2023年网络工程师复习资料.docx

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1、六.ATM局域网技术ATM意即异步传输模式（asynchronous transfer mode）o ATM技术是八十年代后期由ITU-T针对电信网 支持宽带多媒体业务而提出的。通过近十年的研究，到九十年代中期ATM技术已基本成熟，由ITU-T和 ATM论坛制定的相关的国际标准也基本齐全，并有多个电信设备厂商和计算机网络设备厂商推出了商用化 的ATM设备。此后，ATM网络的建设也得到了长足的发展，全世界许多网络（公用网或专用网）都已安装并使用了 ATM网路设备。ATM的传输介质经常是光纤，但是100m以内的同轴电缆或5类双绞线也是可以的。光纤可达数千米 远。每个链路处在计算机和一个ATM互换机

2、之间或两个ATM互换机之间。换句话说，ATM链路是点到 点的（和LAN不同样，它在一条电缆上有许多发送方和接受方）。通过让信元从一条线路进入互换机并且从 多条线路输出，可以获得广播效果。每条点到点链路是单向的。对于全双工操作需要两条链路，每个方向 的流量占用一条。ATM的物理层涉及两个子层，即物理介质子层（PM）和传输会聚（TC）子层。其中物理介质子层提供比特 传输能力，对比特定期和线路编码等方面作出了规定，并针对所采用的物理介质（如光纤、同轴电缆、双绞 线等）定义其相应的特性;传输会聚子层的重要功能是实现比特流和信元流之间的转换。1.IP技术对ATM技术的影响IP技术是互联网的核心，在互联网

3、中对于高层协议而言，通过统一的IP协议层（第三层）屏蔽了各种低 层协议和物理网络技术（如X.25、DDN、以太网、令牌环、帧中继、ATM、SDH、WDM）的差异，实现了 IP over every thing”的目的。IP技术成功的关键是其概念、方法与思想，例如其层次结构的包容性与开放性， 以及简朴、实用、有效的原则。目前互联网的另一个目的是实现everything on IP”，其中的“everything”是 指所有业务，涉及数据、图像和话音等，这些业务既有实时的，也有非实时的。要实现这样的目的，对于 目前的IP技术来说是有相称大困难的，需要新技术来帮助解决。目前电信界有一种观点认为：随着

4、IP技术和互联网的发展，未来的电信网将由IP技术一统天下，而ATM技术将退出历史舞台。其实只要仔细分析和研究IP技术和ATM技术各自的特点，就不难发现这种观 点是片面的。对于网络(电信网或计算机网)建设而言，它的发展是不会随着新技术的出现而发生突变(革命) 的，而只能是逐步演进。现有电信网已形成的资源十分庞大，不也许一夜消失。并且现有的IP网络虽然通 过采用新技术(例如：IP over SDH或IP over WDM),在一定限度解决了传送带宽的瓶颈问题，但仍然还是 传统的路由器加专线的组网方式，存在逐跳寻址与转发等问题，不能保证服务质量(QoS)和信息安全。ATM 技术所具有的端到端QoS保

5、证、完善的流量控制和拥塞控制、灵活的动态带宽分派与管理、支持多业务，以及技术综合能力等方面的优势，目前仍是IP技术所不及的。有一点是肯定的，世上没有一种万能的技术。由于IP与ATM都是基于分组(包)互换的技术，并且都有各自的优势，因此，在电信网与互联网融合与演变的过程中都将发挥作用。目前IP技术的优势在于提供统一的数据应用平台，而ATM技术的优势在于提供统一的网络平台。2.ATM技术的特点、应用范围和发展趋势(一)ATM技术的特点ATM作为电信网的一种新技术，不仅合用于高速信息传送和对服务质量(QoS)的支持，还具有了综合 多种业务的能力，以及动态带宽分派与连接管理能力和对己有技术的兼容性。1

6、 .对服务质量(QoS)的支持(l)ATM采用固定短长度的信元传送信息。信息互换是在第二层完毕的 并且协议简朴 简化了网络节 点中信息存贮管理与解决的复杂性，加快了信息互换的速率减少了信元在节点缓冲区中的排队时延和时 延抖动，有助于信息传送的时间透明性，特别适合在核心网中用于信息传送。(2)ATM采用面向连接的通信方式 通信之前要建立虚通道(VP)和虚通路(VC),避免了复杂的信元顺序 控制工作加上用户接入时的流量控制和合理的QoS与网络资源管理控制，以及各种差错控制技术，可以使 信元丢失率减少到各种业务可以接受的限度，满足各类业务的语义透明性。(3)在ATM方式下，辅之以必要的网络管理功能和

