在過去十來年中,ATM成為下一代網(wǎng)絡(luò)的重要技術(shù),它可以提供空前的可伸縮性和性價比,以及對將來的實(shí)時業(yè)務(wù)、多媒體業(yè)務(wù)等的支持。在將來的信息體系中,ATM將扮演重要的角色。但是,目前的信息體系,即LAN和WAN,建立在網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議如IP、IPX、AppleTalk等的基礎(chǔ)上,因此,ATM的成功及Internet的發(fā)展的關(guān)鍵是現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和ATM的互操作,而實(shí)現(xiàn)這一目的的關(guān)鍵是相同的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議,如IP、IPX,同時應(yīng)用于現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)和ATM上,因為給高層協(xié)議和應(yīng)用提供統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)視角是網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)。到目前為止,已有了多種在ATM上運(yùn)行IP的方法,如:ATM論壇的LANE和MPOA、IETF的CLIP和NHRP、Ipsilon網(wǎng)絡(luò)公司的IP交換和Cisco公司的標(biāo)記交換,下面將逐一介紹。
一、簡介
ATM和現(xiàn)有的協(xié)議體系,特別是網(wǎng)絡(luò)層的IP、IPX等協(xié)議,在很長的時間內(nèi)共存,如何在單一網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和ATM、如何將ATM與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互連,是廣大研究人員、設(shè)計人員和業(yè)者研究的課題。然而,ATM和IP源于不同的技術(shù)團(tuán)體和基礎(chǔ),有著各自的應(yīng)用。IP的目的是以不確定的狀態(tài)將分組發(fā)送到目的地,它是非連接的,沒有服務(wù)質(zhì)量的保證;而ATM的目的是提供有保證的綜合業(yè)務(wù),是面向連接的,基于快速的固定長度信元的交換。ATM和IP的巨大差異使得有效地將二者集成成為難題。
在ATM網(wǎng)絡(luò)中支持IP有兩種不同的模型,這兩種模型以不同的角度看待ATM協(xié)議層和IP的關(guān)系。
第一種是對等模型,在本質(zhì)上將ATM層看作IP的對等層,這種模型建議在ATM網(wǎng)絡(luò)中使用與基于IP的網(wǎng)絡(luò)中相同的地址方案,因此ATM端點(diǎn)將由IP地址來識別,ATM信令將攜帶這樣的地址,且ATM信令的路由也使現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)層路由協(xié)議。因為使用了現(xiàn)有的路由協(xié)議,對等模型就排除了開發(fā)新的ATM路由的需要。對等模型在簡化了端系統(tǒng)地址管理的同時,很大程度上增加了ATM交換機(jī)的復(fù)雜度,因為ATM交換機(jī)必須具有多協(xié)議路由器的功能,支持現(xiàn)有的地址方案和路由協(xié)議。此外,現(xiàn)有的路由協(xié)議是基于當(dāng)前的LAN和WAN開發(fā)的,不能很好地映射到ATM中及使用ATM的服務(wù)質(zhì)量特性。
在目前的解決方案中,IP交換和標(biāo)記交換是基于對等模型的。
另一種模型稱作子網(wǎng)或覆蓋模型,將ATM層與現(xiàn)有協(xié)議分開,定義了全新的地址體系,即現(xiàn)有協(xié)議將運(yùn)行于ATM之上。此覆蓋模型需要定義新的地址體系和相關(guān)的路由協(xié)議,所有的ATM系統(tǒng)需要同時被賦予ATM地址和它要支持的高層協(xié)議地址。ATM地址空間邏輯地與高層協(xié)議的地址空間相分隔,沒有任何相關(guān)性。因此,所有運(yùn)行于ATM子網(wǎng)上的協(xié)議需要某種ATM地址解析協(xié)議以把高層協(xié)議(如IP)地址映射到相應(yīng)的ATM地址。這種將ATM與高層協(xié)議分開的方法允許各自獨(dú)立的開發(fā),在實(shí)用的工程角度這非常重要。
在目前的解決方案中,LANE、MPOA和CLIP是基于覆蓋模型的。
二、LANE
1、如何在傳統(tǒng)LAN上運(yùn)行IP?
