深入探讨IP网与ATM网相结合的技术
来源：考试大【考试大：考试专家，成就梦想！】 2008年11月26日
1背景
ATM技术是八十年代末由电信提出的，为实现包括话音、数据和图像在内的各种业务传输的宽带综合数据业务网B-ISDN而发展起来的网络技术。ATM技术的实质是电路交换和分组交换的综合。因此ATM 技术具有很大的灵活性，任何时候都能按实际需要来占用资源;对特定业务，传送速率随信息到达的速率而变化;能够适应任何类型的业务，无论其速率高低、突发性大小、实时性要求和质量要求如何，都能提供满意的服务。ATM最初的思想就希望造就未来通信系统的统一平台，制定ATM规范的ATM论坛一直在通过各种手段向ATM中容纳进新的内容以保证ATM最初的目标。但这样造成ATM技术异常的复杂，标准化的过程缓慢。此外，昂贵的设备价格也是目前困扰ATM技术普及推广的一大因素，因此ATM一般只限于电信级骨干网的建设。
IP技术起源于六十年代，最初只用于计算机局域网的组建。近十年来，随着Internet的快速普及，IP 技术广为流传，已经成为一种事实上的开放系统互联标准。IP技术实质上是一种不需要预先建立连接，而直接依赖于IP分组头信息决定分组转发路径的数据传输技术。IP技术的主要特点是：IP协议是一种网络级互联协议，容易实现异种网络的互联;采用无连接技术，特别适合于电子邮件、信息检索等非实时的短报文通信;具有统一的寻址体系，网络可扩展性强;采用独立服务的模块化结构，可以支持多种不同应用，容易增加新业务。IP技术所具有的最大优势在于，它可以运行在任何介质和网络上，可以保证异种网络的互通，即“IPovereverything”。随着宽带IP技术的发展，包括话音、数据和图像在内的各种业务均能在IP网上进行传输，出现了所谓的“EverythingonIP”的局面，IP业务也即将成为通信业务的主流。但IP技术在发展过程中也遇到了路由器瓶颈、服务质量难以保证等问题的困扰。
ATM和IP都是发展前景良好的技术，但它们在各自的发展过程中都遇到一些问题。如果把这两项技术结合起来，利用ATM网络为IP用户提供高速直达数据链路，即可以充分利用ATM网络的资源优势，发展ATM上的IP用户业务，又可以解决IP网络发展中遇到的问题，进一步推动IP业务的发展。
2IP与ATM结合技术的分类
目前，IP与ATM结合技术主要分为两大类：重叠技术和集成技术。采用重叠技术时，IP层叠加在ATM 层之上，ATM端点使用ATM地址选择协议将IP分组包选择路由。重叠技术的优点是采用标准的ATM论坛/ITU-T的信令标准，与标准的ATM网络及业务兼容;缺点是传送IP包的效率较低。采用集成技术时，ATM层被看作IP层的对等层，ATM端点只需使用IP地址来标识，在ATM网络内使用现有的网络层路由协议为IP分组选择路由，在建立连接时使用非标准的ATM信令协议。采用集成技术时，不需要地址解析协议，但增加了ATM交换机的复杂性，使ATM交换机看起来更像一个多协议的路由器。集成技术的优点是传送IP包的效率比较高，不需要地址解析协议;缺点是与标准的ATM技术融合较为困难。
3重叠技术
重叠技术的实现方式具体来说主要有三种，分别是CIPOA(Classical IP over ATM)、LANE(LAN Emulation)和MPOA(Multi-protocol over ATM)。
3.1CIPOA(ATM上的传统IP技术)
IETF工作组在RFC1483(AAL5上的多协议封装)和RFC1577(ClassicalIPandARPoverATM)两个文件中定义并规范了CIPOA。CIPOA的基本思想是利用IP对低层网络技术的包容能力，在ATM网上支持IP协议。它继承了IP的基本思想，仅把ATM网络看作与以太网、令牌环网等物理子网处于同样地位的一种异形子网。由于CIPOA规范只支持IP协议，所以它适用于只使用IP协议的互联网和局域网。利用该规范，用户可以在ATM网络上直接运行现存的基于IP的网络协议(如TCP、UDP)和基于IP应用协议(如WWW、FTP、NFS等)。CIPOA的协议结构如下所示：
网络层IP
RCF1577
数据链路层RCF1483
ATM层
物理层物理层
CIPOA引入了逻辑IP子网(LIS)的概念，所谓LIS是指根据用户和网络管理者的连接要求，对直接连接到ATM网络的任意主机、路由器进行组合，这种组合形成了一个逻辑的IP子网，其中的主机和路由器可位于网络中的任何地方，即与它们的地理位置无关。不同的LIS相互独立操作和通信，在一个LIS内，IP包可以在点到点的ATM永久虚通道(PVC)和ATM交换虚通道(SVC)上传送，位于两个LIS内的主机间的IP连接需要经过一个路由器。
CIPOA网络的基本工作原理是：在每一个LIS内设有一个地址解析服务器(ARPServer)，负责完成IP 地址和ATM地址的映射功能。当LIS中新增了一个IP主机时，该主机首先利用配置好的地址建立与ATM ARP服务器的连接，ATMARP服务器检测到来自新主机的连接后，向该主机发送反向ARP请求(InARP)，从而获得新增主机的IP地址和ATM地址，并在ATM ARP服务器中的IP地址-ATM地址映射表中进行登记。当一个主机需要向被叫发送IP数据报时，由于它不知道对方的ATM地址，所以首先向ATM ARP 服务器发送ARP请求，获得被叫的ATM地址，再建立到被叫的ATM连接并进行通信。
在重叠技术中，CIPOA技术成熟，实现简单，在LIS上传送的广播业务量很少，网络的资源利用率较高，同时简化了LIS内主机间的通信步骤，改善了时延特性。但两个LIS中的主机间进行通信时需要经过路由器，仍不能完全解决路由器瓶颈问题，并且每个LIS内都配置一个地址解析服务器，将引入额外的时延。此外，CIPOA只限于处理ATM上的IP协议，无法处理其它的网络层协议。
3.2LANE(局域网仿真技术)
