接入网技术-以太网接入技术03

王密四川省广播电视技术职业学院第三讲：1以太网接入技术（2学时）《接入网技术》3.1引言教学内容3.2以太网技术回顾3.3工作组以太网接入3.4802.3ah以太接入网•工作组以太网的主要特点•工作组以太网作为接入手段时存在的问题及采用的相应措施•两种以太接入控制协议：PPPoE和IEEE802.1X•以太接入网标准IEEE802.3ah-2004概要知识要点•本节重点：–以太网作为接入存在的问题–两种以太接入控制模式：PPPoE和802.1X–IEEE802.3ah基本概要–IEEE802.3ah的典型技术•本节难点：–IEEE802.3ah的本质–以太网作为接入存在的局限–以太网作为接入的两种控制模式：PPPoE和802.1X重点与难点•以太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•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•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•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•经过30多年的发展，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•传统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•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•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）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PPP0E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•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VLAN•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)PHY•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联盟，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（运行、管理和维护）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/EPON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3.4.4802.3ah的应用模式•用于接入主干线路，采用P2P光纤•用于分散的驻地网的接入，采用P2MP光纤•用于对称业务的接入，采用P2P市话铜线（SHDSL)•用于驻地网内部互连，采用P2P市话铜缆（VDSL)3.4.4802.3ah的应用模式•用于接入主干线路，高速接入P2P光纤ONU:光网络单元，OLT:光线路终端单/双光纤10/20Km100/1000Mbps核心网OLTCPNONU3.4.4802.3ah的应用模式•用于分散CPN的接入（家庭，单位）P2MP光纤光纤核心网OLTCPNONUCPNONU无源光分离器光纤3.4.4802.3ah的应用模式•用于对称业务接入（多用于单位）P2P市话铜缆，可捆绑使用，数话不能同传2700m2Mbps/对线核心网2BASE-TL-OCPN2BASE-TL-R3.4.4802.3ah的应用模式•用于CPN内部接入（多用于小区，酒店）P2P市话铜缆，750m，可数话同传750m10Mbps10PASS-TS-OHomeNetworkCPN10PASS-TS-R小结与思考1、工作组以太网的主要特点有哪些？工作组以太网技术是否可直接用于以太网接入？2、基于工作组以太网接入要解决的关键问题有哪些？如何解决？3、以太网接入控制与管理模式有哪两种？4、802.3ah标准的基本思想是什么？5、802.3ah有哪几种PHY的MDI?各自的特点？6、802.3ah典型的应用模式？•主讲教材：《接入网技术》，雷维礼、马立香等编著，清华大学出版社、2006年9月•参考教材：接入网技术（第2版），张中荃著，人民邮电出版社、2009年3月•其它参考资源（国外）–ITU-T、IEEE、IETF等相关标准––––教材与参考资源•其它参考资源（国内）–中国通信标准化协会–中国信息产业网–