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异步传输模式交换技术是一种兼有电路交换实时性好、可靠性高和分组交换灵活性好、效率高的新技术。是一种以信元（Cell）为基本单位进行交换和多路复用的面向连的快速分组交换技术。ATM可以采用DS3线路、T1线路或ADSL线路把用户设备接入ATM网，ATM一般采用ADSL作为接入网。
ATM和物理接口有两类，一类是ATM用户设备与ATM网络设备之间的用户—网络接口（User-Network Interfac，UNI），另一类是ATM网络设备之间的接口（Network-Network Interface ，NNI）。
ATM协议参与模型分为三层：第1层物理层、第2层ATM层，第3层ATM适配层。
ATM适配层：为了能够传输多种具有不同特点的业务数据，ATM采用业务适配的做法。所谓业务适配是指针对不同类别业务的特点而采用相应的数据封装格式和控制功能。ATM业务适配由ATM适配层（ATM Adaptation Layer，AAL）负责。AAL的标准是I.362，它规定AAL的基本功能包括：对高层用户数据单元的封装和拆装；差错控制；流控制。ITU-T的I.363建议定义了4种AAL协议，它们分别是AAL1、AAL2、AAL3/4和AAL5。主要是为了对不同类别的业务进行不同的处理。
ATM层：主要功能包括：信元交换；虚电路复用；流控制；拥塞控制。
ATM层的虚电路称为虚通路（Virtual Channel，VC），它是ATM层的数据链路。若干条虚通路（VC）组成一条虚通道（Virtual Path，VP）。
ATM物理层：功能包括：实现信元流和比特流的转换；在通信介质上正确传输和接收比特流。
ATM信元的格式
ATM传输技术与早期的传输网技术相比有诸多不同，其中显著一点就是ATM的数据单元的长度短且固定，它由5字节的头部和48字节的信息字段组成。AMT将信息流分割成固定长度的ATM信元。信元长度为53字节，其中5字节的信头主要完成寻址功能，48字节的信息域用来装载用户信息。
ATMj是一种面向连接的技术。当发送端要和接收端通信时，首先发送一个要求建立连接的控制信号，接收端收到该控制信息并同意建立连接后，就在发送端和接收端之间建立起一个虚电路，这时再将要发送的信息分割成一个个信元，经网络传送给对方。若发送端有一个以上的信息要同时发送给不同的接端，则要先建立到达相应接收端的不同虚电路，现将信元交替地送出以实现多路复用，这样不同的信息流就能互不干扰且独享不同的带宽。
ATM层的PDU称为ATM信元（Cell）。ATM信元头部包含ATM网络中传递信息所需的控制信息。ATM信元有两种不同的头部，分别对应UNI和NNI。ATM信元头部中的字段含义如下。
普通流控制（Generic Flow Control，GFC）：占4位，通常置为0。通过NNI的信元没有此字段。GFC用来进行流控制。
VCI（Virtual Channel Identifier）：虚通路标识符，占16位。
VPI（Virtual Path Identifier）：虚通道标识符。VPI有两种长度：在UNI使用的VPI为8位，在NNI使用的VPI为12位。说明：VP/VC是ATM网络的数据链路，VPI/VPI是数据链路的标识符。不同数据链路的VPI/VCI是不同的，信元沿着VPI/VCI指示的VP/VC传输。不同的VP的VPI不同，同一VP内的VC的VCI不同，不同VP内的VCI可以相同。
净负荷类型（Payload Type，PT）：占3位，用来区分该信元是用户信息还是非用户信息。
信元丢失优先级（Cell Loss Priority，CLP）：占1位，指示信元的丢失优先级。若CLP=0就表示该信元是一个高优先级信元，而CLP=1则表示该信元是一个低优先级信元。当网络负荷很重时，ATM交换机据此可选择丢弃CLP=1的信元以缓解网络出现的阻塞。
头部差错控制（Header Error Control，HEC）：占8位，提供覆盖信元头部所有字段（不包括净负荷部分）的差错控制。HEC可进行多个比特的检错和单个比特的纠错。
ATM信元交换
由于帧中继和ATM都基于分组交换的虚电路方式，因此它们的交换原理比较相似，但ATM适应性更强、功能更复杂。
第三层交换的实质含义是基于第三层协议地址来建立第二层的数据通路，交换看起来是在第三层进行的，而且第三层协议数据流被映射为第二层数据数。
第三层交换技术的产生是因为传统传输技术和路由技术不再适应当前网络应用的特点，致使网络服务质量下降。人们通过整合第三层路由和第二层交换技术得到了所谓的第三层交换。
多协议标记交换MPLS：MPLS的提出和发展源于Ipsilon公司提出的IP Switching和Cisco公司提出的Tag Switching技术思想。IP Switching将传统的IP路由器与ATM交换机捆在一起（置于同一机箱内）而作为一个整体运行，称这个捆绑物为IP交换机。IP交换机执行通常的IP路由协议，可以进行传统的逐跳的IP分组转发，也可以把逐跳路由转发的IP分组流转换成ATM业务流进行交换。
MPLS对IP Switching和Tag Switching进行扩展，使之适应性和通用性更强。
标记：标记是封装第三层分组的第二层帧头部内部或位于第二、三层头部之间的寻址字段，该字段用于标识第二层帧使用的第二层数据链路。标记的长度是固定的32位，其中标记值占20位，用于编码数据链路标识。Exp称为实验字段。目前经常用于表示服务类别CoS。Exp字段占3位，因此可以提供8个级别的服务质量。栈底（Base of Stack）标志S占1位，用于指明该标记是否在标记堆栈的底部。TTL占8位，用于指明被标记分组的生存期。标记的基本作用是寻址，就像DLCL和VPI/VCI的寻址功能一样。
标记交换设备
MPLS设备包括标记交换路由器（Label Switching Router，LSR）和标记边缘路由器（Label Edge Router，LER）。LSR/LER结构主要由两个模块组成，即控制模块和转发模块。控制模块的作用除了能执行必要的路由更新等第三层操作外，主要的功能是创建标记、维护标记与目的地址的关联、在标记交换设备之间分发标记关联。与标记发生关联的目的地址可以是主机地址、网络号以及组播地址或其他网络层信息。
转发模块的作用类似于第二层交换机，它根据给分组打上的标记和设备中的标记信息库（Label Information Base，LIB）在输入端口与输出端口转发数据。传统的第三层转发依据路由表，而MPLS的转发依据LIB。LIB集成了第二层和第三层的寻址信息。当网络的拓扑发生变化时，第三层寻址信息会重新计算，第二层信息就会随之分配。LIB随之更新。LSR是MPLS的核心设备，它可以是具有标记交换功能路由器，具有第三层路由功能的交换机或是路由器和交换机的混合体。LER是MPLS的边缘设备，是MPLS的入口和出口。入口LER负责给分组打上标记，出口LER负责从分组摘掉标记。
