1、王 密,四川省廣播電視技術(shù)職業(yè)學(xué)院,第三講：,1,以太網(wǎng)接入技術(shù)（2 學(xué)時）,接入網(wǎng)技術(shù),教學(xué)內(nèi)容,工作組以太網(wǎng)的主要特點(diǎn) 工作組以太網(wǎng)作為接入手段時存在的問題及采用的相應(yīng)措施 兩種以太接入控制協(xié)議： PPPoE 和 IEEE 802.1X 以太接入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) IEEE 802.3ah - 2004 概要,知識要點(diǎn),本節(jié)重點(diǎn)： 以太網(wǎng)作為接入存在的問題 兩種以太接入控制模式： PPPoE和802.1X IEEE 802.3ah 基本概要 IEEE 802.3ah 的典型技術(shù) 本節(jié)難點(diǎn)： IEEE 802.3ah 的本質(zhì) 以太網(wǎng)作為接入存在的局限 以太網(wǎng)作為接入的兩種控制模式： PPPoE 和 80

2、2.1X,重點(diǎn)與難點(diǎn),以太接入主要基于以下兩種情況 基于工作組以太網(wǎng)的接入方式 基于現(xiàn)有其他基礎(chǔ)技術(shù)的以太接入（802.3ah） 以太網(wǎng)正在成為主流的寬帶接入技術(shù) 以太網(wǎng)組網(wǎng)靈活、簡單、易于實(shí)現(xiàn)、技術(shù)成熟 已是園區(qū)網(wǎng)接入的主流 針對電信運(yùn)營商開發(fā)的以太網(wǎng)接入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)出臺 IEEE802.3ah，也叫第一公里以太網(wǎng)EFM 以太網(wǎng)作為一種接入技術(shù)，許多問題有待解決,3.1 引 言,3.2.1 以太網(wǎng)的誕生 3.2.2 以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn) 3.2.3 早期的以太網(wǎng) 3.2.4 現(xiàn)今的以太網(wǎng),3.2 以太網(wǎng)知識回顧,Bob Metcalf & David Boggs 1973年5月22日PARC/Xero

3、x Metcalf在備忘錄中命名了Ethernet 1976年6月： Metcalf & Boggs發(fā)表著名論文 以太網(wǎng)：局域網(wǎng)的分布式信息分組交換 1977年底： Metcalf等獲得CSMA/CD等4項(xiàng)專利 具有沖突檢測的多點(diǎn)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng),3.2.1以太網(wǎng)的誕生,DIX標(biāo)準(zhǔn)： DEC/Intel/Xerox 早期標(biāo)準(zhǔn)，便于使用但權(quán)威性不足 Ethernet (1980)、Ethernet (1982) IEEE 標(biāo)準(zhǔn) 當(dāng)今標(biāo)準(zhǔn)，由IEEE 802.3工作組負(fù)責(zé) 1982年12月：802.3標(biāo)準(zhǔn)草案宣布 IEEE 802.3-1985：標(biāo)準(zhǔn)的第一個版本 必須與LLC子層一起使用 IEEE80

4、2.3-2002：正式標(biāo)準(zhǔn)第二版（現(xiàn)行） 可以直接通過MAC向高層提供服務(wù)（可不需LLC）,3.2.2 以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn),共享信道、專用網(wǎng)絡(luò) 主要拓?fù)渑c介質(zhì) 總線/樹形拓?fù)?，同軸纜介質(zhì) 星形拓?fù)洌ㄟ壿嬁偩€），雙絞線介質(zhì) MAC協(xié)議：CSMA/CD 通信方式：半雙工 MAC只能為LLC提供服務(wù) 小范圍網(wǎng)絡(luò) 適用于大樓、辦公室 主要用于用戶互連、資源共享,3.2.3 早期的以太網(wǎng),經(jīng)過30多年的發(fā)展，以太網(wǎng)發(fā)展了很大變化 主流介質(zhì)：雙絞線和光纖介質(zhì) 傳輸速率：10Mbps/100Mbps/1000Mbps/10Gbps 通信方式：全雙工為主 MAC協(xié)議：CSMA/CD已失去作用 組網(wǎng)方式與拓?fù)?交換機(jī)