在傳統(tǒng)的LAN中,當(dāng)源主機(jī)想給同子網(wǎng)的目的主機(jī)發(fā)送分組時,它檢查其ARP緩存看是否已經(jīng)知道與目的主機(jī)IP地址相聯(lián)系的硬件地址(MAC地址),如果已經(jīng)知道,就把帶有目的主機(jī)的IP地址和MAC地址的分組發(fā)送出去。如果目的MAC地址未知,源主機(jī)就發(fā)送一個ARP請求分組,ARP請求是本地廣播分組,將被子網(wǎng)中所有主機(jī)接收,目的主機(jī)識別到自己的IP地址后,在ARP回應(yīng)分組中回答其MAC地址,源主機(jī)接收到ARP回應(yīng)并把它存到自己的ARP表中,現(xiàn)在源主機(jī)就可以發(fā)送含有正確的目的IP地址和MAC地址的分組了。
2、ATM LAN必須仿真什么功能?
(1)由于傳統(tǒng)LAN是介質(zhì)共享網(wǎng)絡(luò),很容易提供廣播服務(wù)并實(shí)現(xiàn)ARP,ATM網(wǎng)必須模仿這一功能,由BUS(廣播和未知服務(wù)器)實(shí)現(xiàn)。
(2)一般來說,傳統(tǒng)LAN中的每個主機(jī)都有其MAC地址和IP地址,直接連到ATM網(wǎng)的主機(jī)除了具有ATM地址外,也必須有MAC地址和IP地址。
(3)ATM主機(jī)必須提供與MAC協(xié)議給網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議提供的接口服務(wù)相同的服務(wù),如NDIS或ODI類驅(qū)動接口。
3、LANE如何工作?
顧名思義,LANE的功能是在ATM網(wǎng)絡(luò)上仿真LAN,LANE協(xié)議定義了仿真IEEE 802.3以太網(wǎng)或802.5令牌環(huán)網(wǎng)的機(jī)制。LANE協(xié)議定義了與現(xiàn)有LAN給網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)相同的接口,在ATM網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)以相應(yīng)的LAN MAC分組格式封裝。每個ELAN(Emulated LAN)由一組LANE客戶(LEC)和LANE服務(wù)構(gòu)成。LEC還可以是作為ATM主機(jī)代理的網(wǎng)橋和路由器。LE服務(wù)由三個不同的功能實(shí)體構(gòu)成:LAN仿真配置服務(wù)器(LECS)、LAN服務(wù)器(LES)和BUS,這三個服務(wù)實(shí)體可以各自存在,但通常位于同一設(shè)備,例如:LES可以位于ATM交換機(jī)、路由器、網(wǎng)橋和工作站。
下面是LANE中的工作站與另一工作站通信的步驟:
(1)初始化
LEC需要知道LECS的ATM地址并與其建立連接,這通過ILMI或眾所周知(well-known)的LECS地址完成,這個過程中的任何時刻LEC都可以與手工配置的LECS地址建立雙向配置直達(dá)VCC。這個過程中,LEC將獲取該ELAN的LES的ATM地址。
(2)登記
這是LEC給LES提供地址信息,如MAC地址的機(jī)制。此過程中將在LEC和LES之間建立一對連接,即雙向點(diǎn)到點(diǎn)控制直達(dá)VCC,及單向點(diǎn)到多點(diǎn)控制分布VCC。
(3)地址解析
這是LEC從LES學(xué)習(xí)目的站點(diǎn)ATM地址的方法,由ATM地址解析協(xié)議實(shí)現(xiàn),允許LEC建立數(shù)據(jù)直達(dá)VCC以傳送幀。這時在LEC和BUS之間建立雙向點(diǎn)到點(diǎn)組播發(fā)送VCC和單向點(diǎn)到多點(diǎn)組播轉(zhuǎn)發(fā)VCC。
(4)數(shù)據(jù)傳輸