ATM论坛定义的局域网仿真(LANE)技术为在ATM网络上传送现有的LAN协议创造了条件。采用ATM局域网仿真技术时，对原局域网用户来说，ATM交换网络的各种功能(如呼叫建立、信元拆装等)都是透明的，原局域网终端的硬件和软件系统不需做任何改动，即可利用ATM网络提供的高速直达数据链路传送LAN协议包。
LAN是对局域网的媒体访问控制子层(MAC层)进行仿真，LANE的协议栈如下所示：
网络层IP、IPX等
LANE
数据链路层RCF1483
ATM层
物理层物理层
由ATM层替代传统LAN的MAC子层，成为物理层和逻辑链路之间的一层，因此局域网逻辑链路层以上的软件可以不做任何改动。LANE可以支持任何局域网的高层协议(如IP,IPX等)。
LANE的服务体系是基于CLIENT/SERVER的查询和响应模型。在一个仿真的局域网络(ELAN)中，需要配置局域网仿真客户机(LEC)、局域网仿真配置服务器(LECS)、局域网仿真服务器(LES)和广播/未知服务器(BUS)。LEC是所仿真的局域网的端系统，它向现有局域网提供MAC层的服务接口，代理原局域网中的所有终端向ATM网络传输数据，完成地址解析，实现整个ELAN中的所有终端间的通信。LECS负责保存仿真局域网中的局域网仿真客户机(LEC)配置信息，并向新安装的LEC发送LES的ATM地址，每个管理域只有一个LECS，它可为一个或多个仿真局域网(ELAN)提供服务。LES负责实现MAC地址与ATM地址的映射功能，每个ELAN只有一个LES，每个LES有一个专有的ATM地址来标识。BUS负责处理广播及未知的MAC地址，在仿真局域网内提供广播和组播传送功能。
LEC是如何与LES进行通信完成地址解析并把用户数据通过ATM数据直达链路传送给另一个真地址解析协议(LE-ARP)请求，询问收端的ATM地址。如果收端已在LES上注册，则LES就在LE-ARP应答中将收端ATM地址返回给发ARP请求转发给ELAN上的所有LEC，收端LEC收到该请求后，就在LE-ARP 应答中将自己的ATM地址返回给LES，再由LES返回就通过ATM SVC呼叫建立到收端的虚连接，并在其上进行数据传送。
LANE对局域网从MAC层进行仿真，屏蔽了网络层以及其上的高层协议，从而使ATM网络可以支持多种协议的传送。这既是它的优点，也是它的缺点。优点是为LAN用户的互连创造了便利条件，缺点是无法利用ATM的多业务及相应的特性，网络层的QOS(如IP协议中的RSVP)也无法对应到ATM交换结构中，同时由于最大帧大长度的限制，网络规模的扩展也受到限制;而且两个ELAN内的用户进行通信时要经过路由器，仍不能完全解决路由器瓶颈问题;最后，一个ELAN目前只能同时仿真一种局域网，不能完成异种局域网的转换问题。
3.3MPOA(ATM上的多种协议技术)
为了克服LANE和CIPOA的局限性，ATM论坛推出了ATM上的多协议规范(MPOA)。MPOA集成了LANE、CIPOA、NHRP和Mars规范的功能，同时还引入了虚拟路由器的概念。MPOA是一个功能强大的网络层路由解决方案，使任何具有MPOA功能的设备都可以和另一台设备通过ATM交换建立直接连接，不必再经过中间的路由器。这种直接跨越ATM网络建立直接连接的技术有时也称为“直通”或“零跳”路由。
MPOA实际上采用了三种互补的技术来构成其基本功能：ATM论坛的局域网仿真(LANE)协议、IETF 的下一跳解析协议(NHRP)以及虚拟路由器的概念。LANE是在ATM上仿真第二层的局域网技术，使得ATM 透明于上层应用，是MPOA的一个内部组成部分，适用于子网内部的通信。NHRP提供了一种扩展的地址解析协议，是基于网络层的寻址技术，允许下一跳的客户在不同的逻辑子网间发送查询，从而允许子网间直接建立ATM连接，让确定的数据流不需使用中间的路由器。虚拟路由器是指将传统路由器的功能分离到网络中各个不同的组成部分中去，也就是说，将网络中一系列设备集合共同完成传统路由器在网络中的功能，从而降低了成本，提高了效率。
MPOA标准模型包括三个部分：边界设备、ATM直连主机和路由服务器。边界设备使用网络层和MAC 层目的地址在传统的局域网与ATM接口间传送数据包，以使传统的局域网能够通过ATM进行高效传输。ATM直连主机具有能够实现多协议信息传输标准功能的ATM网络接口卡，它允许ATM直连主机的相互通信，并允许ATM直连主机通过边界设备与传统局域网进行通信。路由服务器是一组功能的集合体，它既可由作为单个产品实现，也可在现有路由器和交换机中构建，它使用某些路由协议算法和构造响应MPOA 系统的请求。它完成网络层对ATM层地址的映射，对未知的服务器的多路广播以及对网络层、MAC层和ATM地址的维护功能。
MPOA系统规定了具体实现某种功能的逻辑组成部件：MPOA客户(MPC)和MPOA服务器(MPS)，它们可以在不同的硬件配置上实现。
MPC检测通信流，一旦发现就请求MPS为其提供收端的ATM地址，得到该地址后通过SVC呼叫建立到收端的ATM连接，并在其上传送数据;MPS负责维护本地的网络层、MAC层和ATM地址信息以及路由表，MPS处理来自MPC的址解析请求并作出应答，MPS之间通过NHRP进行联络，以解决跨子网的地址解析问题。
MPOA的实质是虚拟路由技术，即使用边界设备完成大部分交换功能，使用路由服务器建立路由表，为边界设备提供路由。它的优点是不仅能在一个子网内建立ATM虚通道连接，而且能够在不同的子网间建立直接的ATM虚通道连接，跨子网的通信不再经过路由器，解决了路由器瓶颈问题。缺点是系统结构比较复杂，具体实现比较困难。缺点是系统结构比较复杂，具体实现比较困难，而且仍存在一些问题需要解决，如基于NHRP协议的地址解析响应时间延迟较大等。
4集成技术
目前有代表性的集成技术主要有三种：IP交换(IPSwitch)技术、标记交换(TagSwitch)技术和多协议标记交换(MPLS)技术。
4.1IP交换(IP Switch)
IP交换是Ipsilon公司提出的专门用于在ATM网络上传送IP分组的技术，它克服了CIPOA的一些缺陷，如在子网之间必须使用传统的路由器，提高了在ATM上传送IP分组的效率。
