CH08宽带IP

地址解析 QOS保证 计费支持 广播/多播 标准
需要 支持QOS保证 困难 效率低 已标准化
不要 支持QOS保证 容易 效率较高 待标准化
ATM网与IP网络互连的关键问题
如何提高网络的传输效率


传统路由采用不等长表项匹配查找算 法，极大地影响其处理速度。而ATM 网络的交换是通过信元内固定长度的 VPI / VCI翻译实现的，其效率很高。 将IP传统路由技术与“捷径(Shortcut)” 或 “直通(cut-through) ”机制结合， 以提高传统路由器的速度。
流－虚连接的映射策略
IP/ATM网络互连方案采取了不同的 流－虚连接映射策略，从而将特定的流 映射到有限的ATM虚连接上。这些流所 具有的特征，使网络将它们映射到ATM 的虚连接上，提高网络传输的效率。 总体上可以将现有的流－虚连接映射 策略划分成两大模式： (1) 数据驱动模式 (2) 控制驱动模式
流与流的粒度
在IP/ATM网络互连中，流（flow）是 一个经常用到的概念，它在近几年IP研究领 域得到较广泛的应用。 所谓一个流是指一个源站点（或应用进 程）与一个或多个目的站点（或应用进程） 之间的某个数据报（分组）序列。这个数据 报序列全部遵循相同的路径在网络中传播， 并在各路由器上享受相同的服务策略。 可见，流是一个与时间相关的概念。
数据驱动模式（流驱动模式）
这种模式实际上是进一步把流分为两类： • 一类需要“ 捷径 ”，这类流持续时间 较长，传送的分组较多，被称为“长 流”。 • 另一类流持续时间较短，传送的分组 数很少，因而不需要“捷径”映射， 这一类流被称为“短流”。 由于这种模式需要划分消息流，因
控制驱动模式
该模式通过一些控制信息建立捷径， 并将特定的流映射到捷径上。 一般说来，控制驱动模式没有数据 驱动模式那样的流划分过程，而是事先 设定相应的规则，符合这些规则的流被 送往捷径传递。 控制驱动模式目前有： 请求驱动类型 拓扑驱动类型
流存在于无连接的网络中，但是 其特征却与面向连接网络中的连接 （connection ）“ 非常相似 ”，例 如它们都是临时性的概念。 面向连接网络中，连接需要有一 个连接建立过程，而在无连接网络中， 信源和信宿之间的各网络实体识别一 个流也需要一段识别过程。
流的识别
流的识别过程是一个局部事务。各 节点的流识别模块检测数据报的某个特 定字段，以辨别一个信息流，并完成相 应的处理工作。 流识别时所检测的字段则取决于不 同的流识别策略。由于流的识别策略不 同，所形成的流因而具有不同的 粒度 ( granularity )。
数据驱动模式（流驱动模式）
当消息流经过路由器传递时，路由器负 责对每个消息流进行监视，如果一个流传送 的分组数目超过某一门限，则路由器为该流 建立一条“ 捷径 ”，即建立起该流与一条 ATM 虚连接的映射关系。 如果所有经过该路由器传递的消息流所 传递的分组数目均达不到一定的门限值，那 么该路由器将不建立任何流与虚连接的映射 关系。

叠加模型


ATM网络实体既需要有自己独立的 ATM网络地址，也需要有对应的IP网 络地址。ATM地址用于识别ATM站 点 ， ATM 信 令 ， 虚 连 接 （ Virtual Connection）用于传送高层的IP分组； 而IP地址用于识别叠加在ATM网络实 体上的IP逻辑实体。 ATM网络作为整个体系的数据链路层 存在。
常见的流粒度
• 主机粒度：一个流由{源地址}和{目的地 址}两个字段所确定。 • 主机 + 端口粒度：一个流由{源地址，端 口号}和{目的地址，端口号}等４个字段所 确定。 • 应用粒度：一个流由{端口号}所确定。该 端口号为熟知端口，对应于某种特定的应用 类型，如HTTP，DNS。 • 子网粒度：一个流由其 {源地址的网络部 分} 和 {目的地址的网络部分} 所确定。
计算机网络
Computer Networks
第八章 宽带IP技术
南京邮电大学计算机学院 计算机通信教研室
IP业务的发展


近年来，因特网上的主要业务由传统 的文件传送FTP、电子邮件等，转向 多媒体应用丰富的WWW业务；


无论从规模还是流量负荷上，因特网 都一直呈几何级数在增长； IP的飞速发展，Internet用户的指数 增长，已是无需争辩的事实，IP网络 协议的统治地位也已经不可动摇。
ATM 承载 IP业务

网络的多媒体业务和实时业务的需求，要 求网络必须支持高带宽的传输交换能力， 并提供服务质量( QoS )的保障机制；而无 连接的IP只能提供“尽力而为”的服务， 无法提供服务质量保证。 具有高速交换能力和提供QoS的ATM网是 一种仍具潜力的交换技术。 在ATM上承载IP业务，实现IP和ATM的 有效融合，是一种可行的解决方案。
捷径建立机制


