接入网

1接入网技术接入网技术第3章以太网接入技术2接入网技术第3章以太网接入技术本章教学重点工作组以太网的主要特点基于工作组以太网的接入存在的问题两种以太接入模式：PPPoE和802.1X以太接入网标准802.3ah概要本章要求掌握工作组以太网作为接入面临的问题，以及采用接入控制措施掌握以太接入网802.3ah的几种接入模式和特点3接入网技术第3章以太网接入技术本章主要内容3.1引言3.2以太网知识回顾3.3工作组以太网接入3.4802.3ah以太接入网4接入网技术什么是局域网将分散在有限地理范围内的多台计算机通过传输媒体连接起来的通信网络。通过网络软件，实现计算机之间的相互通信和资源共享。星型、总线、环型、环星型、树型等什么是以太网符合DIXEthernetV2标准的局域网符合IEEE802.3标准的局域网属于广播网络，半双工传输，全双工传输3.1引言5接入网技术以太网接入主要基于以下两种情况基于工作组以太网的接入方式基于现有其他基础技术的以太接入（802.3ah）以太网正在成为主流的宽带接入技术以太网组网灵活、简单、易于实现、技术成熟已是园区网接入的主流针对电信运营商开发的以太网接入网标准已经出台IEEE802.3ah，也叫第一公里以太网EFM以太网作为一种接入技术，许多问题有待解决3.1引言6接入网技术3.2.1以太网的诞生3.2.2以太网的标准3.2.3早期的以太网3.2.4现今的以太网3.2以太网知识回顾7接入网技术BobMetcalf&DavidBoggs1973年5月22日@PARC/XeroxMetcalf在备忘录中命名了Ethernet1976年6月：Metcalf&Boggs发表著名论文以太网：局域网的分布式信息分组交换1977年底：Metcalf等获得CSMA/CD等4项专利具有冲突检测的多点数据通信系统3.2.1以太网的诞生8接入网技术DIX标准：DEC/Intel/Xerox早期标准，便于使用但权威性不足EthernetⅠ(1980)、EthernetⅡ(1982)IEEE标准当今标准，由IEEE802.3工作组负责1982年12月：802.3标准草案宣布IEEE802.3-1985：标准的第一个版本必须与LLC子层一起使用IEEE802.3-2002：正式标准第二版（现行）可以直接通过MAC向高层提供服务（可不需LLC）3.2.2以太网的标准9接入网技术共享信道、专用网络主要拓扑与介质总线/树形拓扑，同轴缆介质星形拓扑（逻辑总线），双绞线介质MAC协议：CSMA/CD通信方式：半双工MAC只能为LLC提供服务小范围网络适用于大楼、办公室主要用于用户互连、资源共享3.2.3早期的以太网10接入网技术经过40年的发展，以太网发展了很大变化主流介质：双绞线和光纤介质传输速率：10Mbps/100Mbps/1000Mbps/10Gbps通信方式：全双工为主MAC协议：CSMA/CD已失去作用组网方式与拓扑交换机组网、全双工、独享信道复杂结构——mash（网状）VLAN应用MAC摆脱LLC，直接为多个高层协议提供服务突破距离的限制，向城域、广域进军3.2.3现今的以太网11接入网技术3.3.1工作组以太网的特点3.3.2接入面临的问题3.3.3以太网馈电（802.3af）3.3.4用户接入控制与管理3.3.5用户的隔离3.3.6以太网接入协议模型3.3.7应用趋势3.3工作组以太网接入12接入网技术工作组以太网的根本目的是：将本地各站互连起来，实现互连互通长期以来，以太网都是作为一种专用网络使用内部网络，基于用户之间的彼此信任安全问题不是特别突出，一般不考虑身份认证问题不会对站点进行刻意的管理更不会对每个站点进行记帐和收费工作组以太网提供了很好的IP承载能力工作组以太网技术可以直接用作可以运营的以太接入吗？3.3.1工作组以太网特点13接入网技术以太网作为接入与工作组方式有很大不同作为接入是一个公共网络，需要面临并解决：用户的接入控制与管理问题用户的身份认证（用户合法？）用户接入与提供服务授权记帐与计费流控问题安全性问题网络的安全性用户隔离接入设备的供电问题3.3.2接入面临的问题14接入网技术背景接入设备的环境，通常不具备正规机房的条件，电源不良借鉴PSTN的运行经验，由机房的设备通过以太网线远端馈电以太网远端馈电标准：IEEE802.3af-2003DTEPowerviaMDI通过以太网端口(MDI)对连网设备(DTE)供电供电设备、受电设备PSE:PowerSourcingEquipmentPD:PoweredDevice电源输出：48V，功率级别：15/7/4W简称：PoE，PoweroverEthernet用途网络终端设备：IP电话机、网络摄像机网络前端设备：AP、接入交换机前端扩展设备3.3.3以太网馈电（802.3af）15接入网技术基于端口的控制协议——802.1x在交换机接入端口上进行接入控制端口控制、中心认证（AAA服务器）构成完整的接入控制系统适合于802网路的接入控制3.3.4以太网用户接入控制与管理以太网核心网交换机AAA服务器802.1X协议客户端AAA服务器AAA协议or802.1X服务器端16接入网技术PPPoE协议在以太网上运行PPP协议实现以太网单个用户到运营商之间的端端通信每个以太网站点与PPPoE服务器之间似建立一条虚拟通道用户和PPPoE服务器之间进行PPP会话通过PPPoE可以实现对以太接入的单个用户进行接入认证、授权和记帐3.3.4以太网用户接入控制与管理以太网核心网以太网交换机PPPoE服务器PPPoE协议虚拟拨号AAA服务器17接入网技术用户隔离的必要性HUB组网无法隔离用户，不能作为以太网接入设备交换机无法隔离广播帧（广播帧带有个人重要信息，如MAC地址）如