5、組網(wǎng)、全雙工、獨(dú)享信道 復(fù)雜結(jié)構(gòu)mash（網(wǎng)狀） VLAN應(yīng)用 MAC擺脫LLC，直接為多個高層協(xié)議提供服務(wù) 突破距離的限制，向城域、廣域進(jìn)軍,3.2.3 現(xiàn)今的以太網(wǎng),3.3.1 工作組以太網(wǎng)的特點(diǎn) 3.3.2 接入面臨的問題 3.3.3 以太網(wǎng)饋電（802.3af） 3.3.4 用戶接入控制與管理 3.3.5 用戶的隔離 3.3.6 以太網(wǎng)接入?yún)f(xié)議模型 3.3.7 應(yīng)用趨勢,3.3 工作組以太網(wǎng)接入,傳統(tǒng)工作組以太網(wǎng)的根本目的是： 將本地各站互連起來，實(shí)現(xiàn)互連互通 長期以來，以太網(wǎng)都是作為一種專用網(wǎng)絡(luò)使用 內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，基于用戶之間的彼此信任 安全問題不是特別突出，一般不考慮身份認(rèn)證問題 不會

6、對站點(diǎn)進(jìn)行刻意的管理 更不會對每個站點(diǎn)進(jìn)行記帳和收費(fèi) 工作組以太網(wǎng)提供了很好的IP承載能力 工作組以太網(wǎng)技術(shù)可以直接用作可以運(yùn)營的以太接入嗎？,3.3.1 工作組以太網(wǎng)特點(diǎn),以太網(wǎng)作為接入與工作組方式有很大不同 作為接入是一個公共網(wǎng)絡(luò)，需要面臨并解決： 用戶的接入控制與管理問題 用戶的身份認(rèn)證（用戶合法？） 用戶接入與提供服務(wù)授權(quán) 記帳與計(jì)費(fèi) 流控問題 安全性問題 網(wǎng)絡(luò)的安全性 用戶隔離 接入設(shè)備的供電問題,3.3.2 接入面臨的問題,背景 接入設(shè)備的環(huán)境，通常不具備正規(guī)機(jī)房的條件，電源不良 借鑒PSTN的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，由機(jī)房的設(shè)備通過以太網(wǎng)線遠(yuǎn)端饋電 以太網(wǎng)遠(yuǎn)端饋電標(biāo)準(zhǔn)：IEEE 802.3af

7、-2003 DTE Power via MDI 通過以太網(wǎng)端口(MDI)對連網(wǎng)設(shè)備(DTE)供電 供電設(shè)備、受電設(shè)備 PSE: Power Sourcing Equipment PD: Powered Device 電源輸出： 48V，功率級別：15/7/4W 簡稱： PoE，Power over Ethernet 用途 網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備：IP電話機(jī)、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī) 網(wǎng)絡(luò)前端設(shè)備：AP、接入交換機(jī)前端擴(kuò)展設(shè)備,3.3.3 以太網(wǎng)饋電（802.3af）,基于端口的控制協(xié)議802.1x 在交換機(jī)接入端口上進(jìn)行接入控制 端口控制、中心認(rèn)證（AAA服務(wù)器） 構(gòu)成完整的接入控制系統(tǒng) 適合于802網(wǎng)路的接入控制,

