第一节 概述
1.1 电路交换和分组交换的区别
最基本的两类交换模式是面向连接的电路交换和面向无连接的分组包交换，他们的主要区别体现在以下几方面：
1. 在交换形式上，电路交换采用固定时隙分配，也就是说，电路交换在根
本上只能支持单一速率（如64kbit/s）的交换，这显然不能适应多种业务的要求；无连接的分组交换则利用包交换的形式，将用户信息封装在分组中进行交换，每个分组有一个分组头，分组头用于路由选择、差错控制和流量控制等功能，各个分组的长度和间隔时间都可改变，因此分组交换可以支持多种速率的交换。
2. 在路由选择上，电路交换中各连接的路由是在连接建立时由复杂的选路
算法在整个网络中选择的，信令系统在路由经过的各个网络设备内填写路由表以标识交换信息，一个连接的所有信息都经过相同的路由；无连接的分组交换中，路由信息由各个分组头携带，交换设备查看到来的每个分组头中的地址信息，并根据当时的网络状态选择一条路由，将分组发到下一级网络设备中，因此同一业务的不同分组在网络中经过的路径不同。
3. 在网络资源分配上，电路交换中网络资源可由信令系统在连接建立时分
配，分配给一个连接的网络资源不能被别的连接占用，只在连接拆除时才释放网络资源；无连接的分组交换中，分组只在发送时才占用网络资源，网络资源可由各个业务共享。
1.2 ATM交换
ATM即异步转移模式，ATM是一种基于信元的交换和复用技术，综合了电路交换和分组交换的特点：ATM是面向连接的，即任何一个ATM终端用户在与另一用户通信时都需要建立连接；另一方面ATM传输采用了固定长的信元，因而其又具有分组交换的特点，使各连接可以共享带宽资源。
ATM原理
第二节 ATM技术的基本概念
2.1 ATM信元结构
ATM传送信息的基本载体是ATM信元，信元长度为53字节，分为信头和净荷两部分，信头为5字节，净荷为48字节。
876543信头（5字节）信元净荷（48字节）GFC VPIVCIVCIHECATM信元UNI信元结构PTCLPVCIHECNNI信元结构2VPIVCI VPIVCIPTCLP1876543VPIVCI21
图2-1 ATM信元格式
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信头内容在用户-网络接口（UNI）和网络节点接口（NNI）中略有差别（图2-1），主要由以下几部分构成。
VPI：虚通路标识，NNI中为12比特，UNI中为8比特。
VCI：虚通道标识，16比特，标识虚通路中的虚通道，VPI/VCI一起标识一个虚连接。
HEC：信头差错控制，8比特，用于检测出有错误的信头。HEC的另一个作用是进行信元定界，利用HEC字段和它之前的4字节的相关性可识别出信头位置。由于在不同的链路中VPI/VCI的值不同，所以在每一段链路都要重新计算HEC。
PT：净荷类型，3比特。用于指示本信元为用户数据信元或OAM信元等。 比特3为0表示为数据信元、为1表示为OAM信元。对OAM信元，1，2 比特位表明了OAM信元的类型。对数据信元，比特2用于前向拥塞指示（EFCI/Explicit Forward Congestion Indication），当经过某一节点出现拥塞时，就将这一比特置为1；比特1用于表示是否为AAL5封装的最后一个信元(i.e., set to one in the last cell of the frame, and to zero in all other cells).
CLP：信元丢失优先级，1比特。 用于拥塞控制，当经过某一节点出现拥塞时，就将这一比特置为1。
GFC：一般流量控制，4比特，只用于UNI接口，目前置为0000，将来可能用于流量控制或在共享媒体的网络中标示不同的接入。
2.2 虚连接
ATM是面向连接的交换，这个连接用VPI、VCI来标识。VPI、VCI的取值只有局部意义，即只在通过物理媒质直接相连的两个接口之间有效，相同的值在其它接口可以重复使用。 从路由的角度看，VPI和VCI是信元在ATM网络中传输的路由地址，多个路由地址形成了一
ATM原理
条并且标识一条连接。当交换网络接收到信元时，根据信元头中的VPI和VCI查找映射表，确定输出的VPI和VCI。如图2-2所示，userA发出的VPI/VCI=0/40的信元，经switchB后VPI/VCI被交换成VPI/VCI=1/45；经switchC后VPI/VCI=100/45；经switchD后VPI/VCI=3/50；经switchE后VPI/VCI=2/60，最后送到userF。这里（0,40)(1,45)(100,45) (3,50)(2,60)标识了A与F之间的一个连接。
图2-2 ATM连接的示意图
ATM交换分为VP交换和VC交换两种。VP交换就是指在交换的过程中只改变VPI的值，透传VCI的值，而VC交换过程中VPI、VCI都改变。因此在使用中，VP就相当于一个大的管道，而VC相当于一个小的管道。虚通路与虚通道的关系如图2-3所示。
图2-3 VC、VP和物理传输通道的关系
ATM连接建立的方式有两种： 1、PVC（P）
PVC即Permanent VC，是通过网管预先建立的，不论是否有业务通过或终端设备接入，PVC一直保持，直到由网管释放。
ATM原理
2、SVC（P）
SVC即Switched VC，是用户需要通信时，通过终端设备由信令建立的虚通道。SVC类似于电话网的用户线路，用户每次在通信前必须发起呼叫请求，网络通过信令为通信双方建立起相应虚通道后，进行通信，通信完成后，由信令释放SVC。
2.3 ATM的交换过程
各类业务在经适配进入ATM网后，便由ATM交换机或交叉连接设备提供交换和中继功能，从而到达目的地。ATM交换机或交叉连接设备的作用是：根据输入信元的VPI/VCI标识以及它本身在建立连接时产生的路由表，将该信元转发到相应的输出端口，并对该信元的头部进行适当处理，如改变其VPI/VCI值，在拥塞时有可能改变CLP值，最后还要重新计算HEC值，以保护新产生的信元头。
ATM交换机实质上是一个能将输入端口中的信元，按照其路由标记送到它所要求的输出端口的功能块。因此，ATM交换机最主要的功能是路由功能。
2.4 ATM地址
在IP网络中，如果两台主机要相互通信，必须知道对方的IP地址；如果希望给朋友发邮件，必须知道对方的E-Mail地址，因此地址是设备的重要标识。在ATM网络中如果是SVC方式的连接，必须知道双方的ATM地址（PVC方式则没有必要）。
ATM地址有两种，一种是E.164地址，与电话号码类似；另外一种是NSAP地址。NASP方式的ATM地址的长度为20个字节，也由两部分组成：“网络前缀”（13字节）+“用户部分”（7个字节）[=“用户标识”（6个字节）+选择符（1个字节）]。“网络前缀”由交换机提供，“用户部分”由用户设备提供，一般情况，组成“用户部分”的“用户标识”（6个字节）就是用户设备的MAC地址（6个字节），“选择符”（1个字节）用来区分用户设备的子用户。哪些是用户侧设备呢？带ATM接口（155M光口或电口）的ATM-LANSWITCH、插上ATM网卡的计算机（ATM网卡通过光纤与交换机互连），该计算机的ATM地址就是计算机的“网络前缀”+该ATM网卡的用户部分（网卡自带的）。NSAP方式的地址，第一个字节必须是0x39、0x45、0x47中的一个。
2.5 ATM的统计复用
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