交换原理IP交换技术

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1、1六六、IPIP交换技术交换技术2主要内容主要内容12多协议标记交换多协议标记交换（MPLSMPLS）IPIP技术与技术与ATMATM技术的融合技术的融合3TCP输出操作本地地址路由表UDP路由协议NYYY修改 路由表队列 出错？N队列IP 节点节点到达数据包发送数据包路由器工作原理路由器工作原理存储转发存储转发4基于基于IPIP地址的分组转发举例地址的分组转发举例5IP网络技术网络技术IP网络技术特点网络技术特点： 优点优点：技术简单技术简单、可扩展性好可扩展性好、灵活性高灵活性高存在问题存在问题：传输效率低传输效率低、无法保证服务质量无法保证服务质量 分组交换分组交换（数据报方式数据报方式

2、） 无连接工作方式无连接工作方式 动态分配带宽动态分配带宽（统计时分复用统计时分复用） 无无QoSQoS保证保证（尽力而为尽力而为）问题问题：IPIP网络信息传送的特点网络信息传送的特点（业务节点的功能业务节点的功能）？6ATM用户甲ATM用户ATM用户ATM用户乙ATM 交换机 1ATM 交换机 3ATM 交换机 2ATM用户UNINNI68VPI/ VCI45VPI/ VCI1出线出线2 2入线入线45VPI/ VCI35VPI/ VCI1出线出线3 3入线入线基于基于VPI/VCIVPI/VCI虚连接的虚连接的ATMATM信元传递信元传递2 21 13 31 17ATM网网络技术特点络技

3、术特点： 优点优点：可满足多业务需求可满足多业务需求、传输效率高传输效率高 保证服务质量保证服务质量、有流量控制有流量控制 存在问题存在问题：技术复杂技术复杂、可扩展性不好可扩展性不好问题问题：ATMATM网络信息传送的特点网络信息传送的特点（业务节点的功能业务节点的功能）？ATMATM网络技术网络技术 ATMATM交换方式交换方式 面向连接工作方式面向连接工作方式（逻辑连接逻辑连接） 动态分配带宽动态分配带宽（异步时分复用异步时分复用） 有有QoSQoS保证保证8技术驱动技术驱动市场驱动市场驱动发展推动力发展推动力高高低低成本成本根据不同业务提供不同服根据不同业务提供不同服 务质量保证务质量

4、保证尽力而为尽力而为服务质量保证服务质量保证点到多点点到多点多点到多点多点到多点组播组播双向双向单向单向路由方向路由方向ATMATM方式方式数据报方式数据报方式交换方式交换方式固定长度信元固定长度信元 （5353 个个bytebyte）可变长度分可变长度分 组组信息传送最小单信息传送最小单 位位面向连接面向连接无连接无连接连接方式连接方式ATMATMIPIP特特 性性IP与与ATMATM技术比较技术比较9Ipsilon公司公司IPIP交换交换 CiscoCisco公司公司标签交换标签交换（Tag SwitchTag Switch） IBMIBM公司公司基于基于IPIP交换的路由聚合技术交换的路

5、由聚合技术（ARISARIS） IETFIETFATMATM上的传统上的传统IPIP技术技术（IPOAIPOA） 多协议标记交换多协议标记交换（MPLSMPLS） ATM ForumATM Forum局域网仿真局域网仿真（LANELANE） ATMATM上的多协议上的多协议（MPOAMPOA）IPIP交换技术交换技术10 重叠模式重叠模式o o IPIP层运行在层运行在ATMATM层之上层之上o o 2 2个地址空间个地址空间（IPIP地址与地址与ATMATM地址地址）o o 2 2种选路协议种选路协议（IPIP选路协议与选路协议与ATMATM选路协议选路协议）o o 需要地址解析功能需要地址