8、3.3.4 以太網(wǎng)用戶接入控制與管理,以太網(wǎng),核心網(wǎng),交換機(jī),AAA 服務(wù)器,802.1X 協(xié)議客戶端,AAA 服務(wù)器,AAA 協(xié)議,or,802.1X 服務(wù)器端,PPP0E協(xié)議 在以太網(wǎng)上運(yùn)行PPP協(xié)議 實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)單個用戶到運(yùn)營商之間的端端通信 每個以太網(wǎng)站點(diǎn)與 PPPOE服務(wù)器之間似建立一條虛擬通道 用戶和PPPOE服務(wù)器之間進(jìn)行PPP會話 通過PPPOE可以實(shí)現(xiàn)對以太接入的單個用戶進(jìn)行接入認(rèn)證、授權(quán)和記帳,3.3.4 以太網(wǎng)用戶接入控制與管理,以太網(wǎng),核心網(wǎng),以太網(wǎng)交換機(jī),PPPoE服務(wù)器,PPPoE協(xié)議 虛擬撥號,AAA 服務(wù)器,用戶隔離的必要性 HUB組網(wǎng)無法隔離用戶，不能作為以太網(wǎng)

9、接入設(shè)備 交換機(jī)無法隔離廣播幀 （廣播 幀帶有個人重要信息，如MAC地址） 如用普通交換機(jī)組網(wǎng)，不作任何限制時，用戶之間彼此通信十分容易，這是接入網(wǎng)用戶不希望的 實(shí)現(xiàn)用戶隔離的措施 用VLAN交換機(jī)實(shí)現(xiàn)用戶隔離 用戶數(shù)量受限、處理能力下降 使用接入專用交換機(jī)（硬件實(shí)現(xiàn)隔離） 此種設(shè)備市面上已有，但還較少,3.3.5 接入用戶的隔離,以太網(wǎng)通常承載IP業(yè)務(wù)，典型的模型包括： IPOE（IP over Ethernet） IP Over Ethernet II IP Over IEEE802.3 PPPOE（PPP over Ethernet） （Ip over PPP over Ethernet

10、）,3.3.6 以太網(wǎng)接入?yún)f(xié)議模型,3.3.6 以太網(wǎng)接入?yún)f(xié)議模型IPOE,IP Over Ethernet II（IP Over MAC）,IP Over IEEE802.3 （IP Over LLC）,802.1x的接入控制模式可能會得到較好應(yīng)用 以太網(wǎng)接入控制設(shè)備（代替交換機(jī)）可能會受到設(shè)備制造商和運(yùn)營商的關(guān)注 集成： 用戶接入控制 用戶隔離 流量控制 ,3.3.7 應(yīng)用趨勢,3.4.1 標(biāo)準(zhǔn)概要 3.4.2 802.3ah的PHY的MDI 光纖P2P接入 光纖P2MP接入 銅纜長距離接入 銅纜短距離接入 3.4.3 802.3ah的OAM 3.4.4 802.3ah的應(yīng)用模式,3.4

11、802.3ah以太接入網(wǎng),3.4.1 802.3ah標(biāo)準(zhǔn)概要,IEEE802.3ah， 2004通過 以太接入網(wǎng) EAN，Ethernet for subscriber access networks 第一公里以太網(wǎng)EFM聯(lián)盟 ，Ethernet in the First Mile 是一種典型的電信級接入的模式 利用現(xiàn)有基礎(chǔ)技術(shù)傳送以太幀（PON，XDSL) 將以太技術(shù)用于光接入網(wǎng)上 將以太技術(shù)用于市話銅纜上 對802.3的標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展： MAC層作了極少擴(kuò)展(增加了OAM（運(yùn)行、管理和維護(hù) ）子層可選) 增加了多種PHY層介質(zhì)相關(guān)接口MDI的標(biāo)準(zhǔn) EFM只支持全雙工鏈路,3.4.2 802.3