IP交换机由ATM交换机、IP交换控制器组成，IP交换控制器主要由路由软件和控制软件组成，ATM
交换机的一个ATM接口与IP交换控制器的ATM接口相连，用于控制信号和用户数据的传送。在ATM交换机与IP交换控制器之间使用控制协议为RFC1987通用交换机管理协议(GSMP)，在IP交换机之间使用的协议是RFC1953Ipsilon流管理协议(IFMP)。GSMP是一个多用途的协议，使得IP交换控制器能对ATM交换机进行控制，完成直接ATM交换。它将IP交换控制器设置为主控制器，而把ATM交换机设置为从属被控设备，IP交换控制器利用该协议向ATM交换机发出各种要求，如：建立和释放经过ATM交换机的虚连接，在点到多点连接中增加或删除端点，进行配置信息查询等。IFMP用于在相邻的IP交换机控制器、IP交换网关或支持IFMP的网络接口卡之间的控制数据传送，以便把现有网络或主机接入IP交换网中或实现相应的控制功能。
IP交换网络将用户数据流分为两类：持续时间长、业务量大的用户数据流(如FTP数据、HTTP数据、多媒体音频、视频数据等)和持续时间短、业务量小、呈突发分布的用户数据流(如DNS查询、SMTP数据、SNMP查询等)，对不同类型的流进行不同的处理。IP交换机的工作过程如下：
(1)IP交换机的ATM输入端口从上游节点接收输入业务流，并把这些业务流送往IP交换机控制器中的路由软件进行处理。IP交换机控制器根据输入业务流的TCP或UDP信头中的端口号码进行流分类。持续时间长、业务量大的用户数据流在ATM交换机硬件中直接进行交换;持续时间短、业务量小、呈突发分布的用户数据流通过IP交换控制器中的IP路由软件进行传输，即与传统路由器一样，也是一跳接一跳(hopbyhop)进行存储转发传送。
(2)一旦一个业务流被标识为直接ATM交换，IP交换控制器将要求上游节点把该业务流放在一条新的虚通道上。
(3)如果上游节点同意建立虚通道，则该业务流就在这条虚通道上进行传送。
(4)同时，下游节点也要求IP交换控制器为该业务流建立一条呼出的虚通道。
(5)通过步骤(3)和(4)，该业务流被分离到特定的呼入虚通道和呼出虚通道上。
(6)通过旁路路由，IP交换控制器指示ATM交换机完成直接交换。
IP交换的实质是基于信息流的传输方案，它的特点是对于持续时间长，业务量大的用户数据流，利用ATM虚通道进行传输，因此传输时延小、容量大;而对于持续时间短、业务量小，呈突发分布的用户数据流，使用IP路由软件进行传输，从而节省了建立ATM虚电路的开销，提高了传输效率。IP交换的缺点是只支持IP协议，同时它的效率有赖于具体的用户业务环境，对于大多数是持续时间长、业务量大的用户数据情况下，能获得较高的效率;但对于大多数是持续时间短、业务量小、呈突发分布的用户数据的情况下，IP交换的效率将大幅降低。
4.2标记交换(Tag Switching)
标记交换是Cisco公司提出的一种多层交换技术，它把ATM第二层交换技术和第三层路由技术结合起来，能充分利用ATM的QOS特性、支持多种上层协议，是一种性能比较优越的IP和ATM结合技术。
在标记交换网络中，处于边缘的路由器将每个输入帧的第三层地址映射为简单的标记，然后把帧转化为打了标记的ATM信元;打了标记的信元被映射到虚通道上，在网络核心由ATM交换机进行标记交换，并使用路由器与交换机直连，用于保存标记信息，实现寻找第三层路由的功能;最后，目的地的边缘路由器去掉信元中的标记，把信元转换为帧并将其送往接收用户。
在标记交换网络中的边缘路由器主要根据下列信息对IP包加上标记：
(1)目的地址前缀：以路由表中的路由为基础，允许来自多个源地址的IP包向同一个目的地址发送时共享同一个标记，从而节省了标记资源。
(2)边界路由：对标记交换系统的边缘路由器进行标记分配。在某些情况下，这种技术使用的标记比使用目的地址前缀技术少。
(3)业务量调节：使IP包沿着指定的且与路由算法选择的不同的路径流动，从而允许网络管理人员平衡中继线路上的负荷。
(4)应用业务流：同时考虑IP包的源地址和目的地址，以提供对诸如QOS等特性更精确的控制。
标记交换的关键在于采取基于拓扑结构的选路方式。它使用标记分配协议(TDP)与第三层路由协议，在
标记交换网络的各设备间分发标纪信息，共同建立合适的直通路由。采用此种技术，使得只有在网络拓扑结构发生变化时，才需要使用TDP重新计算节点的标记，从而大幅度地了降低了整个网络的开销。
标记交换的主要优点是：标记交换不依赖于路由过程中使用的特定网络层协议，因此标记交换技术支持不同的路由协议(如OSPE、BGP、OSIISIS等)以及各种网络层协议(如IP、IPX等);标记交换还借助标准的多点广播协议，利用ATM交换机现有的广播硬件支持多点广播功能;另外，通过为不同的服务质量等级分配不同的标记，并在标记交换机中使用排队和缓冲机制加以控制，使得标记交换可以保证具有一定服务质量要求的用户数据的传送;在网络内部，标记交换机按照信元上的标记进行寻路，不再依赖于特定的第三层地址(如IP地址)，使得网络的分级组织容易实现，网络的扩展能力较强。标记交换技术实际上已将ATM 交换机用作多协议路由器，从而形成了更加统一的网络模型并增加了网络间配置的共同性。
标记交换虽然有很多优点，但由于标记交换是Cisco的专有技术，要求网络中端到端都有Cisco的设备才能完成通信，推广使用受到了限制。
4.3MPLS(多协议标记交换)
近来MPLS越来越引起人们的关注，人们普遍看好MPLS在广域网中的应用。作为一种ATM与IP相结合的技术，MPLS是在标记交换的基础上发展而来，并正成为集成技术的标准模型。目前，IETF已制定了MPLS标准草案。
MPLS网络由核心部分的标签交换路由器(LSR)和边缘部分的标签边缘路由(LER组成)。LER位于ATM 骨干网络的边缘并作为MPLS的入口/出口路由器。LER执行全部的第三层功能;运行标签分发协议(LDP)，实现标签的分配、绑定功能。LSR执行的标准交换可以看作ATM交换机和传统路由器的结合，具有第三层转发分组和第二层交换分组的功能。