當(dāng)源站點(diǎn)和目的站點(diǎn)等待建立數(shù)據(jù)直達(dá)VCC的過渡時期里,BUS可以把幀轉(zhuǎn)發(fā)給該ELAN中的所有LEC,當(dāng)數(shù)據(jù)直達(dá)VCC建立后,通信就從原來的路由(BUS)切換到新的路由,為了保證幀的順序,信息清空協(xié)議(flush message protocol)被用以通知BUS:在開始使用新的路由傳輸幀時,清空請求被發(fā)送到BUS并轉(zhuǎn)發(fā)到該ELAN中所有LEC,然后不再有幀通過BUS(舊路由),所有幀將通過數(shù)據(jù)直達(dá)VCC(新路由)發(fā)送到目的站點(diǎn)。
需要說明的是:在ATM論壇規(guī)范中描述的上述過程中,并沒有提到從IP地址到MAC地址的解析。下面是傳統(tǒng)LAN的主機(jī)與ATM主機(jī)通信的全過程:
(1)為確定目的站點(diǎn)的MAC地址,源主機(jī)廣播一個含有IP地址的ARP請求,這是任何IP網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)過程,ARP請求到達(dá)傳統(tǒng)LAN上的LAN/ATM網(wǎng)橋。
(2)在LAN/ATM網(wǎng)橋上的LEC將廣播分組通過組播發(fā)送VCC轉(zhuǎn)發(fā)給BUS,BUS通過組播轉(zhuǎn)發(fā)VCC給ELAN中的所有成員發(fā)送ARP請求。
(3)目的站點(diǎn)收到ARP請求并識別出自己的IP地址,作為回應(yīng),它把自己的MAC地址放到ARP回應(yīng)中。因為這還不是到LAN/ATM網(wǎng)橋的直達(dá)VCC,目的站點(diǎn)的LEC把ARP回應(yīng)通過組播發(fā)送VCC發(fā)送給BUS,BUS通過組播發(fā)送VCC將其轉(zhuǎn)發(fā)給LAN/ATM網(wǎng)橋。
(4)LAN/ATM網(wǎng)橋通過傳統(tǒng)LAN把ARP回應(yīng)傳給源主機(jī)。
(5)這時源主機(jī)擁有了目的站點(diǎn)的MAC地址,開始通過LAN傳送數(shù)據(jù)。
(6)網(wǎng)橋通過組播發(fā)送VCC把分組傳給BUS,BUS把分組轉(zhuǎn)發(fā)到目的站點(diǎn)。
(7)同時,LAN/ATM網(wǎng)橋上的LEC通過控制直達(dá)VCC向LES發(fā)送LE-ARP請求,詢問與目的站點(diǎn)的MAC地址相對應(yīng)的ATM地址,如果LES沒有該映射,則通過控制分布VCC向所有LEC發(fā)送LE-ARP請求,目的站點(diǎn)LEC收到該請求后把自己的ATM地址放進(jìn)LE-ARP回應(yīng)并通過控制直達(dá)VCC發(fā)回LES。
(8)源LEC通過控制直達(dá)VCC從LES收到LE-ARP回應(yīng),抽取ATM地址并在源和目的之間建立數(shù)據(jù)直達(dá)VCC。
(9)數(shù)據(jù)直達(dá)VCC建立后,從網(wǎng)橋傳來的分組將通過數(shù)據(jù)直達(dá)VCC傳輸,取代BUS。
4、LANE的優(yōu)點(diǎn)和局限
因為LANE提供與現(xiàn)有MAC協(xié)議給網(wǎng)絡(luò)層提供的驅(qū)動相同的服務(wù)接口,不需要改變該驅(qū)動,這將加速ATM的發(fā)展和應(yīng)用。但是,LANE的功能是使ATM的特性對高層協(xié)議透明,因此它使高層協(xié)議不能利用ATM固有的優(yōu)點(diǎn),尤其是其服務(wù)質(zhì)量保證。新完成的LANE2.0版為ATM端系統(tǒng)間的通信提供局部管理的服務(wù)質(zhì)量,該協(xié)議提供機(jī)制以確定是否支持期望的服務(wù)質(zhì)量。每種局部定義的服務(wù)質(zhì)量可以包含信息以指示以該服務(wù)質(zhì)量建立的VCC是否可以被其他協(xié)議或應(yīng)用所共享。
盡管LANE提供在ATM網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)內(nèi)橋接的有效方式,但子網(wǎng)間的業(yè)務(wù)仍需要通過路由器轉(zhuǎn)發(fā),因此,ATM路由器很可能成為瓶頸,下面談到的MPOA將解決子網(wǎng)間通信的效率問題。
