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1、网络管理：广域网设计必须了解的知识网络管理：广域网设计必须了解的知识网络管理：广域网设计必须了解的知识多协议标签交换（MPLS）在传统的 3 层转发中，随着数据包在网络上传输，每一台路由器都从 3 层文件头提取转发信息。数据包经过的每一台路由器都要重复实施这种文件头分析。在 MPLS 网络中，数据包是根据标签进行转发的。通过接口可以达到的每一个 IP 网络都要分配一个独特的标签。入网标签和出网标签之间要建立一个映射。这个映射保存在标签转发信息库（LFIB）表格中。每一个节点检查这个入网标签，做一次表格检查，把入网标签交换成出网标签，然后把数据包转发到出网接口。这种表格的应用允许 MPLS 网络
2、建立一个整个网络的标签交换通道（LSP） 。图 1 显示 MPLS 文件头的细节。它位于 3 层（IP）文件头和 2 层文件头之间。MPLS 文件头的试验位（EXP-bits）和 TTL（生存时间）字段可以从 IP 文件头复制。S 字节表示在这个数据包中是否存在一个以上的 MPLS 标签。MPLS 网络中的路由器之间使用一个协议为 IP 网络分配标签，并且与其它路由器交换标签信息。目前最常用的协议是标签分配协议（LDP 端口号是 646） 。这个协议以 TCP 协议为基础，在 MPLS 标签交换路由器（LSR）上运行。LSR 的概念经常用来说明 MPLS 设备。LSR 运行一种路由协议，因此具
3、有 3 层的智能。然而，一旦 LSP 建立起来，MPLS 设备在转发通信的时候仅执行检查标签的工作。因此，他们把路由的智能与交换的速度结合在一起了。图 2 介绍了一个 MPLS 网络执行的基本操作。MPLS 提供了一种节省成本的方法，让运营商在一个共享的网络基础设施上销售带宽，而不是使用专用的基于 TDM 的租赁线路销售带宽。TDM 提供的高质量的服务可以通过使用高优先等级的标签标记来实现。实验字段用于这个目的，并且通常从进入网络的数据包的 IP 优先字段复制。例如，VoIP 数据包通常标记为高优先等级的 5，这与 MPLS 核心网络的试验值 5 是相对应的。不同的客户在同一家服务提供商的网络
4、上进行的网络通信是通过使用 MPLS 虚拟专用网 （VPN）分隔开来的。然而，需要指出的是，与 IPSec VPN 不同，MPLS VPN 作为一个标准不提供加密功能。MPLS 被认为是帧中继和ATM 最新的增强功能。所有这三种技术都提供了访问共享的服务提供商的基础设施，但是，MPLS 通过使所有的核心设备都熟悉 IP 为网络注入了更多的智能。数字用户线路数字用户线路（DSL）是一种接入技术体系。DSL 在有限的距离内使用高传输频率和高级的调制技术在传统的和老式铜线上提供高带宽。不对称数字用户线（ADSL）是 DSL 最常见的应用。ADSL 旨在与连接到中央办公室的本地环路中的普通电话业务（P
5、OTS）共存，其方法是使用更高的频率用于数据传输，使用老式公共交换电话网（PSTN）使用的 4kHz 频率以下的频段接收数据。因此，本地环路连接中不需要做任何改变。住宅单元或者小型分支办公室安装一台调制解调器，再安装一个把语音和数据分开的分频器就可以了。DSL连接以中央办公室的数字用户线路接入复用器（DSLAM）为终点。DSLAM 能够让服务提供商把语音通信转接到 PSTN 网络，把数据通信转接到互联网。ADSL 支持的最大下行速度为每秒 1.5MB，最大上行速度为每秒640KB。由于远程办公室和住宅的带宽需求通常都是下行的需求比较大，因此，这样的比例是更有效率的。由于本地环路的信号衰减，AD