7、信令解决与连接控制功能，可以设立多种优先级(连接优先级，信元优先级等)管理功能，满足各种使用规定。2 .ATM的综合能力ATM以信元的方式传送信息，与业务的特性、比特率无关，只要将各类业务的信 息在入网时转化为统一格式的信元，就可以在网络中进行传输与互换，因此，高灵活性使之具有各种综合 能力。3 .灵活的动态带宽分派与连接管理能力(l)ATM具有记录复用的特点网络资源可以按需分派，网络资源的运用率高。(2)在ATM方式下，网络具有支持多方连接的能力其中涉及支持广播(broadcast)型连接和多播(multicast)型连接的能力。4 .ATM对已有技术的兼容性ATM作为一项独立的技术充足考虑

8、了与已有技术的融合，ATM的兼容 性表现在两方面：(1)对现有广域网技术(涉及分组互换及电路互换技术)的兼容：ATM可以兼容帧中继(FR)业务、专线数 据业务(DDN),并且支持PSTN和N-ISDN业务。(二)ATM的应用领域根据ATM技术的特点和电信网技术的发展，就ATM技术自身而言，要对它的应用领域进行重新定位。 由于ATM终端和信令复杂，端到端ATM连接(信元到桌面)的想法已基本落空，其因素是在用户驻地网支 持话音业务它不如PSTN,支持数据业务它不如千兆以太网。然而，在核心网和边沿接入网中ATM技术仍 然大有作为，在这里ATM作为多业务平台的优势可以得到充足发挥。止匕外，ATM与IP

9、的结合将增长ATM 的竞争能力。因此，ATM的应用领域重要有以下几个方面：1 .支持现有电信网逐步从传统的电路互换技术向分组(包)互换技术演变。(1)支持现有电话网(如PSTN/ISDN)的演变，并作为其中继汇接网；支持并作为第三代移动通信网(要支持移动IP)的核心互换与传送网;(3)支持现有数据网(FR/DDN)的演变，作为数据网的核心，并提供租用电路，运用ATM实现校园网或 公司网间的互连。2 .为Internet骨干传送网 互连核心路由器，支持IP网的连续发展。3 .与IP技术结合，取长补短，共同作为未来信息网的核心技术。由于IP与ATM技术，有各自的优 势，在传统电信网与互联网融合与演

10、变的过程中都将发挥各自的重要作用，假如把这两项技术结合起来， 运用ATM网络为IP用户提供高速直达数据链路，既可以使ATM网络运营部门充足运用ATM网络资源， 发展ATM网络上的IP用户业务，又可以解决Internet网络发展中碰到的瓶颈问题，推动IP业务的进一步 发展，使这两项技术的潜力充足发挥出来，获得巨大的经济效益。(三)ATM技术的发展趋势LATM支持话音技术的研究在未来的电信网中，从用户数的角度考虑，传统的电话用户仍将占主导 地位，因此，ATM必须考虑如何支持话音的问题。ITU-T在1997年9月年通过了支持话音业务和短分组 业务适配的第二类ATM适配层协议 建议 在1999年2月通

11、过了面向话音业务的建议1.366.2 用于中继的AAL2业务特定会聚子层SSCS ,并于1999年12月通过了支持AAL2互换的信令协 议建议Q.2630.1(AAL2信令协议能力集1),基本完毕了 ATM支持话音业务的标准化工作。采用AAL2协 议来支持话音业务不管是效率方面，还是时延性能方面，都要优于IP电话。AAL2技术的应用重要有以下 几个方面：(1)以低时延的性能支持话音和其他实时业务传送，用于PSTN或其它网络的中继传输；(2)用于第三代移动通信系统(IMT-2023),在BS和MSC之间以AAL2协议支持低速话音和数据信息的 传送；(3)用AAL2互换机代替ATM互换机(ATM层

12、仅提供PVC交叉连接功能)，提供端到端的ATM话音和数据业务。2.简化ATM技术的研究ATM技术的缺陷之一就是网络的复杂性，为了推动ATM技术的应用，就必 须对ATM技术进行简化和优化，以达成简化网络，减少网络成本的目的。目前，ITUT和ATM论坛正在 进行这方面的工作，例如目前ITU-T正在制定的ATM轻型信令(light signaling)标准就是为了简化原有复杂 的信令标准，以减少网络的复杂性。止匕外，在流量控制、网络管理等方面也都有需要进行相应的研究工作。3.ATM与IP技术的结合目前，IP与ATM结合技术重要分为两大类：重叠技术和集成技术。采用重叠技术时，ATM端点使用 ATM地址

13、和IP地址(或MAC地址)两者来标记，网络中设立服务器完毕ATM地址和IP地址(或MAC地址) 的地址映射功能，在发端用户得到收端用户的ATM地址之后，建立ATM SVC连接并在其上传送IP数据 包。这方面的典型技术有：LANE、IPOA、MPOA等，重叠技术的优点是采用标准的ATM论坛或ITU-T 的信令标准，与标准的ATM网络及业务兼容;缺陷是传送IP包的效率较低。采用集成技术时，ATM层被 看作IP层的对等层，ATM端点只需使用IP地址来标记，在建立连接时使用非标准的ATM信令协议。采 用集成技术时，不需要地址解析协议，但增长了 ATM互换机的复杂性，使ATM互换机看起来更像一个多 协议