三、CLIP(Classical IP over ATM)
1、原理
為了在ATM網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行IP,IETF采用了邏輯獨(dú)立IP子網(wǎng)(LIS)的概念。象通常的IP子網(wǎng)一樣,一個LIS包含一組連接到單一ATM網(wǎng)絡(luò)的IP節(jié)點(diǎn)(如主機(jī)或路由器),它們屬于同一IP子網(wǎng)。ATM LIS的行為很象傳統(tǒng)的IP子網(wǎng),為了在LIS內(nèi)解析節(jié)點(diǎn)的地址,每個LIS提供一個ATMARP服務(wù)器,該LIS內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)(LIS客戶)被配置以該ATMARP服務(wù)器的ATM地址。當(dāng)LIS中一個節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)時,它首先建立與ATMARP服務(wù)器的連接。一旦ATMARP服務(wù)器檢測到一個新的LIS客戶的連接,它就向該客戶發(fā)送一個反向ARP請求,詢問該節(jié)點(diǎn)的IP地址和ATM地址,并保存在其ATMARP表中。隨后,LIS中的任意想解析目的IP地址的節(jié)點(diǎn)將向該服務(wù)器發(fā)送ATMARP請求,如果地址映射被找到,則服務(wù)器返回ATMARP回應(yīng),否則,它返回一個ATM_NAK響應(yīng)以表示沒有該映射,服務(wù)器定期清除地址映射表,除非客戶對其周期性的反向ARP請求給予響應(yīng)。一旦LIS客戶獲取了與IP地址相對應(yīng)的ATM地址,它就可以與該地址建立連接。分組封裝和地址解析的協(xié)議分別在RFC1483和RFC1577中定義。
然而,因為RFC1577中定義的地址解析協(xié)議保留了主機(jī)對于向子網(wǎng)外站點(diǎn)發(fā)送分組必須經(jīng)過缺省路由器的要求,所以捷徑VCC只能在同一子網(wǎng)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)間建立,否則源站點(diǎn)必須把分組轉(zhuǎn)發(fā)給缺省路由器,即使源、目的站點(diǎn)在同一ATM網(wǎng)絡(luò)內(nèi)也是如此。這樣,ATM路由器就成了瓶頸,且服務(wù)質(zhì)量無法實(shí)現(xiàn)。與LANE相比,RFC1577只支持IP,而不支持其它網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議,如IPX、AppleTalk。此外,CLIP也不支持組播,這也是RFC1577的重要缺點(diǎn)。
2、CLIP的擴(kuò)展
2.1、NHRP(Next Hop Resolution Protocol)
為了在同一ATM網(wǎng)絡(luò)、不同子網(wǎng)間的站點(diǎn)間提供捷徑路由,IETF提出了名為NHRP的協(xié)議,NHRP建立在CLIP模型之上,但是用非廣播多路訪問網(wǎng)絡(luò)(NBMA)的概念取代了LIS的概念,NBMA意味著允許多個設(shè)備連到同一網(wǎng)絡(luò),但可以配置到不同的廣播域,并且支持不同LIS中主機(jī)間的直接通信。幀中繼和X.25就是NBMA網(wǎng)絡(luò)的例子。NHRP用NHS(NHRP服務(wù)器)的概念替換ARP服務(wù)器,每個NHS中含有“下一跳解析”緩存表,其內(nèi)容為與該NHS相關(guān)的所有節(jié)點(diǎn)的IP到ATM的地址映射。節(jié)點(diǎn)配置含NHS的ATM地址,并將自己的ATM地址和IP地址用登記包在NHS登記。協(xié)議處理過程如下:當(dāng)一個節(jié)點(diǎn)想通過NBMA網(wǎng)絡(luò)發(fā)送分組,即需要解析特定的ATM地址時,它生成并向NHS發(fā)送NHRP請求包,這樣的請求以及所有的NHRP信息通過IP包發(fā)送。