MPLS的基本思想是采用标记交换的机理，是一种基于拓扑结构的选路机制，MPLS网络的工作过程一般包括以下4个步骤：
(1)使用现有的路由协议，例如OSPF、IGRP等建立到终点网路的连接，同时使用LDP完成标签到终点网路的映射。
(2)输入端LER接收到分组，完成第三层功能，并对分组进行标签粘贴。
(3)LSR对带有标签的分组不再进行任何第三层处理，只依据分组上的标签进行交换。
(4)由输出端的LER去掉标签，并传送分组给终端用户。
MPLS的主要特点是：MPLS在网络中的分组转发是基于定长标签，由此简化了转发机制，使得转发路由器容量很容易扩展;充分采用原有的IP路由，在此基础上加以改进，保证了MPLS网络路由的灵活性;采用ATM的高效传输变换方式，抛弃了复杂的ATM信令，无缝地将IP技术的优点融合到ATM高效硬件转发中;MPLS网络的数据传输和路由计算分开，是一种面向连接的传输技术，它同时支持X.25、帧中继、ATM、PPP、SDH、DWDM等，保证了多种网络的互联互通，将各种不同的网络传输技术统一在同一个MPLS平台上，即MPLS垫层;MPLS支持大规模层次化的网络拓扑结构，具有良好的网络扩展性;MPLS的标签合并机制支持不同的数据流的合并传输，提高了网络传输效率;MPLS网络中显示路由的直接使用，使得流量工程的应用变得简单，增强了IP网络流量控制和自愈恢复能力，为支持更多的新业务提供了保障;同时MPLS在保证连接可靠性的条件下取消了专线连接的要求，使得各种新业务可以在基于MPLS的IP
网上实现;MPLS技术进一步促进了网络功能的划分，它将复杂的事务处理推到网络边缘去完成，核心网只负责完成传送功能，这有利于在一个规模庞大的网络中维护IP协议的扩展性;MPLS网络中标签堆的使用将庞大的路由表变得很小，极大地改善了路由扩展能力。
此外，MPLS还具备以下优势：首先是将先进技术迅速转化为实际的应用产品的问题。一方面在于MPLS 在定长标签的严格区配下简化了转发过程，而且这个转发的硬件基础是便宜、成熟的ATM交换技术，这大大减少了设备制造商的研发投资，加快了MPLS设备的面市时间和产品的成熟稳定性。另一方面由于MPLS将路由与分组转发从IP网中分离开来，这使得在MPLS网中可以通过修正转发方法来推动路由技术的演进，新的路由技术可以在不间断网络运行的情况下直接应用到网络中，而不必改动现有路由器上的转发技术，这是目前的各种网络技术不易做到的。其次，MPLS简化了ATM与IP的集成技术，推动了它们
的统一，从而起到平衡用户在ATM和IP网上的巨大投资，消除了现有网络的限制，由此减少了网络维护成本和扩展性问题。总之，MPLS可用于多种链路层技术，做到对下层与上层的多协议，最大限度地兼顾了原有的各种技术，保护了现有投资和网络资源，促进了网络互连互通和网络的融合。
MPLS目前仍有一些问题还在研究之中，如MPLS与PSTN之间信令的转换和交互式通信的平滑性问题;如何将MPLS与光纤传输网(OTN)、DWDM技术结合起来，实现交叉连接与标签交换的统一;MPLS的组播技术和MPLS的网络管理的还需要进一步完善;如何实现MPLS到桌面的应用;如何将MPLS技术引入到无线网络中等。
综上所述，交换功能与路由功能的结合是当网络技术发展的一种趋势。ATM技术与IP技术为目前两大最优秀的网络技术，必将不断融合，终实现统一。来源
5.3IP交换 5.3.1 IP交换基本概念 IP交换技术最初由Ipsilon公司于1996年提出，也称为第三层交换技术、多层交换技术、高速路由技术等。其实，这是一种利用第三层协议中的信息来加强第二层交换功能的机制。因为IP不是唯一需要考虑的协议，把它称为多层交换技术更贴切些。 IP交换机可看作是IP路由器和ATM交换机的组合，其中ATM交换机去除了ATM信令和协议，并受IP路由器控制。IP交换可提供两种信息传送方式：一种是ATM交换，另一种是基于逐跳(hop-by-hop)方式的传统IP交换。采用何种方式取决于数据流的类型，对于连续的、业务量大的数据流采用ATM交换；对于持续时间短、业务量小的数据流采用传统IP传输技术。 IP交换技术主要有： Ipsilon IP交换：改进ATM交换机，去除ATM控制器中的信令和协议，加上IP交换控制器，与ATM交换机通信。该技术适用于机构内部的LAN 和校园网。 Cisco标签交换：给数据包贴上标签，此标签在交换节点读出，判断包传送路径。该技术适用于大型网络和Internet。
3Com快速IP交换(Fast IP)：侧重数据策略管理、优先原则和服务质量。Fast IP协议保证实时音频或视频数据流能得到所需的带宽。 Fast IP支持其它协议(如IPX)，可以运行在除ATM外的其它交换环境中。客户机需要有设置优先等级的软件。 IBM聚类基于路由的IP交换ARIS(Aggregate Route－ based IP Switching)：与Cisco的标签交换技术相似，包上附上标记，借以穿越交换网。ARIS一般用于ATM网，也可扩展到其它交换技术。边界设备是进入ATM交换环境的入口，含有第三层路由映射到第二层虚电路的路由表。允许ATM网同一端两台以上的计算机通过一条虚电路发送数据，从而减少网络流量。 基于ATM的多协议MPOA(MultiProtocol Over ATM)：ATM论坛提出的一种规范。经源客户机请求，路由服务器执行路由计算后给出最佳传输路径。然后建立一条交换虚电路，即可越过子网边界，不用再做路由选择。 5.3.2 IP交换协议 IP交换机使用了两种协议：通用交换机管理协议GSMP(General Switch Management Protocol)和Iplison流管理协议IFMP(Ipsilon Flow Management Protocol)。GSMP (RFC 1987/2297)用在IP交换控制器中，完成控制ATM交换的功能。IFMP (RFC 1953)用于IP交换机、IP网关或IP主机中，它把现有网络或主机接入到由IP交换机组成的IP交换网中，用来控制数据传送。
