8．3．1 IP交换机
IP交换机基本上是一个带有交换功能的路由器，它能够在交换硬件中高速缓存路由策略。如图8．4所示，IP交换机由ATM交换机硬件和一个IP交换控制器组成。其中ATM交换器硬件保留原状，但所有关于AA L5的控制软件都被去掉，并用一个标准的IP路由软件来替代，同时采用一个流分类器来决定是否要交换一个流以及用一个驱动器来控制交换硬件。
IP交换控制器实际就是运行了标准的IP选路软件和控制软件的高性能计算机，其中控制软件主要包括流的判断和识别软件、Ipsilon流管理协议（Ipsilon Flow Management Protocol，IFMP）和通用交换机管理协议（General Switch Management Protocol，GSMP）。其中流的判断和识别软件用于判定数据流类型，从而确定是采用ATM交换传输方式还是采用传统的IP传输方式。IFMP是交换机之间通信所用的协议，主要用于IP交换机之间分发数据流标记，即传递分配标记信息和将标记与特定的IP流相关联的信息。通用交换管
图8．4 IP交换机的结构
理协议（GSMP）是IP交换控制器和ATM交换机之间所使用的控制协议，它是一个主/从协议，此协议主要用于IP交换器对ATM交换器的控制，以实现连接管理、端口管理、统计管理、配置管理和事件管理等。
系统启动时，在IP交换机及其邻接交换机的控制软件之间建立一条默认的虚信道，随后这条信道将被用做默认的IP数据报的跳到跳（Hop－by－Hop）转移路径。在ATM交换机和IP交换控制器之间所使用的控制协议为GSMP，该协议使得IP交换控制器能对ATM交换机进行完全的控制。在IP交换机之间运行的协议是RFC1953 Ipsilon流管理协议（IF－MP），该协议用于在两个IP交换机之间传送数据。为了获得交换的效益，它定义了一种既具有ATM标签也符合IP流的机制。
IP交换的基本概念是流的概念。一个流是从ATM交换机输入端口输入的一系列有先后关系的IP包，它由IP交换控制器的路由软件来处理。
IP交换的核心是把输入的数据流分为两种类型，如图8．5所示。这两种类型分别为：
图8．5 IP交换机对输入业务流进行分类传送
（1）持续期长、业务量大的用户数据流（面向流业务）；
（2）持续期短、业务量小、呈突发分布的用户数据流（突发业务）。其中持续期长、业务量大的用户数据流主要包括：
①文件传输协议（FTP）数据；
②远程登录（Telnet）数据；
③超文本传输协议（H T TP）数据；
④多媒体音频、视频数据等。(https://www.xing528.com)
持续期短、业务量小、呈突发分布的用户数据流主要包括：
①域名服务器（DNS）查询；
②简单邮件传输协议（SM TP）数据；
③简单网络管理协议（SNMP）数据等。
对于持续期长、业务量大的用户数据流在ATM交换机硬件中直接进行交换。对于多媒体数据，它们常常要求进行广播和同播通信，把这些数据流在ATM交换机中进行交换，也能利用ATM交换机硬件的广播和多点发送能力。对于持续期短、业务量小、呈突发分布的用户数据流，通过IP交换控制器中的IP路由软件完成传送，即采用和传统路由器类似的跳到跳的存储转发方式，采用这种方法省去了建立ATM虚连接的开销。
对于需要进行ATM交换的数据流，必须在ATM交换机内建立VC。ATM交换要求所有到达ATM交换机的业务流都用一个VCI来进行标记，以确定该业务属于哪一个VC。IP交换机利用IFMP来建立VCI标签和每条输入链路上传送的业务流之间的关系。
与传统的跳到跳路由器相比，IP交换机还增加了直接路由。IP交换机与传统路由器的数据转发方式比较如图8．6所示。
图8．6 IP交换机与传统路由器的数据转发模式比较
IP交换机是通过直接交换或者跳到跳的存储转发方式实现IP分组的高速转移，其工作原理如图8．6所示，共分6步进行。具体为：
（1）在IP交换机内的ATM输入端口从上游节点接收到输入业务流，并把这些业务流送往IP交换控制器中的选路软件进行处理。IP交换控制器根据输入业务流的TCP或者UDP信头中的端口号码进行流分类。对于持续期长、业务量大的用户数据流，IP交换机将直接利用ATM交换机硬件进行交换；对于持续期短、业务量小、呈突发分布的用户数据流，将通过IP交换控制器中的IP路由软件进行跳到跳的存储转发方式进行传送。
（2）一旦一个业务流被识别为直接的ATM交换，那么IP交换机将要求上游节点把该业务流放在一条新的虚通路上。
（3）如果上游节点同意建立虚通路，则该业务流就在这条虚通路上进行传送。
（4）同时，下游节点也要求IP交换控制器为该业务流建立一条呼出的虚通路。
（5）通过第（3）和第（4）步，该业务流被分离到特定的呼入虚通路和特定的呼出虚通路上。
（6）通过旁路路由，IP交换控制器指示ATM交换机完成直接交换。
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