6、解析功能IPIP 与与ATMATM融合的两种模式融合的两种模式（1 1）IPOA、LANELANE、MPOAMPOA是重叠模式是重叠模式11IPOAClassical IP over ATMATM网络网络主机主机B B主机主机主机主机主机主机C C主机主机主机主机A A主机主机路由器路由器ARSARSNHS路由器路由器LIS1LIS2改变改变：无连接变面向连接无连接变面向连接、有有QoSQoS保证保证12 集成模式集成模式o o 单一的单一的IPIP地址空间地址空间o o 单一的单一的IPIP选路协议选路协议o o 需要控制协议需要控制协议（将将3 3层的选路信息映射到层的选路信息映射到 2

7、2层直通交换机制层直通交换机制）IPIP 与与ATMATM融合的两种模式融合的两种模式（2 2）Ipsilon的的IPIP交换交换、TagTag交换交换、MPLSMPLS是集成模式是集成模式13Ipsilon公司的公司的IPIP交换技术交换技术控制子系统控制子系统话路子系统话路子系统ATM交换网络交换网络 与输入输出接口与输入输出接口通用交换机管理协议通用交换机管理协议流的判别流的判别、IpsilonIpsilon 流管理协议流管理协议(IFMP)(IFMP)IP交换节点之间的协交换节点之间的协 议议，用于用于2 2层标记层标记 （VCIVCI）的分配的分配，一一 个节点通过该协议通个节点通过

8、该协议通 知相邻节点将某一标知相邻节点将某一标 记与特定的记与特定的IPIP流相关流相关 联联。IPIP交换控制器控交换控制器控 制制ATMATM交换器工交换器工 作的通信协议作的通信协议14IP交换的基本原理交换的基本原理从默认信道上从默认信道上 传来数据包传来数据包要求上游节点要求上游节点 在所分配的在所分配的VCVC 上传送分组上传送分组从下游节点收从下游节点收 到改向消息到改向消息在在ATMATM直通连直通连 接上传送分组接上传送分组分配的分配的 VCIVCI分配的分配的 VCIVCI15IP交换的两种路由交换的两种路由 非连续数据流非连续数据流连续数据流连续数据流16两种模式比较两种

9、模式比较IPIP交换交换、TagTag交换交换 ARISARIS、MPLSMPLSIPOAIPOA、LANELANE、MPOAMPOA实例实例需要需要不需要不需要IPIP映射至直通映射至直通 连接专用协议连接专用协议不需要不需要需要需要ATMATM信令信令不需要不需要需要需要地址解析功能地址解析功能IPIP选路协议选路协议IPIP和和ATMATM选路协议选路协议选路协议选路协议一套一套（IPIP地址地址）二套二套（IP/ATMIP/ATM地址地址）地址地址集成模型集成模型重叠模型重叠模型特特 性性17主要内容主要内容12多协议标记交换多协议标记交换（MPLSMPLS） 什么是什么是MPLSMP

10、LS MPLSMPLS网络体系结构网络体系结构 MPLSMPLS基本交换原理基本交换原理 MPLSMPLS交换节点体系结构交换节点体系结构IPIP技术与技术与ATMATM技术的融合技术的融合18什么是多协议标记交换什么是多协议标记交换MPLSMPLS标记标记、多协议多协议MPLSMPLSMMultiulti- -P Protocolrotocol L Labelabel S Switchingwitching19传统传统IPIP网交换技术网交换技术RIP：路由信息协议路由信息协议OSPFOSPF：开放最短路径优先协议开放最短路径优先协议BGPBGP：边界网关协议边界网关协议hop-by-hop

11、采用最长地址匹配方法进行寻址采用最长地址匹配方法进行寻址路由选择和数据转发同时进行路由选择和数据转发同时进行20PSPDN（虚电路虚电路）端口号 LCN 端口号 LCN 1310262 2412263入出呼叫端口号 LCN 端口号 LCN 1362122 2363223入出呼叫呼叫呼叫1 1：DTE1DTE1- -DTE3DTE3呼叫呼叫2 2：DTE2DTE2- -DTE4DTE4虚连接虚连接虚连接虚连接路由选择和数据转发分开进行路由选择和数据转发分开进行逻辑连接逻辑连接：LCNLCN21ATM交换机源点目的点ATM交换机VPI=4 VCI=7VPI=2 VCI=4VPI=6 VCI=6信息

