通信IP交換技術(shù)是什么？

通信IP交換技術(shù)是一種結(jié)合了先進(jìn)的異步傳輸模式（ATM）交換技術(shù)和普及的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）技術(shù)的交換技術(shù)，這種技術(shù)主要關(guān)注于提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎挽`活性，同時(shí)保持對(duì)服務(wù)質(zhì)量（QoS）的支持。以下是對(duì)通信IP交換技術(shù)的詳細(xì)解析：

一、技術(shù)背景與開發(fā)者

背景：IP交換技術(shù)是將ATM交換技術(shù)和IP技術(shù)融合起來產(chǎn)生的一類新的交換技術(shù)。

開發(fā)者：1996年美國Ipsilon公司提出了一種專門用于在ATM網(wǎng)上傳送IP分組的技術(shù)，稱之為IP交換（IP Switch）。

二、核心思想與工作原理

核心思想：IP交換技術(shù)的核心思想是對(duì)用戶業(yè)務(wù)流進(jìn)行分類，并根據(jù)業(yè)務(wù)流的特性選擇最合適的傳輸方式。

工作原理：

IP交換機(jī)基于IP交換機(jī)，可被看作是IP路由器和ATM交換機(jī)組合而成，其中ATM交換機(jī)去除了所有的ATM信令和路由協(xié)議，并受IP路由器的控制。

IP交換技術(shù)提供了兩種主要的信息傳送方式：ATM交換式傳輸和基于hop-by-hop方式的傳統(tǒng)IP傳輸。

對(duì)于持續(xù)時(shí)間長、業(yè)務(wù)量大、實(shí)時(shí)性要求較高的用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流，直接采用ATM交換式傳輸，利用ATM虛電路進(jìn)行高速傳輸；而對(duì)于持續(xù)時(shí)間短、業(yè)務(wù)量小、突發(fā)性強(qiáng)的用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流，則使用傳統(tǒng)的分組存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式進(jìn)行傳輸。

三、IP交換機(jī)的結(jié)構(gòu)

IP交換機(jī)的結(jié)構(gòu)通常由IP交換控制器和ATM交換器兩部分構(gòu)成：

IP交換控制器：實(shí)際上是一個(gè)運(yùn)行了標(biāo)準(zhǔn)的IP選路軟件和控制軟件的高性能處理機(jī)?？刂栖浖鞯呐凶R(shí)軟件、Ipsilon流管理協(xié)議（IFMP）和通用交換機(jī)管理協(xié)議（GSMP）等。流的判識(shí)軟件用于判定數(shù)據(jù)流，以確定采用哪種傳輸方式。

ATM交換器：實(shí)際上就是去掉了ATM高層信令（AAL以上）、尋址、選路等軟件，并具有GSMP處理功能的ATM交換機(jī)。

四、IP交換技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過程

IP交換的工作過程可分為四個(gè)階段：

在系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)，IP數(shù)據(jù)分組被封裝在信元中，通過默認(rèn)通道傳送到IP交換機(jī)。

當(dāng)封裝了IP分組數(shù)據(jù)的信元到達(dá)IP交換控制器后，被重新組合成IP數(shù)據(jù)分組，在第三層按照傳統(tǒng)的IP選路方式，進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，然后再被拆成信元在默認(rèn)通道上進(jìn)行傳送。

在對(duì)從默認(rèn)信道傳來的分組進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，IP交換控制器中的流判識(shí)軟件要對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行判別，以確定是否建立ATM直通連接。

當(dāng)需要建立ATM直通連接時(shí)，則從該數(shù)據(jù)流輸入的端口上分配一個(gè)空閑的虛電路標(biāo)識(shí)符（VCI），并向上游節(jié)點(diǎn)發(fā)送IFMP的改向消息，通知上游節(jié)點(diǎn)將屬于該流的IP數(shù)據(jù)分組在指定端口的VC上傳送到IP交換機(jī)。隨后，IP交換機(jī)將屬于該數(shù)據(jù)流的信元在此VC上傳送到下游節(jié)點(diǎn)。IP交換機(jī)檢測(cè)到流在輸入端口指定的VCI上傳送過來，并受到下游節(jié)點(diǎn)分配的VCI后，IP交換控制器通過GSMP消息指示ATM控制器，建立相應(yīng)輸入和輸出端口的入出VCI的連接，這樣就建立起ATM直通連接，屬于該數(shù)據(jù)流的信元就會(huì)在ATM連接上以ATM交換機(jī)的速度在IP交換機(jī)中轉(zhuǎn)發(fā)。

五、IP交換技術(shù)的模型

實(shí)現(xiàn)IP與ATM融合的模型主要有重疊模型和集成模型兩大類：

重疊模型：在重疊模型中，IP運(yùn)行在ATM之上，IP選路和ATM選路相互獨(dú)立，系統(tǒng)需要IP和ATM兩種選路協(xié)議，使用IP和ATM兩套地址，并要求地址解析功能。重疊模型使用標(biāo)準(zhǔn)的ATM論壇/ITU-T的信令標(biāo)準(zhǔn)，與標(biāo)準(zhǔn)的ATM網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)兼容。但需要維護(hù)兩個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，地址重復(fù)，路由功能重復(fù)，因此網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性不強(qiáng)，不便于管理，IP分組的傳輸效率較低。IETF推薦的IPOA、ATM Forum推薦的LANE和MPOA等都屬于重疊模型。

集成模型：集成模型只需要一套地址和一種選路協(xié)議，不需要地址解析協(xié)議，將逐跳轉(zhuǎn)發(fā)的信息傳送方式變?yōu)橹蓖ㄟB接的信息傳送方式，因而傳送IP分組的效率高，但它與標(biāo)準(zhǔn)的ATM融合較為困難。Ipsilon公司的IP交換、Cisco公司的標(biāo)記交換、IBM的ARIS和IETF的MPLS都屬于集成模型。

六、應(yīng)用場(chǎng)景

IP交換技術(shù)在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)中有廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，以下列舉了幾個(gè)典型的應(yīng)用場(chǎng)景：

企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)：IP交換技術(shù)被廣泛應(yīng)用于局域網(wǎng)（LAN）的搭建和管理。通過使用IP交換技術(shù)，企業(yè)可以建立高效的網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部各個(gè)部門和辦公樓之間的數(shù)據(jù)通信。

云計(jì)算和大型數(shù)據(jù)中心：IP交換技術(shù)被用于構(gòu)建虛擬化網(wǎng)絡(luò)。通過將物理網(wǎng)絡(luò)資源虛擬化為邏輯網(wǎng)絡(luò)，IP交換技術(shù)能夠更好地滿足云計(jì)算和大數(shù)據(jù)處理的需求，提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可擴(kuò)展性。

電信運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)：IP交換技術(shù)被用于承載大量的互聯(lián)網(wǎng)流量。通過使用IP交換技術(shù)，電信運(yùn)營商能夠?qū)崿F(xiàn)高性能的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，提供給用戶快速穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)連接。

遠(yuǎn)程辦公和遠(yuǎn)程教育：IP交換技術(shù)被用于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程協(xié)作和教學(xué)資源共享。通過使用IP交換技術(shù)，遠(yuǎn)程工作者和學(xué)生可以連接到企業(yè)或?qū)W校的網(wǎng)絡(luò)，并實(shí)現(xiàn)與其他人的實(shí)時(shí)通信和數(shù)據(jù)傳輸。