如果目的站點(diǎn)由該NHS服務(wù),NHS就通過NHS回應(yīng)包返回其地址,否則NHS查找其路由表以決定到達(dá)該目的的下一個NHS并轉(zhuǎn)發(fā)該請求。在下一個NHS處執(zhí)行同樣的算法直到真正知道所請求的映射的NHS,目的節(jié)點(diǎn)返回一個NHRP回應(yīng),以相反的順序經(jīng)過同樣的一系列NHS,到達(dá)請求節(jié)點(diǎn),請求節(jié)點(diǎn)就可以建立一個直接數(shù)據(jù)連接。從而可以越過子網(wǎng)邊界建立ATM VCC,使得子網(wǎng)間可以不通過路由通信。
2.2、 組播
有兩種支持組播的方法。
第一種是通過組播服務(wù)器,所有想發(fā)送組播信息的節(jié)點(diǎn)與之建立點(diǎn)到點(diǎn)的連接,它與所有接收節(jié)點(diǎn)通過點(diǎn)到多點(diǎn)連接相連。組播服務(wù)器通過該點(diǎn)到點(diǎn)連接接收數(shù)據(jù),通過點(diǎn)到多點(diǎn)連接重發(fā)數(shù)據(jù)。這種方法可以用于大型網(wǎng)絡(luò),但組播服務(wù)器可能最終成為瓶頸。
第二種方法稱為組播網(wǎng),該組中每個節(jié)點(diǎn)與其它節(jié)點(diǎn)建立點(diǎn)到多點(diǎn)連接。這樣,所有的節(jié)點(diǎn)都可以向其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送和從它們接收數(shù)據(jù)。對于一個含N個節(jié)點(diǎn)的組來說,將需要N個點(diǎn)到多點(diǎn)連接,不適于含節(jié)點(diǎn)數(shù)目很多的組。
這兩種方法都用于Armitage建議的組播地址解析服務(wù)器(MARS)。MARS服務(wù)于一簇節(jié)點(diǎn),一簇中所有的端系統(tǒng)配置以MARS的ATM地址。當(dāng)一個端系統(tǒng)想向特定的組播群發(fā)信息時,它建立與MARS的連接,發(fā)出MARS_REQUEST信息,MARS返回MARS_MULTI信息,此信息含有該組的組播服務(wù)器的地址或組成員的地址,如果該組支持組播服務(wù)器,請求節(jié)點(diǎn)就建立與該服務(wù)器的連接,將數(shù)據(jù)發(fā)送給該服務(wù)器,由該服務(wù)器將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給組中的節(jié)點(diǎn);在組播網(wǎng)方案中,請求節(jié)點(diǎn)與組中的節(jié)點(diǎn)建立點(diǎn)到多點(diǎn)連接并通過該連接發(fā)送數(shù)據(jù)。
四、MPOA
1、MPOA的原則
MPOA的目的是在LANE環(huán)境中有效地傳輸子網(wǎng)間的unicast數(shù)據(jù)。MPOA集成了LANE和NHRP以保留LANE,同時通過旁路路由器提高子網(wǎng)間通信的效率。MPOA允許網(wǎng)絡(luò)層路由記算和數(shù)據(jù)傳送物理地分離,這稱為虛擬路由。路由計算由位于路由器中的服務(wù)器--即MPS--執(zhí)行,數(shù)據(jù)傳送由邊緣設(shè)備中的客戶--即MPC--執(zhí)行。在入口點(diǎn),MPC檢測通過ELAN傳送給含有MPS的路由器的數(shù)據(jù)流,當(dāng)它發(fā)現(xiàn)能夠旁路當(dāng)前路由路徑的捷徑時,它使用基于NHRP的協(xié)議請求與目的節(jié)點(diǎn)建立捷徑,如果可行,該MPC在其入口表中記錄下該信息,建立捷徑VCC,通過該捷徑VCC發(fā)送幀。對于使用捷徑的分組,MPC從分組中去掉數(shù)據(jù)鏈路層(DLL)封裝。在出口點(diǎn),MPC從其它MPC接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù),對于通過捷徑接收到的幀,該MPC加上適當(dāng)?shù)腄LL封裝把它們傳送給上層協(xié)議。該DLL封裝信息由MPS提供并存貯在出口緩存中。MPS是路由器的邏輯成分,給MPC提供網(wǎng)絡(luò)層轉(zhuǎn)發(fā)信息,它包含NHRP中定義的完整的NHS。MPS與本地NHS和路由功能交互以回答入口MPC的MPOA請求,并給出口MPC提供DLL封裝信息。下面是ELAN內(nèi)和ELAN間通信過程的簡單描述。
