ATM網(wǎng)與IP網(wǎng)的詳細(xì)講敘手冊(cè)

2019-11-04 20:48:16

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供稿：網(wǎng)友

　　一、ATM網(wǎng)
　　ATM是異步轉(zhuǎn)移模式的英文縮寫。ITU對(duì)ATM的定義是：ATM是一種轉(zhuǎn)移模式。在這種轉(zhuǎn)移模式中，信息被組織成“信元”，來(lái)自某用戶信息的各個(gè)信元不需要周期性地出現(xiàn)。從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，這種轉(zhuǎn)移模式是異步的。這里，“轉(zhuǎn)移模式”是指網(wǎng)絡(luò)中所采用的復(fù)用、交換、傳輸技術(shù)，即信息從一地“轉(zhuǎn)移”到另一地所用的傳遞方式。“異步”是指ATM統(tǒng)計(jì)復(fù)用的性質(zhì)。所以，ATM就是一種在網(wǎng)絡(luò)中以信元為單位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)復(fù)用和交換、傳輸?shù)募夹g(shù)。
　　信元實(shí)際上就是具有固定長(zhǎng)度的分組，信元長(zhǎng)度為53個(gè)字節(jié)，其中5個(gè)字節(jié)是信頭，48個(gè)字節(jié)是信息段，或稱凈荷。信頭包含表示信元去向的邏輯地址、優(yōu)先等級(jí)等控制信息。信息段裝載來(lái)自不同用戶、不同業(yè)務(wù)的信息。任何業(yè)務(wù)的信息都經(jīng)過(guò)切割封裝成統(tǒng)一格式信元。
　　
　　ATM采用異步時(shí)分復(fù)方式（即統(tǒng)計(jì)復(fù)用），將來(lái)自不同信息源的信元匯集到一起，在緩沖器內(nèi)排隊(duì)，隊(duì)列中的信元根據(jù)到達(dá)的先后按優(yōu)先等級(jí)逐個(gè)輸出到傳輸線路上，形成首尾相接的信元流。具有同樣標(biāo)志的信元在傳輸線上并不對(duì)應(yīng)著某個(gè)固定的時(shí)隙，也不是按周期出現(xiàn)的。異步時(shí)分復(fù)用使ATM具有很大的靈活性，任何業(yè)務(wù)都按實(shí)際信息量來(lái)占用資源，使網(wǎng)絡(luò)資源得到最大限度的利用。此外，不論業(yè)務(wù)源的性質(zhì)有多么不同（如速率高低、突發(fā)性大小、質(zhì)量和實(shí)時(shí)性要求如何），網(wǎng)絡(luò)都按同樣的模式來(lái)處理，真正做到完全的業(yè)務(wù)綜合。
　　
　　為了提高處理速度、保證質(zhì)量、降低時(shí)延和信元丟失率，ATM以面向連接的方式工作。通信開(kāi)始時(shí)先建立虛電路，并將虛電路標(biāo)志寫入信頭（即前面說(shuō)的地址信息），網(wǎng)絡(luò)根據(jù)虛電路標(biāo)志將信元送往目的地。虛電路是可以拆除釋放的。在ATM網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)上完成的只是虛電路的交換。為了簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)的控制，ATM將差錯(cuò)控制和流量控制交給終端去做，不需逐段鏈路的差錯(cuò)控制和流量控制。因此，ATM兼顧了分組交換方式統(tǒng)計(jì)復(fù)用、靈活高效和電路交換方式傳輸時(shí)延小、實(shí)時(shí)性好的優(yōu)點(diǎn)。
　　
　　為了保證服務(wù)質(zhì)量、更好地支持各種業(yè)務(wù)，ATM在流量治理、擁塞控制、業(yè)務(wù)分類與結(jié)構(gòu)、支持話音業(yè)務(wù)、交換式虛電路、反復(fù)用技術(shù)等方面開(kāi)展了大量研究工作和取得了許多成果。
　　
　　
　　二、ip網(wǎng)
　　
　　IP 網(wǎng)是基于TCP/IP協(xié)議（傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議）的分組網(wǎng)。嚴(yán)格說(shuō)它并非新技術(shù)。其概念早在1973年就由美國(guó)斯坦福大學(xué)提出，1980年左右研制成功，1983年全部取代ARPA網(wǎng)原來(lái)采用的網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCP，1986年應(yīng)用于美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的NSFnet。
　　