所谓 “ 捷径 ”，就是指分组在传送 时的处理过程不再按常规的方式进行， 而是经过一种更为简化的处理过程 （或更短的传送路径）到达目的站点， 从而提高这些分组的传递效率。 所谓捷径建立机制，就是向各网络实 体传播这些预知信息。一旦在信源和 信宿间的各有关网络实体都得到了这 一预知信息，一条捷径就建立起来了。
请求驱动类型
请求驱动类型由高层应用发起建立 某个流与ATM虚连接的映射请求，底层 随即为该流建立一条捷径，所有属于该 流的分组都从虚连接上传递。 高层所发起的映射请求是与其它协 议的协商结果，典型的协议如 QoS 建 立协议—资源预留协议 RSVP。 Resource Reservation Protocol
叠加模型


在叠加模型中，一个实体的ATM地址 和IP地址在逻辑上没有任何联系，所 有在ATM网络上工作的协议必须需要 某种解析( resolution )协议，将高层地 址（例如IP地址）与相应的ATM地址 联系起来。 叠加模型保持了IP体系和ATM网络各 自的独立性，但体系结构复杂，协议 之间的转换降低了系统效率。
传统 IPOA

传统 IP over ATM 模型提供了 IPv4 在ATM网络上的互连方案。 传统 IP over ATM 规范的主要应用， 是在ATM网上支持现在的TCP / IP 协议的网络应用。


Internet 工作组:
• RFC 1483 __ AAL5 多协议封装
• RFC 1577 __ Classical IP / ARP over ATM
IPOA 的基本原理
ATM
ARP Server
LIS 2
ARP Server
路由器
LIS 1
实现IPOA的必要条件
属于同一个逻辑IP子网(LIS)的所有成 员必须配置相同的IP地址和子网掩码； LIS成员均必须直接与ATM网络相连； 所有LIS成员必须拥有通过ATM ARP协 议将IP地址解析为ATM地址的机制；如 果使用的是PVC，则同时也要有使用反 向地址解析协议(IN ATM ARP)将ATM地 址解析为IP地址的机制；
叠加模型和传递模型的比较
叠加模型 技术 互通 IP路由协议 ATM路由协议
修改ATM控制软件
IPOA、LANE、MPOA
传递模型
IP交换、Tag交换、MPLS IP协议与 ATM层集成 置在IP路由器或ATM交换机
IP over ATM 置在路由器 使用
不修改ATM控制软件
不使用ATM路由协议
需修改ATM控制软件
拓扑驱动类型
拓扑驱动类型所采用的控制信息是 第三层路由选择协议，如OSPF或BGP等。 路由器根据路由选择协议所得到的路 由信息建立ATM虚连接，所建立的ATM虚 连接路由与OSPF等协议建立的路由相同。 OSPF等协议具有选择最短通路的算法， 因此依照算法结果建立的ATM虚连接也是 最优（理论上）通路。
请求驱动类型
由于目前具有QoS需求的流比最大努力 投递业务少得多，因此请求驱动类型的虚 连接建立速率要比数据驱动模式的虚连接 建立速率小很多。 该类型的扩展性要强一些，但是它的 缺点也是很明显的。网络中各节点都必须 具有能够处理 RSVP 协议的模块，由于网 络边界设备往往处理能力有限，RSVP模块 的增加将显著增加边界设备的负担，从而 降低网络的接入能力。
常用的捷径建立方式
(1) 利用ATM信令建立源点到目的点的虚连接 由于分组沿虚连接传输时不再需要传统路 由器的处理和转发，因此它可以完全绕开这些 节点。可以证明这类捷径往往比缺省的分组转 发通路要“短”（路径的长短可以是不同的度 量值，例如传输速率，延迟等等，也可以是加 权度量值），MPOA方案采用的就是这种协议 建立方式。
传统 IPOA 的基本原理
设置若干逻辑IP子网(LIS：Logical Internet Subnet )，在 LIS内有地址 解析协议(ARP)服务器。
使用ATM AAL 5在 ATM 网中传送IP数 据报，在同一子网内的主机间可直接进 行通信，保持了传统的IP模型,使用路 由器在子网转发IP数据报。
叠加模型
Classical IPOA ( IP over ATM )
ATM论坛
(ATM Forum)
局域网仿真LANE (LAN Emulaiton ) MPOA
传递模型
因特网工程 任务小组 (IETF)
IP Switching TAG Switching MPLS ( Multi – Protocol Label Switching )
2. 传递模型

传递模型是将ATM单元实体与ATM网络 的地址分配策略和路由选择协议分离，在 网络互连中，ATM网络实体采用与IP协议 完全相同的协议体系和地址分配策略。 在这类互连方案里，ATM实体均以无连接 网络协议的网络地址（如IP地址）识别， 传统无连接网络的路由选择协议（例如 IGP，EGP和OSPF）将取代ATM信令统 一整个互连网络。