ATM核心网中的流量工程 对于一个具有ATM核心网的ISP通常使用离线配置来完成PVC路径的设置。一些ATM机厂商提供一些专有技术以支持在线的PVC设置，并在设置时将一些流量工程因素考虑进去。但是，这些功能是不成熟的，ISP一般通过完全的离线路径计算来解决这些问题。在完成PVC结网计算后，配置被到路由器和ATM机以提供全闭合结网的逻辑拓扑。
对于一些ISP的网络，每个路由器不仅要参与同其它路由器的全闭合PVC结网，而且还要参与备份的全闭合PVC结网。图10描述了一个具有ATM核心网的ISP网络逻辑拓扑。注意，图10只描述了主PVC，其中并没有包括备份PVC。
图10：ATM核心网上的ISP逻辑拓扑 ATM的PVC提供了一个支持精确流量工程的工具。ISP通过测得的业务参数决定PVC路径，将业务流分配到不同的物理链路上去。每条PVC都需被确定以同预计的负载相协调。由于网络的业务矩阵随时间不断变化，这便要求支持特定PVC的底层物理路径能够随物理路径上的业务负载的变化而被修改。当PVC安装到交换结构中去后，它们将通过在每条PVC上运行IGP与IP网结合起来。在任何一对路由器之间，主PVC的IGP量度值都要比备份的PVC好。这样能够保证只有在主PVC不工作时才会使用备份PVC。
ATM核心网的“N2”问题 ATM的局限性之一就是它需要PVC的全闭合结网以提供第三层连接。PVC全闭合结网是“N2”问题的根源。正象我们将要看到的，由于“N2”问题的影响，在网络中增加一条路由器将耗费很多劳力，并同时对路由的运行造成压力。
图11描述了在网络中由于增加一个路由器而相应增加的PVC数量，由此而导致“N2”问题。例如，当网络中的路由器由5个增加到6个时，ISP需要将其PVC数量由20增加到30条。一个新增的路由器需要10条额外的PVC。通常，新的PVC需要在物理拓扑中被确定，并使其对现有的PVC影响最小。当网络中的路由器数量由50个增加到51个时，面临的挑战将非常巨大，这将需要增加100条新的PVC。
图11：“N2”问题和PVC增加 PVC全闭合结网同时也给路由带来压力，这种压力也使得“N2”问题变得非常明显。使用全闭合结网PVC在一些小型的网络中进行路由可有较好的运行状态。但是，在一个大型网络中，可扩展性问题的局限将变得非常明显。LSP的扩散变得非常低效，每个路由器与其逻辑邻居具有过多的邻接，同时，数量巨大的逻辑链接使得Dijkstra计算效率变得很低。
ATM核心网的优点和缺点 相对于“N2”问题，在ISP网络中配置ATM核心网具有以下优点：
· 基于ATM的核心网通过对PVC的配置，完全支持流量工程。这使ISP在其网络中精确地进行业务分配，使中继线平均地被使用，避免了业务被全部吸引到花费最少的链路上，避免了链路过分使用或未充分使用情况的发生。流量工程使ISP在市场中更具竞争性，允许他们为客户提供费用更低、更好的服务。
· 在基于ATM的核心网中，通过交换机提供的每条PVC的状态信息可以对业务参数进行监测。网络设计者为支持特定的流量工程目的而对每条PVC进行配置。他们连续对PVC上的业务进行监测。如果一条特定的PVC发生阻塞，ISP具有对此阻塞进行修正所需的全部信息。
相对于支持流量工程这一优点，基于ATM的核心网同时具有一些局限性:
· ATM PVC的全闭合结网导致了“N2”问题
· ATM信元税将占用大量带宽。如以前讨论过的，一条OC－48链路的信元税将占用大约一个OC－12的带宽。路由器核心网中避免了信元税的开销，使原用于报头的开销用于传输业务，带宽的使用更加有效。
· 在基于ATM的核心网中，由于其基于连接操作的特点，网络在故障模式下将变得不是十分可靠。在路由核心网中，备选路径在任何发生链路或对等体故障的时候被计算。在基于ATM的核心网中，必须对备份路径预先进行计算并安装到交换机中，以提供及时的备份功能。
· 基于ATM的核心网需要管理两个不同的网络：ATM基础结构和逻辑IP覆盖。管理特定网络的任务将伴随着一定的费用。在ATM网络上运行IP网，ISP因为需要管理两个分立的网络而使得总开销加倍。同时，路由和流量工程在不同的设备上执行（即，路由在路由器上执行，流量工程则在ATM交换机上执行）。结果，将有两个配置进程用于设计、运行，及检测。
业务统计支持流量工程 增大一个网络需要了解网络中每一个接入点和每个接入点的业务量。ATM交换机提供的每条PVC的统计信息简化了收集进行流量工程决定所需信息的任务。统计信息使ISP可以了解到每条PVC的业务量，使ISP能够了解哪条PVC的业务正在增加。
