩種選擇：（1）假如有可利用的連接目的端的VCC，那么直接把數(shù)據(jù)發(fā)送給AAL5層，通過VCC傳輸出去；（2）假如（1）不滿足，那就通過信令過程建立適合的鏈路，然后進行傳輸。（實際中的數(shù)據(jù)傳輸過程由于牽涉到QOS設置問題，所以要比上面的論述復雜一些。）當Client接收到AAL5的數(shù)據(jù)時，處理過程比較簡單，只須簡單地解除封裝，根據(jù)協(xié)議數(shù)據(jù)類型交給相應模塊處理即可。
　　除了數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜蝿胀猓珻lient還要維護地址信息，包含定期更新SERVER上的地址信息和本地的地址信息。假如Client的地址信息不能被及時更新，那么此Client就會變成非可用狀態(tài)，需要重新初始化后才能使用。
　　在Client傳輸數(shù)據(jù)時，它可能同時向許多不同的目的端發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，因此必須同時維護多條連接。連接的管理發(fā)生在IP下面的網(wǎng)絡接口軟件中，該系統(tǒng)可以采用一個鏈表來實現(xiàn)此功能，鏈表中的每一數(shù)據(jù)項包含諸如鏈路的首/末端地址、使用狀態(tài)、更新標志、更新時間、QOS信息和VCC等一條鏈路所必須的信息。
　　IPOA在TCP/IP
　　協(xié)議棧中的位置
　　ATM網(wǎng)絡是面向連接的，TCP/IP只是將其作為象以太網(wǎng)一樣的另一種物理網(wǎng)絡來看待。從TCP/IP的協(xié)議體系結(jié)構(gòu)來看，除了要建立虛連接之外，IPOA與網(wǎng)絡接口層完成的功能類似，即完成IP地址到硬件地址(ATM地址)的映射過程，封裝并發(fā)送輸出的數(shù)據(jù)分組，接收輸入的數(shù)據(jù)分組并將其發(fā)送到對應的模塊。當然，除了以上功能之外，網(wǎng)絡接口還負責與硬件通信(設備驅(qū)動程序也屬于網(wǎng)絡接口層)。
　　在OSI模型中，IPOA位于IP層以下，屬網(wǎng)絡接口層，其建立連接的工作通過RFC 1755請求UNI3.1處理信令消息完成。
　　IPOA技術(shù)應用發(fā)展趨勢
　　IPOA最大的優(yōu)點就是其利用了ATM網(wǎng)絡的QOS，可以支持多媒體業(yè)務，它在網(wǎng)絡層上將局域網(wǎng)接入ATM網(wǎng)絡，既提高了網(wǎng)絡帶寬，也提升了網(wǎng)絡的性能；但同時IPOA也存在一些缺點，比如目前的IPOA不支持廣播和組播業(yè)務；另外，由于ATM－LAN中一臺主機要與所有成員建立 VC連接，隨著網(wǎng)絡的增加，VC連接的數(shù)目會呈平方級數(shù)的增加，因此IPOA技術(shù)不適合于大網(wǎng)結(jié)構(gòu)，一般用在企業(yè)網(wǎng)、校園網(wǎng)這樣的網(wǎng)絡中。
　　目前大家都在談論IP和ATM的前景問題，其中一點毋庸置疑：IP和ATM在某種程度上是互補的，IP應用廣泛，造價低廉；ATM雖然復雜、昂貴，但可以提供高帶寬和 QOS業(yè)務質(zhì)量，保障用戶對業(yè)務的要求，因此兩者在很長時期內(nèi)將共存發(fā)展。隨著用戶對帶寬和多業(yè)務，特別是多媒體業(yè)務的需求，網(wǎng)絡上層采用IP已成公認事實，但下層IP由何種網(wǎng)絡承載，是ATM、SDH，還是DWDM呢？對此依然眾說紛紜，但就目前情況來看，即便作為一種過渡，IP Over ATM技術(shù)仍將具有很強的生命力。

IMA（ATM反向復用）技術(shù)
IMA是將ATM集合信元流分接到多個低速鏈路上，在遠端再將多個低速鏈路復接在一起恢復成原來的集成信元流，使多個低速鏈路靈活方便地復用起來，它是支持高速ATM信元流的一種實用方法。所謂“反向”是因為與傳統(tǒng)的多路復用方式是相反的。傳統(tǒng)的多路復用是多個低速的數(shù)據(jù)流被組合起來復用到一個單一的高速信道中，在信道的另一端把高速的數(shù)據(jù)流解復用成原始的低速數(shù)據(jù)流。