　　TCP/IP是互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)協(xié)議，它規(guī)范了數(shù)據(jù)在網(wǎng)上打包、尋址、選路的標(biāo)準(zhǔn)方法。協(xié)議簡(jiǎn)單靈活，使網(wǎng)絡(luò)資源得到充分利用，代表了網(wǎng)絡(luò)無(wú)連接化和全球?qū)ぶ返拇筅厔?shì)。TCP/IP協(xié)議框架中的IP層對(duì)應(yīng)于OSI參考模型中的網(wǎng)絡(luò)層，完成路由選擇和分組轉(zhuǎn)發(fā)功能。TCP對(duì)應(yīng)于OSI參考模型中的傳送層，完成端到端之間的數(shù)據(jù)收妥確認(rèn)與差錯(cuò)糾正等。
　　
　　IP協(xié)議實(shí)質(zhì)上是一種不需要預(yù)先建立連接，而直接依靠于IP分組報(bào)頭信息決定分組轉(zhuǎn)發(fā)路徑的數(shù)據(jù)協(xié)議。從技術(shù)上講，它具有以下幾大特點(diǎn)：一是分布式結(jié)構(gòu)；二是端到端原則，所有增值功能都在網(wǎng)絡(luò)之外由終端完成；三是IP網(wǎng)可以建立在任何傳輸通道上，可以保證異種網(wǎng)絡(luò)的互通（即IP over Everything）；四是具有統(tǒng)一的尋址體系，網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性強(qiáng)。　　具體講IP網(wǎng)是一個(gè)路由器加專線的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)型網(wǎng)絡(luò)，路由器所承載的是以無(wú)連接模式傳送的不定長(zhǎng)分組。隨著用戶終端性能的提升和要求的增加，對(duì)路由器的要求越來(lái)越高，路由器的性能和吞吐量大大提高。近年來(lái)，IP網(wǎng)為了實(shí)現(xiàn)IP over everything和everything on IP在組網(wǎng)、保證服務(wù)質(zhì)量、協(xié)議開(kāi)發(fā)等方面開(kāi)展了大量研究工作。IP over everything和everything on IP的實(shí)質(zhì)也就是讓IP成為網(wǎng)絡(luò)層的共同語(yǔ)言。
　　
　　
　　三、ATM網(wǎng)與IP網(wǎng)的異同
　　
　　ATM網(wǎng)與IP網(wǎng)的相同點(diǎn)可以說(shuō)只有一個(gè)，那就是均為分組交換技術(shù)。但它們的不同點(diǎn)有很多，如表１所示。其中最要害的不同點(diǎn)恐怕是面向連接和面向無(wú)連接。某種程度上，可以比作鐵路和公路之分。鐵路是面向連接的，例如北京到廣州，只要鐵路信號(hào)往沿路各站一送，道岔一合（類似交換的概念），火車就可以從北京直達(dá)廣州，一路暢通，保證運(yùn)輸質(zhì)量。而公路則不然，卡車從北京到廣州一路要經(jīng)過(guò)許多岔路口，在每個(gè)岔路口都要進(jìn)行選路，遇見(jiàn)道路擁塞時(shí)還要考慮如何繞道走，要是擁塞情況較多時(shí)就會(huì)影響運(yùn)輸，或者時(shí)間延誤，或者貨物受到影響，質(zhì)量得不到保證。這就是無(wú)連接的情況。火車的車皮都是固定長(zhǎng)度的，要排列好才能發(fā)（類似復(fù)用的概念），而卡車可長(zhǎng)可短，在每個(gè)岔路口每輛卡車都按地址單獨(dú)發(fā)出（類似選路轉(zhuǎn)發(fā)的概念）。由于ATM和IP的差異，后來(lái)就引起了ATM和IP之爭(zhēng)。
　　
　　中國(guó)的骨干網(wǎng)基本上都是atm 補(bǔ)充ATM的幾個(gè)問(wèn)題:
　　1、局限性：需要對(duì)兩個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行治理和協(xié)調(diào)
　　2、復(fù)雜性：在ATM網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行IP網(wǎng)絡(luò)，不僅增加了復(fù)雜程度，而且加倍治理開(kāi)銷
　　3、難集成性：路由器上的路由+ATM交換機(jī)上的流量工程,“路由ATM交換機(jī)”
　　4、滯后性：IP OVER ATM的接口為OC-12，而線速路由交換機(jī)的接口為OC-48、很快為OC-192
　　5、浪費(fèi)性：2.488Gbps的帶寬浪費(fèi)498Mbps
　　6、有限的擴(kuò)展性：全閉合的ATM PVC網(wǎng)絡(luò)將產(chǎn)生“N2”問(wèn)題，即隨著網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展或設(shè)備的增加，PVC數(shù)量急速增加
　　7、*作的難度性：
　　1）必須將新的PVC映射到物理拓?fù)渖?
