ATM网与IP网的详细讲叙手册

2019-11-04 20:48:16

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供稿：网友

　　一、ATM网
　　ATM是异步转移模式的英文缩写。ITU对ATM的定义是：ATM是一种转移模式。在这种转移模式中，信息被组织成“信元”，来自某用户信息的各个信元不需要周期性地出现。从这个意义上来说，这种转移模式是异步的。这里，“转移模式”是指网络中所采用的复用、交换、传输技术，即信息从一地“转移”到另一地所用的传递方式。“异步”是指ATM统计复用的性质。所以，ATM就是一种在网络中以信元为单位进行统计复用和交换、传输的技术。
　　信元实际上就是具有固定长度的分组，信元长度为53个字节，其中5个字节是信头，48个字节是信息段，或称净荷。信头包含表示信元去向的逻辑地址、优先等级等控制信息。信息段装载来自不同用户、不同业务的信息。任何业务的信息都经过切割封装成统一格式信元。
　　
　　ATM采用异步时分复方式（即统计复用），将来自不同信息源的信元汇集到一起，在缓冲器内排队，队列中的信元根据到达的先后按优先等级逐个输出到传输线路上，形成首尾相接的信元流。具有同样标志的信元在传输线上并不对应着某个固定的时隙，也不是按周期出现的。异步时分复用使ATM具有很大的灵活性，任何业务都按实际信息量来占用资源，使网络资源得到最大限度的利用。此外，不论业务源的性质有多么不同（如速率高低、突发性大小、质量和实时性要求如何），网络都按同样的模式来处理，真正做到完全的业务综合。
　　
　　为了提高处理速度、保证质量、降低时延和信元丢失率，ATM以面向连接的方式工作。通信开始时先建立虚电路，并将虚电路标志写入信头（即前面说的地址信息），网络根据虚电路标志将信元送往目的地。虚电路是可以拆除释放的。在ATM网络的节点上完成的只是虚电路的交换。为了简化网络的控制，ATM将差错控制和流量控制交给终端去做，不需逐段链路的差错控制和流量控制。因此，ATM兼顾了分组交换方式统计复用、灵活高效和电路交换方式传输时延小、实时性好的优点。
　　
　　为了保证服务质量、更好地支持各种业务，ATM在流量治理、拥塞控制、业务分类与结构、支持话音业务、交换式虚电路、反复用技术等方面开展了大量研究工作和取得了许多成果。
　　
　　
　　二、ip网
　　
　　IP 网是基于TCP/IP协议（传输控制协议/互联网协议）的分组网。严格说它并非新技术。其概念早在1973年就由美国斯坦福大学提出，1980年左右研制成功，1983年全部取代ARPA网原来采用的网络控制协议NCP，1986年应用于美国国家科学基金会的NSFnet。
　　
　　TCP/IP是互联网的基础协议，它规范了数据在网上打包、寻址、选路的标准方法。协议简单灵活，使网络资源得到充分利用，代表了网络无连接化和全球寻址的大趋势。TCP/IP协议框架中的IP层对应于OSI参考模型中的网络层，完成路由选择和分组转发功能。TCP对应于OSI参考模型中的传送层，完成端到端之间的数据收妥确认与差错纠正等。
　　
　　IP协议实质上是一种不需要预先建立连接，而直接依靠于IP分组报头信息决定分组转发路径的数据协议。从技术上讲，它具有以下几大特点：一是分布式结构；二是端到端原则，所有增值功能都在网络之外由终端完成；三是IP网可以建立在任何传输通道上，可以保证异种网络的互通（即IP over Everything）；四是具有统一的寻址体系，网络可扩展性强。　　具体讲IP网是一个路由器加专线的存储转发型网络，路由器所承载的是以无连接模式传送的不定长分组。随着用户终端性能的提升和要求的增加，对路由器的要求越来越高，路由器的性能和吞吐量大大提高。近年来，IP网为了实现IP over everything和everything on IP在组网、保证服务质量、协议开发等方面开展了大量研究工作。IP over everything和everything on IP的实质也就是让IP成为网络层的共同语言。
　　
　　
　　三、ATM网与IP网的异同