6、SL 路由器或者调制解调器与中央办公室之间的距离应该不超过1.8 万英尺。DSL 家族中的其它变体还包括对称 DSL，提供的上行和下行速度都是大约每秒 1.1MB，最大距离限制是 1.2 万英尺。甚高速数字用户线（VDSL）能够提供双向更多的带宽，但是，传输的距离较短。因此，VDSL 从来没有成为一个标准。成为国际电信联盟（ITU）标准的是全球对称高速DSL（G.SHDSL） 。这个标准提供了多种速率（双向速度在每秒 192K至 2.3MB 之间） ，传输距离比目前应用的 DSL 技术大约长 30%。总之，DSL 为分支办公室、小办公室/家庭办公室（SOHO）提供一种效率高和省钱的接入技术。通
7、过互联网可以为总部和其它办公室建立速度合理的连接。DSL 还可以用于备份的目的，在许多方面还可以取代 ISDN 作为一种能够提供更高带宽和更节省的远程接入技术。DSL 的一个明显的局限性是，由于它使用互联网连接远程站点，除了从服务提供商那里购买服务级协议（SLA）之外，服务质量是不能保证的。异步传输模式异步传输模式（ATM）一种综合性技术，旨在把带宽的一致性和传统的清晰频道 TDM 技术有关的延迟与包交换技术的灵活性结合在一起。ATM 的较高层使用专用网络接口（PNNI）支持交换式虚电路（SVC）的动态重新路由。ATM 还适应突发通信状况。小的、固定的53 个字节的信元可减少在 WAN 中出现
8、的延迟或者抖动的变化。虽然ATM 中使用的许多原则与帧中继相似，但是，交换较小的固定长度的信元以及 ATM 协议中固有的服务质量的特点使 ATM 更适合用于由不同成分组成的和实时的应用程序。ATM 资源和服务质量参数用户能够受益于与帧中继相同的带宽的灵活性。使用 ATM，用户可以从服务提供商那里购买可持续信元速率（SCR）和峰值信元速率（PCR） 。这与帧中继中使用的 CIR 和 EIR 相同。因此，同使用帧中继一样，用户对于接入速度有一定的控制权，并且可以根据应用的需求调整接入速度。除了与信元速率有关的通信参数之外，ATM 还采用了服务质量参数。这些参数可在用户网络接口提出申请，旨在为各种对
9、延迟敏感的和对丢失数据包敏感的应用程序提供更好的服务。信元丢失率（CLR）：这是整个连接中数据吞吐量中信元总数与放弃的信元数量的比例。CLR 是一个参数，对于那些对丢失数据包非常敏感的应用程序可以把 CLR 设置为最大值，例如基于 UDP 数据的应用程序等。信元延迟变化（CDV）：CDV 是在特定时间间隔中整个 ATM 连接中延迟的平均变化。对于语音和视频等不能容忍大量延迟变化的应用程序，可以向 ATM 网络申请 CDV 的最大值。信元传送延迟（CTD）：CTD 是总的端对端的延迟或者在整个ATM 连接中的延迟。对于那些对时间敏感的语音或者数据应用程序，可以设置这个值。ATM 还支持与在 AT
10、M 网络上分配带宽有关的许多不同类别的服务。ATM 论坛具体指出了四种服务类型：固定比特率（CBR）：这种类型的服务可保证在 ATM 永久虚拟电路上的固定比特率。固定比特率是高质量的语音和视频传输的先决条件。这是公共 ATM 网络中价格最昂贵的一种服务，因为服务提供商必须在永久虚拟电路上分配充足的带宽以满足规定的需求。固定比特率相当于从服务提供商那里购买的 SCR 值。如果通信以超过SCR 速率的速度在永久虚拟电路上传输，信元在 ATM 网络拥塞时可能会被放弃。ATM 文件头中的信元丢弃优先级（CLP）字节能够确定在这种情况下放弃什么通信。可变比特率（VBR）：采用这种服务，比特率能够根据网络
11、状况变化。当网络完全没有拥塞的时候，在整个永久虚拟电路上可以达到预先设置的最大 PCR 值。当然，这是不能保证。在特定的时间段，平均数据吞吐量可以在 ATM 接入设备和交换机之间进行协商。短时间内可以保证的最大比特率也可以协商。 VBR 类服务适用于对时间不太敏感的突发性数据应用。VBR 还有一个标准的定义“VBR-NRT” ，NRT 的含义是非实时通信。VBR-NRT 主要用于传输数据。在实时通信方面，最近批准了“VBR-RT” 。VBR-RT 被认为是在 ATM 网络上发送语音、视频和其它对延迟敏感的通信的最有效的方法。这是因为人们一直认为语音和视频在本质上不是固定速率的，尽管它们对延迟和