ELAN內(nèi)通信從一個MPOA主機(jī)或LAN主機(jī)到同一ELAN的另一MPOA主機(jī)或LAN主機(jī),這些數(shù)據(jù)流使用ELAN做地址解析和數(shù)據(jù)傳輸。ELAN間通信從一個MPOA主機(jī)或LAN主機(jī)到不同ELAN的MPOA主機(jī)或LAN主機(jī),短數(shù)據(jù)流使用缺省的路徑,長數(shù)據(jù)流使用捷徑,缺省的路徑利用ELAN和路由器,捷徑使用LANE和NHRP做地址解析和捷徑。捷徑是這樣工作的:如果源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)不在同一個MPS的管理域,入口MPS將MPOA解析請求翻譯成NHRP解析請求,通過NHRP將該請求轉(zhuǎn)發(fā)給出口MPS,當(dāng)出口MPS收到出口MPC的回應(yīng)后,它生成NHRP解析回應(yīng)并把它發(fā)回給入口MPS,當(dāng)入口MPC得到入口MPS的MPOA解析回應(yīng)后,它與出口MPC之間就可以建立捷徑了。
2、MPOA的優(yōu)點(diǎn)和限制
MPOA從根本上將數(shù)據(jù)傳送和路由計算分開,將功能分布到不同的設(shè)備,從而減少了參與路由計算的設(shè)備數(shù)目和端設(shè)備的復(fù)雜性。它可以以統(tǒng)一的方式支持二層和三層網(wǎng)絡(luò)互連,因此保證了ATM環(huán)境中大規(guī)模的互連。它可以同時有效地處理突發(fā)數(shù)據(jù)和長期的數(shù)據(jù)流,但是,MPOA的復(fù)雜性有很大的爭議。
五、IP交換
IP交換的目的是在快速交換硬件上獲得最有效的IP實(shí)現(xiàn),將非連接的IP和面向連接的ATM的優(yōu)點(diǎn)互補(bǔ)。IP交換是標(biāo)準(zhǔn)的ATM交換加上連接于ATM交換機(jī)端口上的智能的軟件控制器,即IP交換控制器。IP交換機(jī)將數(shù)據(jù)流的初始分組交給標(biāo)準(zhǔn)的路由模塊(IP交換機(jī)的一部分)處理,當(dāng)IP交換機(jī)看到一個流中足夠的分組,認(rèn)為它是長期的,就同相鄰的IP交換機(jī)或邊緣設(shè)備建立流標(biāo)記,后續(xù)的分組就可以高速地標(biāo)記交換,將緩慢的路由模塊旁路。特別的IP交換網(wǎng)關(guān)或邊緣設(shè)備負(fù)責(zé)從非標(biāo)記分組向標(biāo)記分組和分組到ATM數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。每個將現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連到IP交換機(jī)的IP交換網(wǎng)關(guān)或邊緣設(shè)備在啟動時建立一個到IP交換控制器的虛信道作為缺省的轉(zhuǎn)發(fā)信道,從現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接收到分組時,邊緣設(shè)備通過缺省轉(zhuǎn)發(fā)信道將分組傳送給IP交換控制器。IP交換控制器執(zhí)行傳統(tǒng)的路由協(xié)議,如RIP、OSPF和BGP,將分組以正常的方式通過缺省轉(zhuǎn)發(fā)信道轉(zhuǎn)發(fā)給下一個節(jié)點(diǎn),這可能是另一個IP交換機(jī)或邊緣設(shè)備。