程控交换机曾经是个很受欢迎的通信设备，因为有了它，电话进入了各个企业，人们的通信变得更流畅。这几年传统电缆被光纤取代，传统通信逐渐淡化，传统的程控交换机市场份额逐渐减少，慢慢被新型的IP软交换语音所取代。 那么什么是软交换呢？软交换就是利用软件技术，通过光纤网络，进行语音传输的一种技术。软交换可以安装在任何服务器上，像软件一样进行安装，需要有标准的通信协议，例如SIP语音协议；软交换采用模块化的方式，可以和IAD 语音网关通过IP网络连接，通过IAD网关上行通过IP方式和软交换服务器进行IP连接，下行可以出模拟电话线，接入传统的模拟话机。或者可以利用IP话机，直接通过IP网络注册到软交换服务器。 IAD+传统话机和IP话机这两种方式我们如何选择呢？这主要看我们软交换的综合布线方案，如果我们软交换综合布线有电话线的设计，那么可以采用IAD+传统话机的方式，将IAD部署在楼层机房，减少布线的距离，降低成本。如果我们综合布线的方案采用全部网线的方式，我们可以完全不用电话线，通过
IP话机的方式进行安装部署，直接通过网络和软交换进行连接。 软交换选择哪种方式？主要还是看客户的预算和最终想要的效果。软交换除了IP化，在组网和终端接入上有很大优势外。在增值应用和信息化扩展方面也有很多传统程控机不具备的优势。例如软交换可以和客户现有信息化系统进行对接，可以通过手机APP和PC端软件实现软电话功能（软电话就是通过软件客户端代理传统固话功能）。可以这么说，软交换是实现统一通信、融合通信的必备基础。 在科技高速发展的现代社会，IP软交换系统逐渐进入了各大企业，在一定程度上取代了传统的系统。如果说有企业主需要这类系统，建议找专业的公司安装。
IP路由与交换技术 实训 考 核 报 告 班级：13网络工程 学号：20* 姓名：李*
一、需求说明 XX公司组建公司网络，公司有总部和分部两个地区。总部主要有人事部，生产部，销售部，财务部、经理办公室和公司服务器，分部主要有销售部和财务部。根据规划，公司总部和分部已经从ISP获取了公网地址，要求规划和设计公司网络，并用现有设备模拟公司环境，完成规划和设计、实施、验收和报告文档，具体要求如下： 1、给出公司网络拓扑设计，公司网络设计要求有一定稳定性和可靠性； 2、规划各部门的IP、设备IP和互联IP； 3、为了安全财务部门主机只能经理办公室可以访问，并且财务部门主机不能访问外网； 4、公司服务器需要被外网用户访问，公司总部和分部除了财务部门外其余部门均可访 问外网； 5、利用现有设备完成公司网络拓扑搭建，并完成实施和验收； 6、写出规划和设计方案参与公司网络建设项目的投标。 二、规划设计（截图并附带文字说明） 括扑图： 规划： IP地址空间的分配，与网络拓扑层次结构相适应，既要有效地利用地址空间，又要体现出网络的可扩展性、灵活性和层次性，同时能
满足路由协议的要求，以便于网络中的路由聚类，减少路由器中路由表的长度，减少对路由器CPU、内存的消耗，提高路由算法的效率，加快路由变化的收敛速度，同时还有考虑到网络地址的可管理性。 IP地址分配尽量分配连续的IP地址空间；相同的业务和功能尽量分配连续的IP地址空间，有利于路由聚合以及安全控制。 总公司内： 人事部（IP：192.168.10.2~253 网关：192.168.10.254 子网掩码：24） 生产部（IP：192.168.20. .2~253网关：192.168.20.254 子网掩码：24） 销售部（IP：192.168.30. .2~253网关：192.168.30.254 子网掩码：24） 财务部（IP：192.168.40. .2~253网关：192.168.40.254 子网掩码：24） 经理办公室（IP：192.168.1. .2~253网关：192.168. 1.254子网掩码：24） 公司服务器（IP：192.168.2. .2~253网关：192.168.2.254 子网掩码：24） 分公司内： 销售部（IP：192.168.50. .2~253 网关：192.168.50.254 子网掩码：24） 财务部（IP：192.168.60. .2~253网关：192.168.60.254 子网掩码：24） 外网主机：（IP：200.0.0.0 网关：200.0.0.254 子网掩码：24） 外网客户机（IP：200.0.0.2~253 网关：200.0.0.254子网掩码：24） 路由器： AR1（g0/0/0 10.0.0.1 24，g0/0/1 20.0.0.1 24） AR2（g0/0/0 40.0.0.1 24，g0/0/1 20.0.0.2 24，g0/0/2 30.0.0.1 24） AR3（g0/0/0 192.168.50.254 24 g0/0/1 192.168.60.254 24，g0/0/2 50.0.0.1 24） AR4（g0/0/0 100.0.0.2 24，g0/0/1 200.0.0.254 24， 交换机： LSW1（vlanif 10 ip 192.168.10.254 24，vlanif 20 192.168.20.254 24，vlanif 100 ip 10.0.0.2 24） LSW2（vlanif 30 ip 192.168.30.254 24，vlanif 40 ip 192.168.40.254 24，vlanif 100 ip 30.0.0.2 24） 采用动态路由协议rip，用于自治系统（AS）内的路由信息的传递。 使用vlan协议对逻辑上的设备和用户，这些设备和用户并不受物理位置的限制，可以根据功能、部门及应用等因素将它们组织起来，