12、传送方向虚连接UNINNIUNI入端口出端口入信头出信头12VPI=6 VCI=6VPI=2 VCI=4入端口出端口入信头出信头30VPI=2 VCI=4VPI=4 VCI=7ATM交换交换1 12 23 30 0路由选择和数据转发分开进行路由选择和数据转发分开进行逻辑连接逻辑连接：VPI/VCIVPI/VCI22MPLS技术技术标记分发标记分发LSP（Label Switching PathLabel Switching Path）采用精确地址匹配方法进行寻址采用精确地址匹配方法进行寻址1、传统路由协议选路传统路由协议选路2 2、无连接变面向连接无连接变面向连接3 3、增加标记分发协议增加标

13、记分发协议逻辑连接逻辑连接：labellabel（标记标记）标记分发标记分发路由选择和数据转发分开进行路由选择和数据转发分开进行23标记标记（LabelLabel）MPLS是利用是利用标记标记进行数据转发的进行数据转发的。当分组进入网络当分组进入网络 时时，要为其分配固定长度的短的标记并将标记与分组封装要为其分配固定长度的短的标记并将标记与分组封装 在一起在一起，在整个转发过程中在整个转发过程中，交换节点仅根据标记进行转交换节点仅根据标记进行转 发发。TTLTTL（8bit8bit）S S（1bit1bit）EXPEXP（3bit3bit）LABELLABEL（20bit20bit）LABEL

14、（20bit）：标记的编码值。EXP（3bit）：保留位。S（1bit）：栈底指示位，1表示当前标记为栈底标记，0表示当前标记不是栈底。TTL（8bit）：生存时间标识，与IP分组头中的TTL域含义相同。24MPLS具有具有“ “多协议多协议” ”特性特性，对上兼容对上兼容IPv4IPv4、IPv6IPv6等多等多 种主流网络层协议种主流网络层协议，将各种传输技术统一在一个平台之将各种传输技术统一在一个平台之 上上；对下支持对下支持ATMATM、FRFR、PPPPPP等链路层多种协议等链路层多种协议，从而从而 使得多种网络的互连互通成为可能使得多种网络的互连互通成为可能。多协议多协议IP PA

15、CKETIP PACKETSHIMDLCIVCI/VPIEthernetPPPFRATM25MPLS的概念的概念（1 1） MPLSMPLS是一个可以在多种第二层媒质上进行标记交是一个可以在多种第二层媒质上进行标记交 换的网络技术换的网络技术。它结合了第二层的交换和第三层路它结合了第二层的交换和第三层路 由的特点由的特点，将第二层的基础设施和第三层的路由有将第二层的基础设施和第三层的路由有 机地结合起来机地结合起来。 MPLSMPLS是一种有效的封装机制是一种有效的封装机制，通过在通过在packets (IPpackets (IP packets,AAL5,frames)packets,AAL5,frames)上使用上使用 标记标记“ “LabelsLabels” ”进行进行 数据传递数据传递。 同时可以支持同时可以支持多协议多协议，也就是说它不仅可以支持多也就是说它不仅可以支持多 种上层网络协议种上层网络协议，包括包括IPv4IPv4、IPv6IPv6等等，而且可以运而且可以运 行于不同底层行于不同底层（ ATMATM、FRFR、PPPPPP ）的网络之上的网络之上， 使得多种网络的互连互通成为可能使得多种网络的互连互通成为可能。26MPLS是一种结合分组路由和电路交换结构是一种结合分组路由和电路交换结构 （Switching FabricSwitching Fabri