IP交换

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
2.IP交换机组成
IP交换的核心是IP交换机，IP交换机由ATM交换器和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，其中控制软件主要包括流的判别软件、Ipsilon流管理协议IFMP和通用交换机管理协议GSMP。

流的判识软件用于判定数据流，以确定是采用ATM交换式传输还是采用传统IP传输方式；IP交换机之间运行的协议是RFC1953Ipsilon流管理协议IFMP，该协议用于在两个IP 交换机之间传送数据；在ATM交换机与IP交换机控制器之间所使用的控制协议为RFC1987通用交换机管理协议GSMP，该协议允许IP交换机控制器完全控制ATM 交换机，以实现连接管理、端口管理、统计管理、配置管理和事件管理等。

ATM 交换器的一个ATM接口与IP交换机控制器的ATM接口相连接，用于控制信号和用户数据的传送。

ATM交换器实际上就是去掉了ATM高层信令、寻址、选路等软件，并具有GSMP处理功能的ATM交换机。

它们的硬件结构相同，只存在软件上的差异。

2.1IP交换流
IP交换机最大的特点是引入了流的概念。

所谓流，就是一连串可以通过复杂选路功能而相同处理的分组包。

IP交换是基于数据流驱动的。

IP流分为两类：第一类是端口到端口的流，具体格式如图3-33所示，它具有相同源IP地址、目的IP地址、源端口号和目的端口号；第二类是主机到主机的流，如图3-34所示，它具有相同的源IP地址和目的IP地址。

2.1IP交换机工作原理
2.2IP交换机工作过程
3.IP与ATM技术融合
3.1IP与ATM融合方式
3.1.1重叠模型
重叠技术的思想是：IP的路由功能仍由IP路由器来实现，但需要地址解析协议（ARP）实现MAC地址与ATM地址或IP地址与ATM地址的映射。

任何具有MPOA功能的主机或边缘设备都可以和另一设备通过ATM交换直接相连，并由边缘设备完成数据包的交换即第三层交换。

在重叠模型中，IP（三层）运行在ATM （二层）之上，IP选路和ATM选路相互独立，系统需要两种选路协议：IP选路协议和ATM选路协议。

系统中的ATM端点具有两个地址：ATM地址和IP地址，并且具有地址解析功能，支持地址解析协议，以实现MAC地址与ATM地址或IP 地址与ATM地址的映射。

重叠模型使用标准的ATM论坛/ITU-T的信令标准，与标准的ATM网络及业
务兼容。

利用这种模型构建网络不会对IP和ATM双方的技术和设备进行任何改动，只需要在网络的边缘进行协议和地址的转换。

但是这种网络需要维护两个独立的网络拓扑结构、地址重复、路由功能重复，因而网络扩展性不强、不便于管理、IP分组的传输效率较低。

IETF推荐的CIPOA，ATM Forum推荐的LANE和MPOA 等都属于重叠模型。

3.1.2集成模型
在集成模型中，ATM层被看作是IP层的对等层，集成模型将IP层的路由功能与ATM层的交换功能结合起来，使IP网络获得ATM的选路功能，因此该模型也被称作对等模型。

集成模型只使用IP地址和IP选路协议，不使用ATM地址与选路协议，即具有一套地址和一种选路协议，因此也不需要地址解析功能，这种技术传输IP数据包的效率较高。

集成模型通常也采用ATM交换结构，但它不使用ATM 信令，而是采用比ATM信令简单的信令协议来完成连接的建立。

传统的IP分组转发采用无连接方式逐跳转发，选路基于软件查表，采用地址前缀最长匹配算法，速度慢。

集成模型需要另外的控制协议将三层的选路映射为二层的交换连接，变无连接方式为面向连接方式，使用短的标记替代长的IP地址，基于标记进行数据分组的转发，速度快。

集成模型只需一套地址和一种选路协议，不需要地址解析协议，将逐跳转发的信息传送方式变为直通连接的信息传送方式，因而传送IP分组的效率高，但它与标准的ATM融合较为困难。

Ipsilon公司的IP交换、Cisco公司的标记交换、IBM 的ARIS和IETF的MPLS都属于集成模型。