|1.2 All IP 1.0的開始：IP的全面勝利|

1. ATM與IP之爭

在網絡發展初期，為滿足不同的業務需求，存在著多種網絡形態，如X.25網絡、FR（Frame Relay，幀中繼）網絡、ATM網絡和IP網絡等。這些網絡之間不僅不能互聯互通，而且一直存在著競爭，其中最主要的是ATM網絡和IP網絡之間的競爭。

ATM是一種采用固定長度信元交換的方式傳輸數據的技術，采用面向連接的方式建立路徑，可以提供更好的QoS（Quality of Service，服務質量）。它的設計哲學是“以網絡為中心，提供可靠傳輸”。ATM網絡的設計理念充分體現了電信網絡對可靠性和可管理性的要求，因此在早期的電信網絡中得到了廣泛的部署。

而IP網絡的設計理念與ATM網絡恰恰相反，IP是一種無連接的通信機制，僅提供盡力而為的轉發能力，報文長度也不固定。IP網絡主要依賴傳輸層的TCP（Transmission Control Protocol，傳輸控制協議）來保證傳輸可靠性，網絡層簡單可用即可。IP網絡的設計理念體現了計算機網絡的“以端為中心，盡力而為”的思想，滿足了計算機網絡的業務需求，所以在計算機網絡中被廣泛應用。

ATM網絡和IP網絡的競爭其實是電信網絡和計算機網絡之間的競爭。電信行業希望通過ATM來完成網絡互聯，保護電信網絡的投資。計算機行業希望ATM成為IP網絡的一種承載技術，為IP網絡提供QoS保障，而采用IP技術進行網絡連接。

后來計算機網絡向寬帶化、智能化和一體化發展，業務也多為突發性業務。但計算機網絡的流量對QoS的要求并不像電信網絡的流量那樣高，報文長度也不固定，所以ATM網絡固定長度信元交換和QoS能力較好的優勢無法在計算機網絡中得到體現。此外，ATM網絡的QoS是基于面向連接的控制，而且會產生一定的報文頭開銷，所以ATM網絡在承載計算機網絡的流量時顯得效率不足，傳輸和交換成本也較高。

綜上所述，隨著網絡規模變大、網絡業務變多，ATM網絡的復雜度和管理成本高于IP網絡。在成本和收益的雙重作用下，ATM網絡逐漸被IP網絡所取代，慢慢退出了歷史舞臺。

2. MPLS：實現All IP 1.0的關鍵

雖然IP網絡比ATM網絡更適合計算機網絡的發展，但計算機網絡也確實需要一定的QoS保障。為彌補IP網絡QoS能力不足的短板，業界提出過許多IP網絡和ATM網絡融合的技術，比如LANE（Local Area Network Emulation，局域網仿真）、IPoA（IP over ATM,ATM承載IP）[10]和TAG Switch[11]等，但它們只能解決部分問題。直到1996年，MPLS的出現才更好地解決了IP網絡QoS能力不足的問題 [3]。

MPLS是一種介于二層和三層之間的“2.5層”技術，支持IPv4和IPv6等多種網絡層協議，且兼容ATM與以太網等多種鏈路層技術。MPLS吸收了ATM網絡的VCI（Virtual Channel Identifier，虛擬信道標識符）和VPI （Virtual Path Identifier，虛擬通路標識符）的交換思想，還具備IP路由的靈活性和標簽交換的簡捷性，為面向無連接的IP網絡增加了面向連接的屬性。通過建立“虛連接”的方法，MPLS為IP網絡提供了更好的QoS保障能力。

最初提出MPLS不僅因為它可以為IP網絡提供更好的QoS保障能力，還因為MPLS基于定長32 bit的標簽交換來轉發數據，而IP基于最長前綴匹配原則來轉發數據，相比而言，前者的轉發效率較高。雖然隨著硬件能力的提升， MPLS轉發效率高的優點已經不明顯，但是它面向連接的標簽轉發卻給IP網絡提供了很好的QoS保障，還可以很好地支持TE、VPN和FRR[12]。這些優點對IP網絡的繼續擴大起到了關鍵的作用，加速了互聯網IP化。

整體上看，MPLS的成功離不開它支持的三大特性：TE、VPN和FRR。

? TE：基于RSVP-TE[13]可以實現MPLS TE路徑標簽的申請和分發，可以實現資源保證、顯式路徑轉發等TE特性，彌補了IP網絡對TE支持能力差的短板。

? VPN:MPLS標簽可用于標識VPN[14]，實現VPN業務的隔離。VPN是MPLS當前最大的應用場景之一，是解決企業互聯和多業務承載的關鍵技術，也是當前運營商營收的重要手段之一。

? FRR:IP網絡無法提供完備的FRR保護，導致無法滿足電信級業務的需求。MPLS的出現提升了IP網絡FRR的能力，在大多數故障場景中滿足了50 ms電信級保護倒換的需求。

因為IP網絡本身成本比較低，MPLS可以很好地支持TE、VPN和FRR，所以IP/MPLS網絡就逐漸取代了ATM、FR和X.25等專用網絡。最終， MPLS被應用于IP骨干網、城域網、移動承載網等多種網絡場景，用于支持多業務綜合承載，實現了互聯網的All IP化。在本書中，我們將實現了IP/MPLS多業務綜合承載的這個時代稱為All IP 1.0時代。