IMA：將E1（多條捆綁）復用到ATM內(nèi)，也包括從ATM解出E1，實際上解出的E1的單個time－slot沒有實際概念，也就是說：用戶1（ATM網(wǎng)絡）通過E1蓮路傳輸?shù)接脩?的設備（E1到ATM設備），所以IMA只是借助E1蓮路而已，不論ATM到E1和E1到ATM都叫IMA。

1、IMA技術(shù)理念

為進一步提升傳輸資源利用率，在ATM物理接口引入IMA（ATM反向多路復用）技術(shù)，當用戶需要接入ATM網(wǎng)絡的速率介于兩個傳統(tǒng)的復用級之間（如T1/E1～T3/E3之間）時，IMA可將該高速鏈路分拆為多個低速鏈路傳輸，并最終復接回原高速連接，此進程中，高速邏輯連接的速率近似等于組成反向復用的幾個低速速率值之和，速率值未有損傷。
本質(zhì)上，IMA功能層附屬于ATM物理層，僅在原ATM物理層的傳輸匯聚子層（TC）和ATM層間定義了一個ATM反向復用子層以實現(xiàn)相關(guān)功能。其優(yōu)勢在于可動態(tài)分配帶寬，即在不終止一個連接的同時，增加或減少連接的信道數(shù)，這就使得在兩點間的連接帶寬可依據(jù)業(yè)務流量而動態(tài)改變，從而達到節(jié)約帶寬資源的目的。

2、IMA OAM信元
ATM Forum在IMA Version1.0中定義有兩種IMA OAM（操作維護）信元：填充信元（Filler Cell）和ICP信元（IMA Control Protocol Cell）兩種，其在格式上存有相同點，即：
（1）信元頭格式相同。
（2）第6個字節(jié)均設置為0X01。表示IMA Version 1.0。
（3）第7個字節(jié)第7個bit用于標識OAM信元類型：0表示填充信元，1表示ICP信元。
填充信元的作用主要是在IMA子層實現(xiàn)信元速率的解耦。由于信元的發(fā)送應該是連續(xù)的，當ATM層沒有信元到達時，發(fā)送端IMA將通過插入填充信元來維持物理層信元流的連續(xù)性。
ICP信元用于保持鏈路延遲、協(xié)議同步及確定IMA組內(nèi)鏈路間的差值延遲。發(fā)送端利用ICP信元傳送IMA配置、同步、狀態(tài)及故障信息給遠端；接收端利用ICP信元完成對ATM信元流的重組。

3、IMA組中信元的傳送方式
IMA協(xié)議中的控制單元稱為IMA Frame，其由M個連續(xù)的信元組成（IMA Version 1.0中規(guī)定M必選值為128，可選值為32、64、256，信元在每條鏈路上標號從0～M-1）。每個IMA Frame中均包含一個ICP信元，其在IMA Frame中的位置并不固定，具體位置由ICP信元格式中偏移字節(jié)（Offset Octet）定出。
當IMA組創(chuàng)建成功后，信元在IM組間傳送的過程大致如下：
發(fā)送端IMA：
（1）IMA首先為組成IMA組中的每條物理鏈路分配一個LID（鏈路標識號），其在組內(nèi)是唯一的；
（2）IMA將來自ATM層信元流以信元為單位，按照循環(huán)方式分配到組內(nèi)各鏈路上，信元分配到各鏈路上的順序遵循LID遞升原則。
（3）IMA在組內(nèi)的每條鏈路上每128個信元插入一個ICP信元（以鏈路號遞升順序），以形成一個IMA Frame，并通過ICP信元將IMA配置、同步、狀態(tài)及故障等信息發(fā)送往遠端。
（4）若ATM層沒有信元送來時，IMA子層則通過插入IMA填充信元來實現(xiàn)信元速率的解耦。
接收端IMA：
（1）遵循LID遞升原則接收來自IMA組內(nèi)各鏈路上送來的信元。
（2）利用ICP信元攜帶的信息對鏈路的差值延遲進補償，并重組原始信元流。
（3）丟棄填充信元、HEC校驗有誤信元及經(jīng)處理后的ICP信元，并將還原后的信元流送往ATM層。

回答者： wangyuan072 回答時間：2009-06-28 17:42

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