14、的路由器。这方面的典型技术有：IP互换、多协议标签互换(MPLS)等，集成技术的优点是传送IP包 的效率比较高，不需要地址解析协议;缺陷是与标准的ATM技术融合较为困难。通过近两年对各种IP与ATM结合技术的研究已得出结论，即重叠技术(例如：LANE. IPO A. MPOA等)更合用于专用网或规模小的网络;而集成技术(例如：IP互换、MPLS等)则更合用于规模大的公用网。ITU.T已于2023年3月通过了在公用ATM网络上传送IP信息的建议丫.1310(公用ATM网络传送IP),该建议明确了在采用ATM技术的公共网络(涉及业务提供网络和承载网络)上传送IP信息的推荐技术解决方案是多协议标签互

15、换(MPLS),并旦明确公用ATM网络支持的IP目的业务是差别服务(Differserv)、集成服务(Intserv)和IP虚拟专用网(IPVPN)O3. ATM局域网技术为了把ATM技术引入到局域网上来，ATM论坛和Internet工程任务组(IETF)作了不懈的努力，推出了 几个具有重要实际意义的ATM局域网协议。其中以ATM论坛的局域网仿真和ATM多协议技术(MPOA)最具代表性。A.局域网仿真局域网仿真是在ATM网络环境下仿真传统局域网业务的网络方案。由于在局域网仿真中，ATM 网络只是以网络数据链路层的角色出现，并且是基于MAC子层的仿真技术，所以现有的网络层协议（如IP,IPX等）

16、不需要任何更改就可以运营于局域网仿真环境。在局域网仿真中有两种网络信息：一种是仿真客户与仿真服务器、配置服务器之间的控制信息;另 一种是仿真客户之间，以及仿真客户与广播未名服务器间的数据信息。如图3所示，当仿真客户1希望与 仿真客户2通信时，仿真客户1必须一方面知道仿真客户2的ATM地址。假如仿真客户1的缓器中存有 仿真客户2的ATM地址，那么仿真客户1就运用该地址与仿真客户2建立直接的ATM虚电路连接来实现 通信（如e）;否则，仿真客户1向局域网仿真服务器发送一个地址解析请示分组（如a）,局域网仿真服务器运 用该分组携带的仿真客户2的MAC地址在缓存器中检索，假如检索成功，局域网仿真服务器把

17、仿真客户2 的ATM地址反馈给仿真客户1,否则，把该MAC地址送到广播未名服务器（如b）,运用广播未名服务器 的广播功能，向整个网络广播该MAC地址，仿真客户2接受到该广播信息，把地址反馈给局域网仿真服 务器，局域网仿真服务器再送给仿真客户1。在局域网仿真服务器未反馈回仿真客户2地址这段时间里，仿真客户1把数据分组分发给广播未名服务器，由服务器以广播形式送给仿真客户2（如c,d）。从上述的通信规程可以看到，由于局域网仿真建立于数据链路层的MAC子层上，所以可以透明地支持传统网络层的各种协议，兼容性很好;网络实现简朴，可以实现不同厂家设备的无缝连接。但是局域网仿真也存在许多缺陷：网络是基于客户机

18、/服务器结构的，由于受服务器的限制，网络客数不也许很大，这样就限制了 网络的规模；由于不能支持备份服务器，所以服务器的可靠性决定了网络的可靠性，一旦服务器发生故障，那么整个网络就不能工作了；局域网仿真在实现子网间通信时，仍然需要路由器的参与，这样路由器有限的路由、分组转发功能就成了网络的瓶颈。B. ATM多协议规程技术为了解决局域网仿真在子网间通信能力低的缺陷，ATM论坛又推出了它的ATM多协议规程(MPOArMulti-Protocol Over ATM)技术。MPOA技术的基本目的是把局域网仿真技术与Internet工程任务组的下一节点解释协议(NHRP)技术捆绑起来，这样做的目的是保存局

19、域网仿真在子网内通信高效率的优点，同时引入下一节点解释协议在不同子网间有效通信的优势，使整个宽带网络的通信完全抛开传统路由器的干预，通信效率大幅度提高。由于MPOA支持数据链路层和网络层的互连，所以可以透明支持传统网络协议，实现大规模的互 连网络;不同子网间的通信可以跨过传统路由器的干预，建立直接连接来提高网络效率;减少了参与路由连接 过程中的物理设备，所以减少了网络路由的复杂性，提高了效率。但是MPOA技术在实现子网间的最优路 由时，也许会带来ATM层和网络层路由和寻址的协调性问题;网络在建立最优路由时的判别标准，以及最 优路由连接的维护仍然需要研究;并且网络仍然需要地址解析服务器的存在，子网间的路由信息数据库就必 须保证同步，这样就在建立连接时引入了不必要的时延，使得网络设计和操作的复杂性没有得到彻底简化。