12、ah的PHY的MDI,三種PHY層介質(zhì)相關(guān)接口MDI 光纖上的P2P傳輸(P2Pfiber) 光纖上的P2MP傳輸(P2MPfiber) 話音級銅纜上的P2P傳輸(P2Pcopper） 注：P2P:點(diǎn)到點(diǎn) P2MP：點(diǎn)到多點(diǎn),光纖P2P接入 P2Pfiber,100BASE-LX10 ，1310nm2*SMF/10km 100BASE-BX10， 1310/1550nm1*SMF/10km 1000BASE-LX10 ， 1310nm2*SMF/10km 1000BASE-BX10，1310/1490nm1*SMF/10km,100Mbps 單纖,1Gbps 單纖,100Mbps 雙纖,1Gb

13、ps 雙纖,光纖P2MP接入 P2MPfiber,1000BASE-PX10，1310/1490nm2*SMF/10km 1000BASE-PX20，1310/1490nm2*SMF/20km,標(biāo)準(zhǔn)距離 = 10km,長距離 = 20km,1:16 split ratio/EPON,銅纜接入 P2Pcopper,10PASS-TS 基于ITU-T G.993、ANSI T1.424（VDSL) 速率為10Mb/s，距離可達(dá)750m 頻分雙工FDD 下行：138kHz12MHz 上行： 25 138 kHz 數(shù)話可同傳,短距離 對稱速率： =10Mbps 距離 =750m,長距離 對稱速率： =

14、2Mbps 距離 =2700m,10PASS-TL 基于ITU-T G.991 ( G.SHDSL ) 速率為2Mb/s，距離可達(dá)2700m 可多線對捆綁 數(shù)話不能同傳,兩者都是在一對市話銅線上傳輸,3.4.3 802.3ah的OAM,OAM（運(yùn)行、管理和維護(hù)） Operations,Administration,and Maintenance 為提供電信級管理，EFM定義了OAM 功能 使用OAM幀來傳遞管理信息 提供了一種監(jiān)控鏈路運(yùn)行十分有用的機(jī)制 鏈路測試 故障定位 故障通告（指示） 故障修復(fù)與排錯 維護(hù)鏈路的正常運(yùn)行,3.4.4 802.3ah的應(yīng)用模式,用于接入主干線路，采用P2P光

15、纖 用于分散的駐地網(wǎng)的接入，采用P2MP光纖 用于對稱業(yè)務(wù)的接入，采用P2P市話銅線（SHDSL) 用于駐地網(wǎng)內(nèi)部互連，采用P2P市話銅纜（VDSL),3.4.4 802.3ah的應(yīng)用模式,用于接入主干線路，高速接入P2P光纖 ONU:光網(wǎng)絡(luò)單元，OLT:光線路終端,3.4.4 802.3ah的應(yīng)用模式,用于分散CPN的接入（家庭，單位） P2MP光纖,光纖,核心網(wǎng),OLT,CPN,ONU,CPN,ONU,無源光 分離器,光纖,3.4.4 802.3ah的應(yīng)用模式,用于對稱業(yè)務(wù)接入（多用于單位） P2P市話銅纜，可捆綁使用，數(shù)話不能同傳,3.4.4 802.3ah的應(yīng)用模式,用于CPN內(nèi)部接入（多用于小區(qū)，酒店） P2P市話銅纜，750m，可數(shù)話同傳,750m,10Mbps,10PASS-TS-O,Home Network,CPN,10PASS-TS-R,小結(jié)與思考,1、工作組以太網(wǎng)的主要特點(diǎn)有哪些？工作組以太網(wǎng)技術(shù)是否可直接用于以太網(wǎng)接入？ 2、基于工作組以太網(wǎng)接入要解決的關(guān)鍵問題有哪些？如何解決？ 3、以太網(wǎng)接入控制與管理模式有哪兩種？ 4、802.3ah標(biāo)準(zhǔn)的基本思想是什么？ 5、802.3ah有哪幾種PHY的MDI?各自的特點(diǎn)？ 6、 802.3ah典型的應(yīng)用模式？,主講教材：接入網(wǎng)技術(shù)，雷維禮、馬立香