一、
新疆电信宽带IP城域网是根据业务发展和竞争的需要而建设的城市范围内的宽带多媒体通信网络,是新疆多媒体骨干网在各个地州城市范围内的延伸,为用户提供各种接入方式,满足政府部门、企事业单位、个人用户对基于IP的各种多媒体业务的需求,并作为本地的公共信息服务平台,为将来实现城市范围内的多种宽带应用提供网络基础。
目前各地州城市的宽带IP城域网基本可划分为两个层面,即核心层和汇接/接入层。核心层主要完成城域网内部信息的高速传送与交换,实现与城域网出口的互联;而汇接/接入层不但负责为用户提供具体的接入手段,还需完成信息的汇接与分发,实现基本的用户管理(见图一)。随着网络规模不断扩大,这一层将逐渐发展直至分化成相对独立的汇接和接入两个层面。可以看出,就城域网建设所涉及到的各种技术而言,核心层设备基本上保持了三层路由设备的基本特点,强调高速包转发的能力,而城域接入部分则不断在引入新的接入手段和组网形式,而电信运营商竞争的焦点也在于此,所以,要在竞争中占据优势,关键在于详细分析并灵活满足城域用户接入的各种模式和需求。
二、
目前根据用户的类型和网络、计算机规模的不同,以及上网需求的不同、接入手段的不同,城域网可提供的连接模式和相应采用的技术如下表所示:
单用户接入:单用户接入是指用户的数据终端设备如计算机直接接入到城域网中,无论以ADSL还是LAN接入,该种用户一般均以拨号获取动态IP地址方式上网,较适用于家庭用户,另有部分网吧采用局域网内一台pc机拨号上网后为其他pc提供代理服务,也属于此种类型;
多用户接入:本业务是指用户的数据终端设备通过自己的网络设备如HUB或交换机、路由器设备等接入到城域网,本业务的基本特点是用户终端设备通过自己的网络设备连接,利用统一接口上联,适用于已建成自有局域网的企业用户、网吧等。其中,多用户拨号接入利用部分路由器产品或ADSL产品的内置路由、拨号功能,使建立的PPP连接为整个局域网内的所有pc服务;多用户静态地址接入则完全类似于专线上网方式,用户主机通过预先配置的IP地址开机即可连通网络。
三、
上述各类接入方案均有相似之处,又略有不同,特别是ADSL终端种类繁多,内置的功能也不相同,为便于对业务联通性进行理解,并做到能正确地设置终端、完成协议分析,需要对不同接入方式的通信原理,特别是协议栈做一分析,并对涉及到的1483b、1483r和PPPOE关键技术进行探讨:
1、 通过二层交换机实现PPPOE
在大多宽带接入技术中,以太网技术是一种较低成本的手段,设备也无需太多配置管理,但这种连接属于共享型网络,与精确的接入控制和计费功能需要是相互矛盾的。而PPPOE即可提供这样一种能力,将网络内的用户通过简单的二层桥接设备连接到集中、终结设备上,接入带宽高,同时每个用户均有自己的PPP连接,为基于每个用户的接入控制、计费和服务等级定义提供了可能。
PPPOE位于IP层和PPP层之下,利用特定的格式将PPP封装在以太帧内,使发起连接的主机和终结设备完成点到点的连接:
PPPOE 分两个阶段,发现阶段(Discovery stage)和PPP连接阶段(PPP Session stage)
a.发现阶段:用于使主机初始化PPPOE进程,定位PPP连接对端设备的MAC地址,并确定本次PPP连接的session号,这一阶段双方设备处于client-server关系。一旦主机获得终结设备的响应并确定了双方的必要信息,则两端设备进入连接阶段,并为此分配虚拟端口资源。
b.PPP连接阶段:一旦发现阶段结束,session确定,双方即进入连接阶段,PPP封装形式的数据作为PPPOE的载荷开始传输。
c.具体的帧结构如下
目的地址、源地址、Ether-type、checksum 这四个字段为以太网的标准封装,中间为以太帧的载荷数据,当以太帧传送PPPOE帧时,即PPPOE层产生的PDU,
在discovery stage下,Ether-type的值为0x8863,在PPP session stage下,Ether-type的值为0x8864;
PPPOE的帧内又包括了ver、type、code、sessionID、length这五段组成的帧头,和由PPP层产生的PDU作为PPPOE帧的载荷数据,当前版本下ver和type的值均为0x1,length的值代表不含以太帧和PPPOE帧的帧头情况下载荷数据的长度。Code和sessiongID的值随着发现阶段和连接阶段内不同作用的帧而变化。
PADI:PPPOE Active Discovery Initiation packet,由发起PPPOE请求的主机发出,此时目标地址应为广播地址,code域为0x09,sessionID为0x0000;
PADO:PPPOE Active Discovery Offer,由收到PADI的终结设备发出,此时目标地址和源地址都是单播地址,code域为0x07,sessionID为0x0000;
PADR: PPPOE Active Discovery Request,因为PADI为广播形式,所以主机有可能收到多个PADO,主机最终会选择其中的一个,向它发出PADR请求,code域为0x19,sessionID为0x0000;
PADS:PPPOE Active Discovery Session-confirmation,收到PADR后,终结设备将产生一个Session号,填入sessionID中,与双方的地址结合起来,用于单独标识一个PPP连接,此后就将进入连接状态,code域为0x65;
PADT:PPPOE Active Discovery Terminate,连接产生后的任何时刻可由主机和终结设 备中的任何一方发出PADT,通知对方连接结束,SessionID为欲中断的连接号,code为0xa7;
连接状态中,SessionID一直保持为PADS中所确定的值,code为0x00;
在研究上述帧结构时还应注意一个现象,就是802.3格式与以太网versionII在源地址后紧跟的两个字节,以太网versionII中的定义是Ethertype,而802.3中的定义却叫做包长。但这两种定义却并不冲突,以太帧的长度不超过1500字节,因此,当这两字节内的值小于1500时,一定是表示帧长度,而当它的值超出1500时,则应根据Ethertype中的定义来解释
2、 通过ADSL拨号上网
这种情况下,无论用户是单用户,或是多用户,区别仅仅在于ADSL终端面向用户一侧是否提供路由和NAT功能,而在广域连接侧则具有相同的实现原理。通过这种方式所涉及到的协议栈结构相对要更复杂,见下图:
多用户通过ADSL以静态地址上网
与方式2相比,减少了PPP和PPPOE层,根据终结设备的功能和参数设置,可决定上层的流量是基于IP的可路由协议数据还是基于以太网的可桥接协议数据,即1483
R或1483B。
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