保护和恢复技术的常规处理思想是：当使用“主用”资源出现故障而不能工作时，利用剩余的资源来备份。“保护”是指使用某一指定的备用资源来传送本来由一个已经出现故障的资源所承载的业务。“恢复”（注：Restoration，而不是Reversion）是指备用资源不会被专门用于某一主用资源，但是会有一些资源被保留，在主用资源出现故障时进行备份，主用资源的故障会导致备用资源的动态分配。和使用保护技术相比，使用恢复技术可能会使恢复时间明显加长，但是在网络资源的利用率方面会得到一些改进。
能够及时且准确的报告故障环境是任何保护机制都必须具备的重要功能。光网络的保护方案可分为线性保护、环网保护和Mesh恢复，线性保护是所有保护机制中最简单也最快的一种保护机制。线性保护有1 1保护和M：N保护（包括1：N保护），N条工作线路有M条保护线路。1 1保护可分为1 1单向保护和1 1双向保护（1：1双向保护）。在1 1单向保护方式下，工作线路只有一根光纤，工作线路和保护线路传送相同的信号，接收机会选择质量好的一路信号，发送端和接收端不需要协调。在1 1双向保护方式下，工作线路由一对光纤组成，此时发送端和接收端需要协调，如果链路上一端发生线路倒换时，另一端也要倒换。在M：N保护中，工作线路由一对光纤组成，如果链路上一端发生线路倒换时，另一端也要倒换，在故障修复之后，信号应从保护线路倒换回修复好了的工作线路上（称为“恢复”Reversion），以释放保护资源。M：N保护遵循收益递减法则，即随着保护线路数量M的增加，故障发生平均间隔时间MTBF值增加的速度越慢，M：N保护的优势并不比1：N保护明显。假设每条线路的MTBF都为1/Lamda(波长) ，则该系统的MTBF为：
可用性=MTBF/(MTBF MTTR)
MTBF是故障发生平均间隔时间，MTTR是修复故障所需的平均时间。
在SDH中一般采用线性1：N保护机制，采用APS协议。SDH复用段的K1、K2字节用来控制自动保护倒换（APS）。保护通道的K1、K2字节用作APS组的双向信令通道，如果这些字节连续三帧都相等，则认为有效。帧时是125微秒，故至少会有375微秒的信令延时。M：N保护在恢复过程中，信号并不是在工作线路故障被修复后立刻倒换回工作线路上，而是要延迟一段时间，称为恢复等待时间WTR（一般为5分钟），以防止间歇性的故障致使信号频繁倒换。在WTR周期中，若有某条线路信号失效或劣化，将会中止WTR周期，立刻倒换予以保护。
环网保护比树形保护的保护成功率高，但是，环越大，节点就越多，两条线路同时发生故障的概率就越大，稳定性也就越差。最容易实现的环形保护是单向通道倒换环UPSR，实际就是嵌入在环形网络中的1 1单向保护机制。当一个节点与另一个节点通信的时候，他分别向环中两个相反的方向发送两份相同的信号，即通过两个不同的反向旋转环传输通道来发送信号，因此其中一条通道就是工作通道，另一条就是保护通道。双向通道倒换环（共享保护环）BLSR的工作机制稍微复杂一些。
假设ABCD组成一个2F-BLSR，链路AB预留有一半的带宽被用作保护之用。若C、D间的链路CD出现了故障，则C、D点都将业务转到CABD路径，A、B节点默许保护通道业务进行穿通。在该过程中，只有C、D两个节点需要进行倒换操作，因此倒换速度很快。当2F-BLSR容量不足时，可以采用4F-BLSR。BLSR中的每个节点可以是以下三个主要状态之一：空闲、倒换、穿通。K1、K2字节的用法在书中82-83页。
P环是一种用于常规Mesh网的环状实体。和BLSR类似，P环中也仅有两个网元会受到保护倒换的影响。P环的倒换粒度为SONET通道（SDH高阶虚级联）级别。除了环上的链路以外，任何横跨环的链路都能够得到保护。P环融合了Mesh和Ring配置的优点，在Mesh上的P环设计恰当，就可以获得和常规Mesh相似的带宽利用率！重路由Mesh恢复直接操作用户连接的带宽粒度，具有最高的带宽利用率。
Mesh网中常用两种新的保护机制：区段保护和端到端保护。区段保护与M：N保护类似，由从节点向主节点发送“失效指示”，主节点收到信令后向从节点发送“倒换请求”，从节点倒换线路并回送“倒换响应”，主节点收到信令后倒换线路，完成倒换操作。区段倒换既可以在底层实现也可以在高层实现，在PXC中只能在高层实现。端到端通道保护和恢复指的是网络中从入口到出口的整条连接的愈合，分为端到端专用Mesh保护和端到端共享Mesh保护。端到端专用Mesh保护是1 1保护（单向或双向），而在共享Mesh保护中，网络资源被多条保护线路共享。端到端保护可由GMPLS RSVP-TE实现。
