ATM網(wǎng)絡(luò)與IP兼容技術(shù)介紹 - 全文

ATM可以提供空前的可伸縮性和性價比，以及對將來的實時業(yè)務(wù)、多媒體業(yè)務(wù)等的支持,ATM將扮演重要的角色。但目前的信息體系，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)。

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交換機的復(fù)雜度，因為ATM交換機必須具有多協(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立的開發(fā)，在實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上運行IP？

在傳統(tǒng)的LAN中，當源主機想給同子網(wǎng)的目的主機發(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)中所有主機接收，目的主機識別到自己的IP地址后，在ARP回應(yīng)分組中回答其MAC地址，源主機接收到ARP回應(yīng)并把它存到自己的ARP表中，現(xiàn)在源主機就可以發(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）實現(xiàn)。
(2)一般來說，傳統(tǒng)LAN中的每個主機都有其MAC地址和IP地址，直接連到ATM網(wǎng)的主機除了具有ATM地址外，也必須有MAC地址和IP地址。
(3)ATM主機必須提供與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主機代理的網(wǎng)橋和路由器。LE服務(wù)由三個不同的功能實體構(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、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地址的機制。此過程中將在LEC和LES之間建立一對連接，即雙向點到點控制直達VCC，及單向點到多點控制分布VCC。
(3)地址解析
這是LEC從LES學(xué)習目的站點ATM地址的方法，由ATM地址解析協(xié)議實現(xiàn)，允許LEC建立數(shù)據(jù)直達VCC以傳送幀。這時在LEC和BUS之間建立雙向點到點組播發(fā)送VCC和單向點到多點組播轉(zhuǎn)發(fā)VCC。
(4)數(shù)據(jù)傳輸
當源站點和目的站點等待建立數(shù)據(jù)直達VCC的過渡時期里，BUS可以把幀轉(zhuǎn)發(fā)給該ELAN中的所有LEC，當數(shù)據(jù)直達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VCC（新路由）發(fā)送到目的站點。

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的主機與ATM主機通信的全過程：

(1)為確定目的站點的MAC地址，源主機廣播一個含有IP地址的ARP請求，這是任何IP網(wǎng)絡(luò)的標準過程，ARP請求到達傳統(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VCC，目的站點的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。
(5)這時源主機擁有了目的站點的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。
(7)同時，LAN/ATM網(wǎng)橋上的LEC通過控制直達VCC向LES發(fā)送LE-ARP請求，詢問與目的站點的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LEC收到該請求后把自己的ATM地址放進LE-ARP回應(yīng)并通過控制直達VCC發(fā)回LES。
(8)源LEC通過控制直達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VCC。
(9)數(shù)據(jù)直達VCC建立后，從網(wǎng)橋傳來的分組將通過數(shù)據(jù)直達VCC傳輸，取代BUS。

4、LANE的優(yōu)點和局限

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，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)上運行IP，IETF采用了邏輯獨立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（如主機或路由器），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(LIS客戶)被配置以該ATMARP服務(wù)器的ATM地址。當LIS中一個節(jié)點出現(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)議保留了主機對于向子網(wǎng)外站點發(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)點間建立，否則源站點必須把分組轉(zhuǎn)發(fā)給缺省路由器，即使源、目的站點在同一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。

