|1.2 All IP 1.0的开始：IP的全面胜利|

1. ATM与IP之争

在网络发展初期，为满足不同的业务需求，存在着多种网络形态，如X.25网络、FR（Frame Relay，帧中继）网络、ATM网络和IP网络等。这些网络之间不仅不能互联互通，而且一直存在着竞争，其中最主要的是ATM网络和IP网络之间的竞争。

ATM是一种采用固定长度信元交换的方式传输数据的技术，采用面向连接的方式建立路径，可以提供更好的QoS（Quality of Service，服务质量）。它的设计哲学是“以网络为中心，提供可靠传输”。ATM网络的设计理念充分体现了电信网络对可靠性和可管理性的要求，因此在早期的电信网络中得到了广泛的部署。

而IP网络的设计理念与ATM网络恰恰相反，IP是一种无连接的通信机制，仅提供尽力而为的转发能力，报文长度也不固定。IP网络主要依赖传输层的TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）来保证传输可靠性，网络层简单可用即可。IP网络的设计理念体现了计算机网络的“以端为中心，尽力而为”的思想，满足了计算机网络的业务需求，所以在计算机网络中被广泛应用。

ATM网络和IP网络的竞争其实是电信网络和计算机网络之间的竞争。电信行业希望通过ATM来完成网络互联，保护电信网络的投资。计算机行业希望ATM成为IP网络的一种承载技术，为IP网络提供QoS保障，而采用IP技术进行网络连接。

后来计算机网络向宽带化、智能化和一体化发展，业务也多为突发性业务。但计算机网络的流量对QoS的要求并不像电信网络的流量那样高，报文长度也不固定，所以ATM网络固定长度信元交换和QoS能力较好的优势无法在计算机网络中得到体现。此外，ATM网络的QoS是基于面向连接的控制，而且会产生一定的报文头开销，所以ATM网络在承载计算机网络的流量时显得效率不足，传输和交换成本也较高。

综上所述，随着网络规模变大、网络业务变多，ATM网络的复杂度和管理成本高于IP网络。在成本和收益的双重作用下，ATM网络逐渐被IP网络所取代，慢慢退出了历史舞台。

2. MPLS：实现All IP 1.0的关键

虽然IP网络比ATM网络更适合计算机网络的发展，但计算机网络也确实需要一定的QoS保障。为弥补IP网络QoS能力不足的短板，业界提出过许多IP网络和ATM网络融合的技术，比如LANE（Local Area Network Emulation，局域网仿真）、IPoA（IP over ATM,ATM承载IP）[10]和TAG Switch[11]等，但它们只能解决部分问题。直到1996年，MPLS的出现才更好地解决了IP网络QoS能力不足的问题 [3]。

MPLS是一种介于二层和三层之间的“2.5层”技术，支持IPv4和IPv6等多种网络层协议，且兼容ATM与以太网等多种链路层技术。MPLS吸收了ATM网络的VCI（Virtual Channel Identifier，虚拟信道标识符）和VPI （Virtual Path Identifier，虚拟通路标识符）的交换思想，还具备IP路由的灵活性和标签交换的简捷性，为面向无连接的IP网络增加了面向连接的属性。通过建立“虚连接”的方法，MPLS为IP网络提供了更好的QoS保障能力。

最初提出MPLS不仅因为它可以为IP网络提供更好的QoS保障能力，还因为MPLS基于定长32 bit的标签交换来转发数据，而IP基于最长前缀匹配原则来转发数据，相比而言，前者的转发效率较高。虽然随着硬件能力的提升， MPLS转发效率高的优点已经不明显，但是它面向连接的标签转发却给IP网络提供了很好的QoS保障，还可以很好地支持TE、VPN和FRR[12]。这些优点对IP网络的继续扩大起到了关键的作用，加速了互联网IP化。

整体上看，MPLS的成功离不开它支持的三大特性：TE、VPN和FRR。

• TE：基于RSVP-TE[13]可以实现MPLS TE路径标签的申请和分发，可以实现资源保证、显式路径转发等TE特性，弥补了IP网络对TE支持能力差的短板。

• VPN:MPLS标签可用于标识VPN[14]，实现VPN业务的隔离。VPN是MPLS当前最大的应用场景之一，是解决企业互联和多业务承载的关键技术，也是当前运营商营收的重要手段之一。

• FRR:IP网络无法提供完备的FRR保护，导致无法满足电信级业务的需求。MPLS的出现提升了IP网络FRR的能力，在大多数故障场景中满足了50 ms电信级保护倒换的需求。

因为IP网络本身成本比较低，MPLS可以很好地支持TE、VPN和FRR，所以IP/MPLS网络就逐渐取代了ATM、FR和X.25等专用网络。最终， MPLS被应用于IP骨干网、城域网、移动承载网等多种网络场景，用于支持多业务综合承载，实现了互联网的All IP化。在本书中，我们将实现了IP/MPLS多业务综合承载的这个时代称为All IP 1.0时代。