IP交換控制器還執(zhí)行數(shù)據(jù)流分類,它識別長期的數(shù)據(jù)流,因為這樣的數(shù)據(jù)可以用ATM硬件的cut-through交換來優(yōu)化,其余的通信仍然使用缺省的方式,即點(diǎn)到點(diǎn)的存貯轉(zhuǎn)發(fā)路由。當(dāng)長期的數(shù)據(jù)流被識別,IP交換控制器要求上一節(jié)給之打標(biāo)記,使用新的虛信道,如果源邊緣設(shè)備同意,該數(shù)據(jù)流就通過新的虛信道流向IP交換控制器。下一節(jié)點(diǎn)也執(zhí)行同一動作。當(dāng)該流獨(dú)立使用特殊的輸入信道和輸出信道,IP交換控制器指示交換機(jī)建立適當(dāng)?shù)挠布丝谟成,旁路路由軟件和相關(guān)的處理開支。這個過程繼續(xù)下去,該流的前面幾個分組使從源邊緣設(shè)備到目的邊緣設(shè)備建立直接的連接。此設(shè)計使IP交換機(jī)以僅受交換引擎限制的速率轉(zhuǎn)發(fā)分組。第一代IP交換機(jī)支持高達(dá)每秒5.3M分組的吞吐量。此外,因為不需要將ATM信元封裝到中介IP交換機(jī)的IP分組中,IP網(wǎng)中的吞吐量也得到了優(yōu)化。
Ipsilon給IETF提出了兩種協(xié)議。通用交換管理協(xié)議(GSMP, RFC1987)允許IP交換機(jī)控制器訪問交換機(jī)硬件并動態(tài)轉(zhuǎn)變交換模式:存貯轉(zhuǎn)發(fā)或cut-through。Ipsilon流量管理協(xié)議(IFMP, RFC1953)用于在邊緣設(shè)備和IP交換控制器間交換控制信息并將IP流與ATM虛信道聯(lián)系起來。IP交換的一個重要特性是流的分類和交換在本地執(zhí)行,而不是基于端到端的基礎(chǔ)上,這保留了IP的非連接本質(zhì),并允許IP交換機(jī)繞過失效節(jié)點(diǎn)路由而不需要從源主機(jī)重新建立通道。此外,流分類使IP交換同樣有效地支持長期和突發(fā)數(shù)據(jù)。然而,IP交換是基于流的,在大型網(wǎng)絡(luò)中其伸縮性是值得質(zhì)疑的,在很大的網(wǎng)絡(luò)中流的數(shù)目可能最終超過可用的虛通道數(shù)。有五家公司正式宣稱支持Ipsilon的IP交換,它們是:Ericsson、General Datacomm、Hitachi America Ltd. 、NEC America Inc. 和DEC Ipsilon。它們試圖使此技術(shù)成為事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)--MPLS。
六、標(biāo)記交換
另一個選擇是Cisco公司的標(biāo)記交換。標(biāo)記交換網(wǎng)絡(luò)包含三個成分:標(biāo)記邊緣路由器、標(biāo)記交換機(jī)和標(biāo)記分發(fā)協(xié)議。標(biāo)記邊緣路由器位于標(biāo)記交換網(wǎng)絡(luò)邊緣的含完整3層功能的路由設(shè)備,它們檢查到來的分組,在轉(zhuǎn)發(fā)給標(biāo)記交換網(wǎng)絡(luò)前打上適當(dāng)?shù)臉?biāo)記,當(dāng)分組退出標(biāo)記交換網(wǎng)絡(luò)時刪去該標(biāo)記。作為具有完整功能的路由器,標(biāo)記邊緣路由器也可應(yīng)用增值的3層服務(wù),如安全、記費(fèi)和QoS分類。標(biāo)記邊緣路由器的能力不需要特別的硬件,它作為Cisco軟件的一個附加特性來實(shí)現(xiàn),原有的路由器可以通過軟件升級具有標(biāo)記邊緣路由器的功能。標(biāo)記交換機(jī)是標(biāo)記交換網(wǎng)絡(luò)的核心。所謂標(biāo)記是短的、固定長度的標(biāo)簽,使標(biāo)記交換機(jī)能用快速的硬件技術(shù)來做簡單快速的表查詢和分組轉(zhuǎn)發(fā)。標(biāo)記可以位于ATM信元的VCI域、IPv6的flow label域或在2層和3層頭信息之間,這使得標(biāo)記交換可用于廣泛的介質(zhì)之上,包括ATM連接、以太網(wǎng)等。標(biāo)記分發(fā)協(xié)議提供了標(biāo)記交換機(jī)和其它標(biāo)記交換機(jī)或標(biāo)記邊緣路由器交換標(biāo)記信息的方法。標(biāo)記邊緣路由器和標(biāo)記交換機(jī)用標(biāo)準(zhǔn)的路由協(xié)議(如BGP、OSPF)建立它們的路由數(shù)據(jù)庫。相鄰的標(biāo)記交換機(jī)和邊緣路由器通過標(biāo)記分發(fā)協(xié)議彼此分發(fā)存貯在標(biāo)記信息庫(TIB)中的標(biāo)記值。