深入探讨IP网与ATM网相结合的技术 来源：考试大【考试大：考试专家，成就梦想！】 2008年11月26日 1背景 ATM技术是八十年代末由电信提出的，为实现包括话音、数据和图像在内的各种业务传输的宽带综合数据业务网B-ISDN而发展起来的网络技术。ATM技术的实质是电路交换和分组交换的综合。因此ATM 技术具有很大的灵活性，任何时候都能按实际需要来占用资源;对特定业务，传送速率随信息到达的速率而变化;能够适应任何类型的业务，无论其速率高低、突发性大小、实时性要求和质量要求如何，都能提供满意的服务。ATM最初的思想就希望造就未来通信系统的统一平台，制定ATM规范的ATM论坛一直在通过各种手段向ATM中容纳进新的内容以保证ATM最初的目标。但这样造成ATM技术异常的复杂，标准化的过程缓慢。此外，昂贵的设备价格也是目前困扰ATM技术普及推广的一大因素，因此ATM一般只限于电信级骨干网的建设。 IP技术起源于六十年代，最初只用于计算机局域网的组建。近十年来，随着Internet的快速普及，IP 技术广为流传，已经成为一种事实上的开放系统互联标准。IP技术实质上是一种不需要预先建立连接，而直接依赖于IP分组头信息决定分组转发路径的数据传输技术。IP技术的主要特点是：IP协议是一种网络级互联协议，容易实现异种网络的互联;采用无连接技术，特别适合于电子邮件、信息检索等非实时的短报文通信;具有统一的寻址体系，网络可扩展性强;采用独立服务的模块化结构，可以支持多种不同应用，容易增加新业务。IP技术所具有的最大优势在于，它可以运行在任何介质和网络上，可以保证异种网络的互通，即“IPovereverything”。随着宽带IP技术的发展，包括话音、数据和图像在内的各种业务均能在IP网上进行传输，出现了所谓的“EverythingonIP”的局面，IP业务也即将成为通信业务的主流。但IP技术在发展过程中也遇到了路由器瓶颈、服务质量难以保证等问题的困扰。 ATM和IP都是发展前景良好的技术，但它们在各自的发展过程中都遇到一些问题。如果把这两项技术结合起来，利用ATM网络为IP用户提供高速直达数据链路，即可以充分利用ATM网络的资源优势，发展ATM上的IP用户业务，又可以解决IP网络发展中遇到的问题，进一步推动IP业务的发展。 2IP与ATM结合技术的分类 目前，IP与ATM结合技术主要分为两大类：重叠技术和集成技术。采用重叠技术时，IP层叠加在ATM 层之上，ATM端点使用ATM地址选择协议将IP分组包选择路由。重叠技术的优点是采用标准的ATM论坛/ITU-T的信令标准，与标准的ATM网络及业务兼容;缺点是传送IP包的效率较低。采用集成技术时，ATM层被看作IP层的对等层，ATM端点只需使用IP地址来标识，在ATM网络内使用现有的网络层路由协议为IP分组选择路由，在建立连接时使用非标准的ATM信令协议。采用集成技术时，不需要地址解析协议，但增加了ATM交换机的复杂性，使ATM交换机看起来更像一个多协议的路由器。集成技术的优点是传送IP包的效率比较高，不需要地址解析协议;缺点是与标准的ATM技术融合较为困难。 3重叠技术 重叠技术的实现方式具体来说主要有三种，分别是CIPOA(Classical IP over ATM)、LANE(LAN Emulation)和MPOA(Multi-protocol over ATM)。 3.1CIPOA(ATM上的传统IP技术) IETF工作组在RFC1483(AAL5上的多协议封装)和RFC1577(ClassicalIPandARPoverATM)两个文件中定义并规范了CIPOA。CIPOA的基本思想是利用IP对低层网络技术的包容能力，在ATM网上支持IP协议。它继承了IP的基本思想，仅把ATM网络看作与以太网、令牌环网等物理子网处于同样地位的一种异形子网。由于CIPOA规范只支持IP协议，所以它适用于只使用IP协议的互联网和局域网。利用该规范，用户可以在ATM网络上直接运行现存的基于IP的网络协议(如TCP、UDP)和基于IP应用协议(如WWW、FTP、NFS等)。CIPOA的协议结构如下所示： 网络层IP RCF1577
路由与交换技术实验报告
IPv6配置 1.实验目的 （1）掌握IPv6的基本地址结构和配置 （2）掌握IPv6路由协议的配置 （3）掌握查看相关配置命令 （4）掌握IPv6和IPv4通信的基本配置 2．实验内容 （1）IPv6的两种地址配置方法 （2）RIPng路由协议的配置 （3）客户端IPv6的安装 （4）IPv6和IPv4的双协议栈配置 3.实验原理 IPv6（Internet Protocol V ersion6）是IETF设计的用于替代现行版本IP协议——IPv4的下一代IP协议。 在路由器上启用IPv6需执行两个基本步骤。首先必须在路由器上启用IPv6流量转发，然后必须配置需要使用IPv6的各接口。 在默认情况下，CISCO路由器会禁用IPv6流量转发。要启用接口之间的IPv6流量转发，必须配置全局命令ipv6 unicast-routing。Ipv6 address命令可以配置全局IPv6地址。给接口指定地址时，会自动配置本地链路地址。必须指定完整的128位IPv6地址，或者通过使用eui-64选项指定使用64位前缀。 在IPv6中配置支持的路由协议时，必须创建路由进程，在接口上启用路由进程，并针对特定网络定制路由协议，如配置路由器运行IPv6 RIP之前，使用ipv 6unicast-routing全局配置命令全局性地启用IPv6，并在所有要启用IPv6 RIP的接口上启用IPv6。要在路由器上启用RIPng路由，使用ipv6 router ripname全局配置命令。name参数表示RIP进程。此后，在参与接口上配置RIPng时会用到此进程名称。 RIPng不适用network命令来标示哪些接口应当运行RIPng，而是在接口配置模式下，使用ipv6 rip name enable命令在接口上启用RIPng。name参数必须与ipv6 router rip命令中的名称参数匹配。 4.实验环境与网络拓扑 Ipv6实验拓扑网络如图所示。 5.实验步骤
《IP交换与路由》课程学习报告 姓名： 学号： 班级： 日期:2015年7月7日