在路由核心网中建立流量矩阵是很困难的，因为骨干中继线上的业务统计与实际业务并未分开。在路由核心网中，一种可能的收集有关数据信息的方法是业务采样（例如，每100个数据包采样一次）。如果我们能够得到具有统计信息的那一部分数据，便完成了采集的功能，但是，在OC－48速率上实现这一功能是非常困难的。类似于流量交换等一些专有技术可以为路由核心网提供一些信息，但仍需要大量的离线分析，并且，它们扩展至OC－48速率的能力也是令人怀疑的。
采集统计信息和流量工程是两个分立的问题。但是，如果你将流量工程作为闭环反馈系统的一部分，业务统计提供基本的信息以使ISP能够精确地确定网络链接。在ATM核心网中，网络的运行确定每条PVC以支持特定的流量工程需求。他们连续地监测PVC上的业务状况，如果一条特定的链路开始发生阻塞，他们可以对通过ATM基础结构的PVC物理路径进行修改。问题解决之后，他们将继续监测下一条可能发生瓶颈的PVC。
多标记交换（MPLS）解决方案 图12提供了传统路由核心网和ATM核心网之间优劣比较的一个总结。随着我们步入光 Internet时代，任何出现的流量工程解决方案都需综合路由核心网和ATM核心网的优点，同时避免其缺点。
图12：传统路由器核心网与ATM核心网的比较 回到1994年，ISP们只是简单地希望获得更多的带宽以应付不断增长的网络业务。那些决定使用ATM核心网的ISP们很快地发现，ATM核心网可以为他们提供两个重要功能：使业务负载在网络中均匀分配的流量工程的能力，及用于统计业务的每条PVC的统计信息。当与传统路由核心网进行比较时，ISP们对ATM核心网提供的控制级别感到满意。今天，ISP们并不希望放弃ATM提供的控制功能。尽管ATM有许多局限性（如：信元税，“N2”问题，及管理两个分立网络的费用），ISP们明白，他们仍需要一些类似于ATM的流量工程能力以成功地运行他们的网络。
Juniper网络公司确信，多协议标记交换（MPLS）是支持大型服务提供商网络流量工程的解决方案。它综合了路由核心网和ATM核心网的优点，同时避免了它们的缺点。MPLS提供的好处包括：
· 在网络高速增长的时期，其能提供对可用资源进行精确控制的能力
· 在阻塞及故障情况下的稳定性
· 为ISP提供增值服务的基础
Juniper网络公司积极地参与IETF的MPLS和RSVP工作组及有关活动。Juniper网络公司也从与一些大型ISP合作的多次试验中获得了许多有关MPLS的宝贵经验。
多协议标记交换（MPLS） MPLS提供的一个重要的性能是：它可以提供类似于ATM网和帧中继网中PVC的标记交换路径（LSP）。一条LSP通过串联一个或几个标记交换跳转点来建立，使数据包沿ISP网络中的LSP从一个标记交换路由器（LSR）转发到下一个LSR。LSR是一个支持MPLS的路由器。
图13：标记交换路径（LSP） 一个收到IP包的LSR给包加上一个MPLS报头，然后将其转发到另一个LSR，这样，使包沿LSP被转发。被标记的包通过每个LSR沿LSP转发，一直到达LSP的终点，这时，MPLS的报头被拆除，包将根据第三层的信息，如IP目的地址等进行转发。这里，最重要的一点是LSP的路径并不局限于通过IGP选择的到达目的IP地址的最短路径。
MPLS包转发机制：标记交换 每个LSR的转发处理是基于“标记交换”的概念。标记被捆绑在IP报头前，并且是本地连接的。当一个带有标记的包到达LSR时，LSR检查标记，并将它作为自己转发表中的索引。转发表中的每个条目都包含了一个映射了一系列转发信息的入站标记，该转发信息适用于所有具有相同入站标记的包。
图14：标记交换转发表 图15描述了LSR使用的标记交换算法的运行过程。一个标记为36的包在LSR的接口4上被接收，LSR使用输出信息对该包进行转发。在这个例子中，LSR建立了一个标记为19的新包，并通过接口5将包转发。
图15：标记交换路由器（LSR）进行包转发 MPLS包转发性能 对于MPLS的一个最大的荒诞说法是它可以明显地提高路由器的转发性能。IP转发是基于最长匹配查询的，而MPLS是基于精确匹配查询（与ATM查询类型相同）。人们总是习惯地认为ATM交换机通过硬件提供的固定长度查询要比路由器提供的基于软件的最长匹配查询快。但是，最新的半导体技术的发展，使基于ASIC的路由查询引擎与ATM使用的VPI/VCI查询引擎的运行速度相同。因为路由器现在可
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