　　2）必須努力減小由于新增PVC對(duì)已有PVC的影響
　　3）PVC的數(shù)量急劇增加，將使ATM交換機(jī)的配置和處理能力飽和
　　4）新增PVC時(shí)，必須對(duì)核心部分的每一個(gè)交換機(jī)和路由器進(jìn)行配置
　　8、IGP（內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議如：OSPF）的壓力
　　1）維護(hù)大量對(duì)等的關(guān)系壓力
　　2）“N^2”的鏈接狀態(tài)更新，造成Dijkstra計(jì)算的復(fù)雜性
　　3）IGP對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的難以維護(hù)性
　　9、N平方問(wèn)題：需要建立邏輯子網(wǎng)或ELAN---》假設(shè)某一LIS或ELAN中有N個(gè)成員--》網(wǎng)管設(shè)置：N×（N—1）/2 條VC--》每個(gè)LIS或ELAN內(nèi)的成員有（N—1）個(gè)路由對(duì)等體--》路由信息：N^3-N^4數(shù)量級(jí)（路由協(xié)議的計(jì)算量與邏輯連接或物理連接的關(guān)系為指數(shù)關(guān)系）==》ATM·浪費(fèi)資源 ·大量的建立、維護(hù)和拆除開(kāi)銷 ·高治理成本 ·高復(fù)雜性
　　10、邏輯子網(wǎng)之間的通訊需要路由器，業(yè)務(wù)量大時(shí)，路由器成為瓶頸
　　11、邏輯子網(wǎng)之間的組播由路由器完成。邏輯子網(wǎng)LIS或ELAN內(nèi)的組播可由交換機(jī)完成
　　12、ARP服務(wù)器、NHRP服務(wù)器、LES服務(wù)器、LECS服務(wù)器、BUS服務(wù)器、MPS服務(wù)器、MARS等服務(wù)器主備之間同步問(wèn)題？安全性和可靠性問(wèn)題？服務(wù)器的容量、性能有限
　　13、不能利用ATM的QOS能力只能采取最大努力發(fā)送機(jī)制（Best Effort）不能提供IP的QOS業(yè)務(wù)。在真正的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中無(wú)法實(shí)施ATM的QoS，過(guò)去寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中都是采用核心為ATM、邊緣為以太交換機(jī)，采用LANE提供IP的解決方案。核心為ATM交換機(jī)、用戶接入設(shè)備為以太網(wǎng)交換機(jī)。這樣的網(wǎng)絡(luò)也為用戶提供10/100M以太接入，事實(shí)上最多為一個(gè)48口交換機(jī)提供一個(gè)155M的上行連接，ATM的QoS最多保證到這個(gè)以太交換機(jī)的上行ATM接口，而通過(guò)節(jié)入設(shè)備以太網(wǎng)交換機(jī)接入的用戶無(wú)法得到ATM的QoS服務(wù)。而且因?yàn)橹卫淼膯?wèn)題，ATM網(wǎng)絡(luò)上很多保證優(yōu)化措施寬帶網(wǎng)絡(luò)提供商都沒(méi)有做或者是無(wú)法做。
　　
　　所以現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)倒過(guò)來(lái)了：DWDM、光交換或其它IP技術(shù)為核心、ATM接入網(wǎng)技術(shù)了。ATM網(wǎng)絡(luò)帶DDN、FR網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)可以實(shí)施保證的QoS，但那提供的是窄帶業(yè)務(wù)。所以ATM成為邊緣的接入網(wǎng)絡(luò)。建設(shè)ATM做接入保證QoS有必要嗎？現(xiàn)在中國(guó)電信最大的問(wèn)題是網(wǎng)絡(luò)太復(fù)雜網(wǎng)間互連造成資源浪費(fèi)嚴(yán)重。

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