路由与交换技术 吴宗贵 （湖北省武汉市洪山区中国地质大学430007） 摘要：文章介绍了交换系统的历史变革，并分析总结了历史上具有代表性交换技术的优缺点。并且分析了IP交换技术的起源和分类。还剖析了MPLS体系的结构，以及其在网络工程应用的现状。最后还分析了下一代互联网交换技术的发展趋势。 关键字：路由技术；交换技术；IP交换；MPLS；互联网； Routing and switching technology Wu Zong-gui (WuHan city Hongshan District Hubei ProvineChina University of Geosciences,430007) Abstract:This paper introduces the history of the exchange system, and analyzes the advantages and disadvantages of the representative exchange technology.And emphatically analyzes the origin and the classification of IP exchange technology.The structure of MPLS system and its application in network engineering are also analyzed. Finally, the development trend of the next generation Internet exchange technology is analyzed. Keywords：Routing technology;Exchange technology;IP exchange;Internet; 互联网技术的快速发展对基础网络设施提出了更高的要求，IPTV业务、网络视频和IP电话等业务要求对网络带宽和QoS必须提供保证；P2P业务、泛滥的垃圾邮件也在不停地消耗着带宽并影响正常业务的QoS指标。为了满足用户对日益增长的带宽和业务的需求。运营商和设备制造商就必须对规模日益扩大的 IP承载网络和日益成熟发展的路由交换技术设备进行严格的测试，以保证高容量、高性能和高速率IP承载网的发展需求。最新路由交换技术发展，使传统的路由表容量测试、交换转发能力测试甚至振荡测试等测试内容已经不能满足容量大、性能高和功能丰富路由交换技术的测试要求。 1.交换技术 经编码后的数据在通信线路上进行传输的最简单形式是在两个互连的设备之间直接进行数据通信,但是,直接连接两个设备往往是不现实的,常常是通过有蹭节点的网络来把数据从源地点发送到目的地点,以此实现通信.这些蹭节点并不关心数据内容,而是提供一个交换设备,使数据从一个节点传到另一个节点直至到达目的地为止。通常将希望通信的一批设备称为网络站,而将提供通信的一批设备称为节点.这些节点以某种方式用传输链路相互连接起来.每个传输链路都连接到一个节点上去,把节点集称为通信网络.如果所连接的设备是计算机和终端的话,那么节点集加上一些传输链路就构成计算机网络。 1.1电路交换技术 公众电话网（PSTN网）和移动网（包括GSM网和CDMA网）采用的都是电路交换技术，它的基本特点是采用面向连接的方式，在双方进行通信之前，需要为通信双方分配一条具有固定带宽的通信电路，通信双方在通信过程中将一直占用所分配的资源，直到
IP交换与路由技术 实验讲义
目录 实验一口令和主机名设置 (1) 实验二利用SVI实现不同VLAN通信 (4) 实验三利用路由器子接口不同VLAN跨交换机通信 (7) 实验四不同VLAN跨交换机通信和VTP协议 (11) 实验五RIPv2的配置及其对变长子网的支持 (17) 实验六将直连路由和静态路由引入到动态路由 (22) 实验七RIPV2水平分割和定时器配置 (24) 实验八RIP的被动接口与单播更新 (29) 实验九不同版本RIP共享配置 (32) 实验十EIGRP基本配置及负载均衡 (35) 实验十一路由器广域网PPP协议的封装 (40) 实验十二配置和校验PAP身份验证和CHAP身份验证 (42) 实验十三帧中继基本配置 (45) 实验十四多点访问帧中继配置 (48) 实验十五帧中继上的RIP (51) 实验十六路由器热备份 (57) 实验十七访问控制列表 (60) 综合实验 (63)
1 实验一口令和主机名设置 【实验目的】 通过本实验，读者可掌握以下技能：1.配置交换机的口令和主机名；2.配置远程登录交换机。【实验拓扑】 【实验要求】 对交换机的口令和主机名进行配置，并配置可以通过telnet 远程登录到交换机。【实验步骤】 1.登陆交换机，进行如下设置：switch>en password:；初始密码为空，直接回车switch#conf t ；进入全局配置模式switch(config)#hostname swa ；设置交换机名swa(config)#enable secret aaa ；设置特权加密口令为aaa swa(config)#enable password aax ；设置特权非密口令为aax swa(config)#line console 0；进入控制台口(Rs232)状态swa(config-line)#login ；允许登录swa(config-line)#password aa ；设置登录口令aa swa(config-line)#line vty 04；进入虚拟终端virtual tty swa(config-line)#login ；允许登录swa(config-line)#password a ；设置登录口令a swa(config-line)#exit ；返回上一层swa(config)#exit ；返回上一层 2.查看配置信息 swa#show running-config ；查看配置信息