2、CLIP的擴展

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)點的IP到ATM的地址映射。節(jié)點配置含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：當一個節(jié)點想通過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，到達請求節(jié)點，請求節(jié)點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)點與之建立點到點的連接，它與所有接收節(jié)點通過點到多點連接相連。組播服務(wù)器通過該點到點連接接收數(shù)據(jù)，通過點到多點連接重發(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)點與其它節(jié)點建立點到多點連接。這樣，所有的節(jié)點都可以向其它節(jié)點發(fā)送和從它們接收數(shù)據(jù)。對于一個含N個節(jié)點的組來說，將需要N個點到多點連接，不適于含節(jié)點數(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，一簇中所有的端系統(tǒng)配置以MARS的ATM地址。當一個端系統(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；在組播網(wǎng)方案中，請求節(jié)點與組中的節(jié)點建立點到多點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，MPC檢測通過ELAN傳送給含有MPS的路由器的數(shù)據(jù)流，當它發(fā)現(xiàn)能夠旁路當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，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?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主機或LAN主機到同一ELAN的另一MPOA主機或LAN主機，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主機或LAN主機到不同ELAN的MPOA主機或LAN主機，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)點和目的節(jié)點不在同一個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實現(xiàn)，將非連接的IP和面向連接的ATM的優(yōu)點互補。IP交換是標準的ATM交換加上連接于ATM交換機端口上的智能的軟件控制器，即IP交換控制器。IP交換機將數(shù)據(jù)流的初始分組交給標準的路由模塊(IP交換機的一部分)處理，當IP交換機看到一個流中足夠的分組，認為它是長期的，就同相鄰的IP交換機或邊緣設(shè)備建立流標記，后續(xù)的分組就可以高速地標記交換，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)備負責從非標記分組向標記分組和分組到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，這可能是另一個IP交換機或邊緣設(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，即點到點的存貯轉(zhuǎn)發(fā)路由。

當長期的數(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)點也執(zhí)行同一動作。當該流獨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建立適當?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交換機支持高達每秒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交換機控制器訪問交換機硬件并動態(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交換機繞過失效節(jié)點路由而不需要從源主機重新建立通道。

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)成為事實上的標準--MPLS。　

六、標記交換

另一個選擇是Cisco公司的標記交換。標記交換網(wǎng)絡(luò)包含三個成分：標記邊緣路由器、標記交換機和標記分發(fā)協(xié)議。

標記邊緣路由器位于標記交換網(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)給標記交換網(wǎng)絡(luò)前打上適當?shù)臉擞洠敺纸M退出標記交換網(wǎng)絡(luò)時刪去該標記。作為具有完整功能的路由器，標記邊緣路由器也可應(yīng)用增值的3層服務(wù)，如安全、記費和QoS分類。標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現(xiàn)，原有的路由器可以通過軟件升級具有標記邊緣路由器的功能。

標記交換機是標記交換網(wǎng)絡(luò)的核心。所謂標記是短的、固定長度的標簽，使標記交換機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。

標記分發(fā)協(xié)議提供了標記交換機和其它標記交換機或標記邊緣路由器交換標記信息的方法。標記邊緣路由器和標記交換機用標準的路由協(xié)議(如BGP、OSPF)建立它們的路由數(shù)據(jù)庫。相鄰的標記交換機和邊緣路由器通過標記分發(fā)協(xié)議彼此分發(fā)存貯在標記信息庫(TIB)中的標記值。

下面是標記交換網(wǎng)絡(luò)的基本處理過程。

(1)標記邊緣路由器和標記交換機用標準的路由協(xié)議識別路由，它們完全可以與非標記交換的路由器互操作。
(2)標記邊緣路由器和交換機通過標記分發(fā)協(xié)議給用標準路由協(xié)議生成的路由表賦以標記信息并分發(fā)，標記邊緣路由器接收標記分發(fā)協(xié)議信息并建立轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)庫。
(3)當標記邊緣路由器收到需要通過標記交換網(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，打上標記然后轉(zhuǎn)發(fā)到下一節(jié)點的標記交換機。
(4)標記交換機收到帶標記的分組，僅基于標記來進行交換，而不分析網(wǎng)絡(luò)層頭信息。
(5)分組到達出口點的標記邊緣路由器，標記被剝除，然后繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)。

在標記交換網(wǎng)絡(luò)中，標記分發(fā)協(xié)議和標準路由協(xié)議可以用目標前綴標記算法集合起來，此算法可以在數(shù)據(jù)流穿過網(wǎng)絡(luò)前在TIB中建立標記信息。這有兩個意義。一個是流中的所有分組都可以被標記交換，即使是突發(fā)短數(shù)據(jù)也是如此；此外它是基于拓撲的，在每個源/目的分配一個標簽。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，標記交換比基于流的機制更有效地使用標簽，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。