12、抖动很敏感。视频协议仅发送增量帧，语音电话在统计学上大约有 30%的时间是沉默的。我想，这取决于你与谁讲话!可用比特率（ABR）：ABR 是可变比特率的一种具体类型。反馈回路是在 ATM 交换机和路由器之间实现的（或者正在访问这个网络的任何 ATM 适配器） 。这种适配器需要一种特定的比特率，但是，将接受目前网络应用允许的比特率。如果这个交换机提供的比特率低于要求的比特率，经过一段时间当网络利用率不足的时候，交换机将提高比特率。同样，如果原来申请的比特率获得了交换机的批准，如果网络的使用率增长，交换机以后可能会降低比特率。虽然 ABR看起来比较复杂，但是，ABR 比 CBR 或者 VBR 类的
13、服务都要便宜，因为 ABR 对于分配的带宽只有有限的保证。未指定比特率（UBR）：使用 UBR 绝对没有任何比特率的保证。接入设备发送的全部信元可能被网络丢弃，或者可能成功地发送到目的地。实际达到的数据吞吐量完全取决于网络状况。因此，人们经常把 UBR 比作“等待起飞” 。ATM 适配层（AAL）准备在 ATM 网络上传输的信元。在发送端，可变长度数据包要被分割为固定长度的信元，然后在接收方重新组合起来。ATM 适配层的这种特殊功能被称作“分段和重组” （SAR） 。不同的 AAL 协议用来支持优化传输有不同要求和不同字符的通信。从比特率、面向连接的协议BECN 迫使用户终端适当降低发送速率以
14、控制流量。ITU 的 I.233 建议定义了主要的交通参数:承诺信息速率 CR,额外信息速率 EIR,计数时间间隔 T 以及与之相连的承诺数据量 Bc 和额外数据量 Be。2.ATMITU 的 ATM 协议参考模型分为三个逻辑层,自下而上依次为:ATM 适配层(AAL),ATM 层和物理层。AAL 为上层协议与 ATM 层的接口,功能主要是完成数据帧格式的转换。自下而上它又分为SAR(分段和重组子层),CPCS(公共部分汇聚子层)和 SSCS(面向特定业务的汇聚子层)。面向不同的应用方向,ITU 定义了四个 SAR 子层规范:AAL1,AAL2,AAL3/4,AAL5。ATM 层向来自 SAR
15、 子层的 48 字节信元净荷加上 5 字节的信头,形成为 53 字节的定长信元交物理层传送,以及接收物理层送来的信元交由端系统使用,其中最主要功能是虚通道(VP)和虚信道(VC)的分配与交换。ATM Forum 定义了若干个物理层标准,如 SONET/SDH,ATM Over Twisted-wire 等,面向不同的传输媒介完成 ATM 信元的高速传输。ATM 使用的是基于 ISDN Q.931 的 Q.2931 信令标准。它的连接建立过程与帧中继相似,也是有特定的 VPI / VCI 专门作为信令信道。信头中含有 VPI/VCI(虚通道/虚信道标识)、PTI(净荷类型标识)、CLP(信元丢弃
16、优先权)、HEC(信头差错检测)等域。ATM Forum 的流量控制标准是基于速率的流控方案,利用 PTI 的中间一位(EFCI 位)向信宿传送网络拥塞信息,信宿则利用专门的资源管理信元 RMcell 向信元反馈速率信息。与 ISDN 的A、B、C、D 四类业务类型相呼应,ATM Forum 定义了 4 种流量控制和服务模式:CBR(恒定位速率),VBR(可变位速率),UBR(不确定速率)和 ABR(可用位速率)。主要的交通管理和服务质量保证(QoS)参数有:峰值信元速率 PC,持续信元速率 SCR,最小信元速率 MCR,最大突发规模 MBS,信元延迟方差 CDV 等等。互连47E23000.GIF;图 1 帧中继/ATM 互连实例帧中继与 ATM 互连可以有两种方式:网络互连和服务互连(参见图 1)进行 FR/ATM 转换的是互连功能模块 IWF。在 FR/ATM 网络互连方式中,要求 ATM 网络作为骨干网,FR 端用户不直接接入ATM 网,不知道其存在,只以 FR UNI 与帧中继网络直接通信,IWF 成对使用。在 FR/ATM 服务互连方式中,ATM 网和 FR 网均为