用普通交换机组网，不作任何限制时，用户之间彼此通信十分容易，这是接入网用户不希望的实现用户隔离的措施用VLAN交换机实现用户隔离用户数量受限、处理能力下降使用接入专用交换机（硬件实现隔离）此种设备市面上已有，但还较少3.3.5接入用户的隔离接入端口上连端口VLAN18接入网技术以太网通常承载IP业务，典型的模型包括：IPoE（IPoverEthernet）IPOverEthernetIIIPOverIEEE802.3PPPoE（PPPoverEthernet）（IPoverPPPoverEthernet）3.3.6以太网接入协议模型19接入网技术3.3.6以太网接入协议模型——IPoEIPOverEthernetII（IPOverMAC）IPOverIEEE802.3（IPOverLLC）IP(IETFRFC894)MAC(EthernetII)PHYIP(IETFRFC1042)LLC(IEEE802.2)MAC(IEEE802.3/1985)PHY20接入网技术802.1x的接入控制模式可能会得到较好应用以太网接入控制设备（代替交换机）可能会受到设备制造商和运营商的关注集成：用户接入控制用户隔离流量控制………3.3.7应用趋势21接入网技术3.4.1标准概要3.4.2802.3ah的PHY的MDI光纤P2P接入光纤P2MP接入铜缆长距离接入铜缆短距离接入3.4.3802.3ah的OAM3.4.4802.3ah的应用模式3.4802.3ah以太接入网22接入网技术3.4.1802.3ah标准概要IEEE802.3ah，2004通过以太接入网EAN，Ethernetforsubscriberaccessnetworks第一公里以太网EFM，EthernetintheFirstMile是一种典型的电信级接入的模式利用现有基础技术传送以太帧（PON，XDSL)将以太技术用于光接入网上将以太技术用于市话铜缆上对802.3的标准的扩展：MAC层作了极少扩展(增加了OAM子层可选)增加了多种PHY层介质相关接口MDI的标准EFM只支持全双工链路23接入网技术3.4.2802.3ah的PHY的MDI三种PHY层介质相关接口MDI光纤上的P2P传输(P2P@fiber)光纤上的P2MP传输(P2MP@fiber)话音级铜缆上的P2P传输(P2P@copper）注：P2P:点到点P2MP：点到多点24接入网技术平行双绞线电缆同轴电缆微波1021010310410510610£110£210£310£410£5系统/话路公里相对造价话路数/条光缆各种通信系统相对造价与传输容量的比较25接入网技术光纤损耗谱(a)三种实用光纤；(b)优质单模光纤多模突变型(SIF)、渐变型(GIF)光纤和单模(SMF)光纤26接入网技术光纤P2P接入－P2P@fiber100BASE-LX10，1310nm@2*SMF/10km100BASE-BX10，1310/1550nm@1*SMF/10km1000BASE-LX10，1310nm@2*SMF/10km1000BASE-BX10，1310/1490nm@1*SMF/10km100Mbps单纤1Gbps单纤100Mbps双纤1Gbps双纤27接入网技术光纤P2MP接入－P2MP@fiber1000BASE-PX10，1310/1490nm@2*SMF/10km1000BASE-PX20，1310/1490nm@2*SMF/20km标准距离=10km长距离=20km1:16splitratio/EPON28接入网技术铜缆接入－P2P@copper10PASS-TS基于ITU-TG.993、ANSIT1.424（VDSL)速率为10Mb/s，距离可达750m频分双工FDD下行：138kHz～12MHz上行：25～138kHz数话可同传短距离对称速率：=10Mbps距离=750m长距离对称速率：=2Mbps距离=2700m10PASS-TL基于ITU-TG.991(G.SHDSL)速率为2Mb/s，距离可达2700m可多线对捆绑数话不能同传两者都是在一对市话铜线上传输29接入网技术中带以太网新的铜线以太网标准通常还被称作中带以太网它有两种形式：基于VDSL的不对称/对称10Pass-TS基于增强型SHDSL物理层的对称2Base-TL10Pass-TS可以提供100Mbit/s左右的不对称速率50Mbit/s对称速率。2Base-TL原则上提供对称速率在2700～3600m的距离上速率为2.3Mbit/s，在更短的距离上速率为5.7Mbit/s。如采用多线对捆绑方案能做到在短距离上8线对提供45Mbit/s的速率，在典型服务区范围内提供高达20Mbit/s的速率。故原来在两对线上用E1只能提供2Mbit/s，现在可以提供11.4Mbit/s了。中带以太网现在正开始大步迈入商用，几乎全世界每个国家的传统运营商都在测试此新的IEEE802.3ah技术。30接入网技术点到多点（P2MP）的拓扑结构EFM同时也给出了EPON支持的点到多点（P2MP）的拓扑结构，其可通过单一splitter拓扑、树型结构拓扑以及混合介质拓扑这三种方式实现，分别如图1、图2和图3所示。其中混合介质拓扑方式结合了点到点（P2P）、P2MP的光连接和铜线链接。31接入网技术混合介质拓扑结构32接入网技术3.4.3802.3ah的OAMOAM（运行、管理和维护）Operations,Administration,andMaintenance为提供电信级管理，EFM定义了OAM功能使用OAM帧来传递管理信息提供了一种监控链路运行十分有用的机制链路测试故障定位故障通告（指示）故障修复与排错维护链路的正常运行33接入网技术3.4.4802.3ah的应用模式用