　　
　　ATM网与IP网的相同点可以说只有一个，那就是均为分组交换技术。但它们的不同点有很多，如表１所示。其中最要害的不同点恐怕是面向连接和面向无连接。某种程度上，可以比作铁路和公路之分。铁路是面向连接的，例如北京到广州，只要铁路信号往沿路各站一送，道岔一合（类似交换的概念），火车就可以从北京直达广州，一路畅通，保证运输质量。而公路则不然，卡车从北京到广州一路要经过许多岔路口，在每个岔路口都要进行选路，遇见道路拥塞时还要考虑如何绕道走，要是拥塞情况较多时就会影响运输，或者时间延误，或者货物受到影响，质量得不到保证。这就是无连接的情况。火车的车皮都是固定长度的，要排列好才能发（类似复用的概念），而卡车可长可短，在每个岔路口每辆卡车都按地址单独发出（类似选路转发的概念）。由于ATM和IP的差异，后来就引起了ATM和IP之争。
　　
　　中国的骨干网基本上都是atm 补充ATM的几个问题:
　　1、局限性：需要对两个不同的网络进行治理和协调
　　2、复杂性：在ATM网络上运行IP网络，不仅增加了复杂程度，而且加倍治理开销
　　3、难集成性：路由器上的路由+ATM交换机上的流量工程,“路由ATM交换机”
　　4、滞后性：IP OVER ATM的接口为OC-12，而线速路由交换机的接口为OC-48、很快为OC-192
　　5、浪费性：2.488Gbps的带宽浪费498Mbps
　　6、有限的扩展性：全闭合的ATM PVC网络将产生“N2”问题，即随着网络扩展或设备的增加，PVC数量急速增加
　　7、*作的难度性：
　　1）必须将新的PVC映射到物理拓扑上
　　2）必须努力减小由于新增PVC对已有PVC的影响
　　3）PVC的数量急剧增加，将使ATM交换机的配置和处理能力饱和
　　4）新增PVC时，必须对核心部分的每一个交换机和路由器进行配置
　　8、IGP（内部网关协议如：OSPF）的压力
　　1）维护大量对等的关系压力
　　2）“N^2”的链接状态更新，造成Dijkstra计算的复杂性
　　3）IGP对拓扑结构的难以维护性
　　9、N平方问题：需要建立逻辑子网或ELAN---》假设某一LIS或ELAN中有N个成员--》网管设置：N×（N—1）/2 条VC--》每个LIS或ELAN内的成员有（N—1）个路由对等体--》路由信息：N^3-N^4数量级（路由协议的计算量与逻辑连接或物理连接的关系为指数关系）==》ATM·浪费资源 ·大量的建立、维护和拆除开销 ·高治理成本 ·高复杂性
　　10、逻辑子网之间的通讯需要路由器，业务量大时，路由器成为瓶颈
　　11、逻辑子网之间的组播由路由器完成。逻辑子网LIS或ELAN内的组播可由交换机完成
　　12、ARP服务器、NHRP服务器、LES服务器、LECS服务器、BUS服务器、MPS服务器、MARS等服务器主备之间同步问题？安全性和可靠性问题？服务器的容量、性能有限
　　13、不能利用ATM的QOS能力只能采取最大努力发送机制（Best Effort）不能提供IP的QOS业务。在真正的网络应用中无法实施ATM的QoS，过去宽带网络建设中都是采用核心为ATM、边缘为以太交换机，采用LANE提供IP的解决方案。核心为ATM交换机、用户接入设备为以太网交换机。这样的网络也为用户提供10/100M以太接入，事实上最多为一个48口交换机提供一个155M的上行连接，ATM的QoS最多保证到这个以太交换机的上行ATM接口，而通过节入设备以太网交换机接入的用户无法得到ATM的QoS服务。而且因为治理的问题，ATM网络上很多保证优化措施宽带网络提供商都没有做或者是无法做。
　　
　　所以现在网络模型结构倒过来了：DWDM、光交换或其它IP技术为核心、ATM接入网技术了。ATM网络带DDN、FR网络业务可以实施保证的QoS，但那提供的是窄带业务。所以ATM成为边缘的接入网络。建设ATM做接入保证QoS有必要吗？现在中国电信最大的问题是网络太复杂网间互连造成资源浪费严重。

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