IP交换 前言 ATM具有高带宽、快速交换和提供可靠服务质量保证的特点，Internet的迅速发展和普及使得IP成为计算机网络应用环境的既成标准和开放系统平台。宽带网络的发展方向是把最先进的ATM交换技术和最普及的IP技术融合起来，因此产生了一系列新的交换技术，如IP交换、标记交换、IPOA及MPLS等，这里将ATM交换技术与IP技术融合产生的这一类交换技术称为IP交换技术。 1.IP交换概念 IP交换(IP Switch)是Ipsilon公司开发的一种高效的IP over ATM技术。它只对数据流的第一个数据包进行路由地址处理，按路由转发，随后按以计算的路由在ATM网上建立虚电路VC。以后的数据包沿着VC以直通(Cut-Through)方式进行传输，不再经过路由器，从而将数据包的转发速度提高到第2层交换机的速度。 IP交换的核心思想就是对用户业务流进行分类。对持续时间长、业务量大、实时性要求较高的用户业务数据流直接进行交换传输，用ATM虚电路来传输;对持续时间短、业务量小、突发性强的用户业务数据流，使用传统的分组存储转发方式进行传输。 2.IP交换原理 IP是一种无连接数据包传送协议，用户数据在发送前不需要建立连接，IP数据包由报头和数据两部分组成，报头中有一个全球唯一的目的地址（IP地址），它所经过的每个路由器都要取出这个地址，在路由表中进行匹配找到下一站的出口地址再转发出去，数据包被一站一站地转发，最后到达目的地。这种连接模型不要求特定的链路层，没有接入控制，不能给业务预留资源，所以无法提供任何服务质量保证。IP数据包有可能丢失、失序、延迟等。 从默认信道上传来数据包，要求上游节点在所分配的VC上传送分组，从下游节点收到改向消息，在ATM直通连接上传送分组。 3.IP交换技术 4.IP交换协议
《路由与交换》 姓名：曹礼彬班号：193142 学号：_20141004157___ 院（系）：计算机学院专业：网络工程 2016 年 6 月__8__日
浅谈IP交换技术和ATM交换技术 --发展历史及前景展望 目录 浅谈IP交换技术和ATM交换技术 (2) 第一章IP技术与ATM技术发展历史及融合关系 (3) 第一节IP交换技术 (3) 1.1.1 IP交换技术起源及原理简介 (3) 1.1.2 IP交换工作过程及原理 (4) 1.1.3 IP技术应用 (4) 第二节ATM交换技术起源及原理简介 (5) 1.2.1 ATM技术起源及发展 (5) 1.2.2 ATM交换技术原理 (5) 第二章ATM技术与IP技术的融合 (7) 第二章第一节IP技术与ATM技术融合概念 (7) 2.1.1 IP技术与ATM技术融合模型 (7) 2.1.2 IP交换技术发展现状 (8) 第二章第二节融合的具体实现 (8) 2.2.1 MPLS(多协议标记交换) (8) 2.2.2 标签交换 (10) 标签 (10) 转发等价类 (10) 标签边缘路由器 (10) 标签交换路由器 (11) TIB (11) TDP (11)
工作过程 (11) 第三章结论和前景展望 (12) 第三章第一节NGN (12) 第三章第二节软交换 (13) 1.生成接口 (13) 2.接入能力 (13) 3.支持系统 (13) 第三章第三节结论：针对NGN (13) 【摘要】随着社会科学技术的发展，互联网正在方方面面扮演着不可或缺的角色，并以它自己的方式深刻地影响着各行各业，彻底地改变了人们的生产生活的方式。在互联网领域最为基础的是交换技术，而目前使用最为广泛并且前景最为光明的IP交换技术有着怎样的“前世今生”呢？而作为IP交换技术技术基石的ATM交换技术又拥有着什么样的神奇魅力呢？ 第一章IP技术与ATM技术发展历史及融合关系 第一节IP交换技术 1.1.1 IP交换技术起源及原理简介 1996年美国Ipsilon公司提出了一种专门在ATM网上传送IP分组的技术，称之为IP 交换。IP交换基于IP交换机，可被看作是IP路由器和ATM交换机组合而成，其中的“ATM 交换机”去除了所有的ATM信令和路由协议，并受“IP路由器”的控制。IP交换可以提供两种信息传送方式：一种是ATM交换式传输；另一种是基于hop-by-hop方式的传统IP传输。采用何种方式取决于数据流的类型，对于连接的，业务量大的数据流采用ATM交换式传输，对于持续时间短的，业务量小的数据流采用传统的IP传输技术，IP交换是基于数据流驱动的。总之，IP交换技术就是IP技术与ATM技术的融合。
2020智慧树，知到《TCP-IP路由交换技术》章节测试【完整答案】 智慧树知到《TCP-IP路由交换技术》章节测试答案 第一章 1、网络接口层的代表设备有哪些()? A:集线器 B:路由器 C:交换机 D:HUB 正确答案：集线器,交换机 2、TCP/IP协议参考模型采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。这4层结构从下至上分别是()。 A:网络接口层 B:网络层 C:传输层 D:应用层 正确答案：网络接口层,网络层,传输层,应用层 3、网络层的代表设备有哪些()? A:集线器 B:路由器 C:交换机
D:HUB 正确答案：路由器 4、UDP分别对应于TCP/IP参考模型中的哪一层协议()? A:网络接口层 B:网络层 C:传输层 D:应用层 正确答案：传输层 5、网络层的基本协议有哪些()? A:IP协议 B:ARP协议 C:RARP协议 D:ICMP协议 正确答案：IP协议,ARP协议,RARP协议,ICMP协议 6、IP的主要作用有哪些()? A:标识节点和链路 B:寻址和转发 C:MAC地址映射 D:可以适应各种数据链路 正确答案：标识节点和链路,寻址和转发,可以适应各种数据链路 7、IP数据包由()和()部分组成。 A:IP包头
B:源MAC地址 C:数据 D:目的MAC地址 正确答案：IP包头,数据 8、有三种基于ICMP的简单而广泛使用的应用为()? A:Ping B:Traceroute C:MTU测试 D:TELNET 正确答案：Ping,Traceroute,MTU测试 9、IP地址的4个字节划分为2个部分，一部分用以标明具体的网络段，即();另一部分用以标明具体的节点，即() A:网络标识 B:主机标识 C:IP包头 D:数据 正确答案：网络标识,主机标识 10、人们按照网络规模的大小，把32位地址信息设成()种定位的划分方式 A:3 B:4 C:5