下面是標(biāo)記交換網(wǎng)絡(luò)的基本處理過程。
(1)標(biāo)記邊緣路由器和標(biāo)記交換機(jī)用標(biāo)準(zhǔn)的路由協(xié)議識別路由,它們完全可以與非標(biāo)記交換的路由器互操作。
(2)標(biāo)記邊緣路由器和交換機(jī)通過標(biāo)記分發(fā)協(xié)議給用標(biāo)準(zhǔn)路由協(xié)議生成的路由表賦以標(biāo)記信息并分發(fā),標(biāo)記邊緣路由器接收標(biāo)記分發(fā)協(xié)議信息并建立轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)庫。
(3)當(dāng)標(biāo)記邊緣路由器收到需要通過標(biāo)記交換網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)的分組,它分析其網(wǎng)絡(luò)層頭信息,執(zhí)行可用的網(wǎng)絡(luò)層服務(wù),從其路由表中給該分組選擇路由,打上標(biāo)記然后轉(zhuǎn)發(fā)到下一節(jié)點(diǎn)的標(biāo)記交換機(jī)。
(4)標(biāo)記交換機(jī)收到帶標(biāo)記的分組,僅基于標(biāo)記來進(jìn)行交換,而不分析網(wǎng)絡(luò)層頭信息。
(5)分組到達(dá)出口點(diǎn)的標(biāo)記邊緣路由器,標(biāo)記被剝除,然后繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)。
在標(biāo)記交換網(wǎng)絡(luò)中,標(biāo)記分發(fā)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)路由協(xié)議可以用目標(biāo)前綴標(biāo)記算法集合起來,此算法可以在數(shù)據(jù)流穿過網(wǎng)絡(luò)前在TIB中建立標(biāo)記信息。這有兩個意義。一個是流中的所有分組都可以被標(biāo)記交換,即使是突發(fā)短數(shù)據(jù)也是如此;此外它是基于拓?fù)涞,在每個源/目的分配一個標(biāo)簽。而在IP交換中只有長期數(shù)據(jù)流在一定數(shù)目的分組經(jīng)過后才建立捷徑。因此,標(biāo)記交換比基于流的機(jī)制更有效地使用標(biāo)簽,避免了一個一個流的建立過程,這使之具有了公共因特網(wǎng)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)所需要的很好的伸縮性,在公共因特網(wǎng)中,流的數(shù)目是巨大的,其改變速率也是很高的。其他廠商也有類似的機(jī)制,如Cabletron的SFVN(Secure Fast Virtual Networking)、Cascade的IP Navigator、DEC的IP packet switching、Frame Relay Technologies的Framenet Virtual WAN switching和IBM的ARIS(Aggregate Route-based IP Switching)等!
七、結(jié)束語
本文簡單介紹了在ATM網(wǎng)絡(luò)上支持IP的一些方案,這些方案基于這樣的一個假定,即:傳統(tǒng)的LAN和路由器通過ATM網(wǎng)相連,或者說,硬件平臺是ATM網(wǎng),而應(yīng)用是基于IP的。其它內(nèi)容這里不作介紹。
來源:IT168