第3章 以太网接入技术

null接入网技术接入网技术接入网技术第3章 以太网接入技术 第3章 以太网接入技术接入网技术第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 两种以太接入控制：PPP0E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 第3章 以太网接入技术接入网技术第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 3.4 802.3ah以太接入网 3.1 引 言接入网技术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 以太网知识回顾接入网技术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 3.2.1以太网的诞生接入网技术Bob Metcalf & David Boggs 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 3.2.2 以太网的标准接入网技术DIX标准： DEC/Intel/Xerox 早期标准，便于使用但权威性不足 Ethernet Ⅰ(1980)、Ethernet Ⅱ(1982) IEEE 标准 当今标准，由IEEE 802.3工作组负责 1982年12月：802.3标准草案宣布 IEEE 802.3-1985：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 3.2.3 早期的以太网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：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3.2.3 现今的以太网接入网技术经过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 工作组以太网接入接入网技术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 3.3.1 工作组以太网特点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 3.3.2 接入面临的问题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 3.3.3 以太网馈电（802.3af）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：IEEE 802.3af-2003 DTE Power via MDI 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: Power Sourcing Equipment PD: Powered Device 电源输出： 48V，功率级别：15/7/4W 简称： PoE，Power over Ethernet 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） 3.3.4 以太网用户接入控制与管理接入网技术 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 3.3.4 以太网用户接入控制与管理接入网技术 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 3.3.5 接入用户的隔离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 3.3.6 以太网接入协议模型接入网技术以太网通常承载IP业务，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） 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接入网技术 3.3.6 以太网接入协议模型——IPOEIP Over Ethernet II（IP Over MAC）IP Over IEEE802.3 （IP Over LLC） 3.3.7 应用趋势接入网技术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 3.4 802.3ah以太接入网接入网技术3.4.1 标准概要 3.4.2 802.3ah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 3.4.3 802.3ah的OAM 3.4.4 802.3ah的应用模式 3.4 802.3ah以太接入网3.4.1 802.3ah标准概要接入网技术3.4.1 802.3ah标准概要IEEE802.3ah， 2004通过 以太接入网 EAN，Ethernet for subscriber access networks 第一公里以太网EFM ，Ethernet in the First Mile 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3.4.2 802.3ah的PHY的MDI接入网技术3.4.2 802.3ah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接入网技术光纤P2P接入－ P2P@fiber100BASE-LX10 ，1310nm@2*SMF/10km 100BASE-BX10， 1310/1550nm@1*SMF/10km 1000BASE-LX10 ， 1310nm@2*SMF/10km 1000BASE-BX10，1310/1490nm@1*SMF/10km 100Mbps 单纤1Gbps 单纤100Mbps 双纤1Gbps 双纤光纤P2MP接入－ P2MP@fiber接入网技术光纤P2MP接入－ P2MP@fiber1000BASE-PX10，1310/1490nm@2*SMF/10km 1000BASE-PX20，1310/1490nm@2*SMF/20km 标准距离 >= 10km长距离 >= 20km1:16 split ratio/EPON铜缆接入－ P2P@copper接入网技术铜缆接入－ P2P@copper 10PASS-TS 基于ITU-T G.993、ANSI T1.424（VDSL) 速率为10Mb/s，距离可达750m 频分双工FDD 　下行：138kHz～12MHz 　上行： 25～ 138 kHz 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 >=2700m 2BASE-TL 基于ITU-T G.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3.4.3 802.3ah的OAM接入网技术3.4.3 802.3ah的OAMOAM（运行、管理和维护） Operations,Administration,and Maintenance 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 3.4.4 802.3ah的应用模式接入网技术3.4.4 802.3ah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) 3.4.4 802.3ah的应用模式接入网技术3.4.4 802.3ah的应用模式用于接入主干线路，高速接入 P2P光纤3.4.4 802.3ah的应用模式接入网技术3.4.4 802.3ah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3.4.4 802.3ah的应用模式接入网技术3.4.4 802.3ah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3.4.4 802.3ah的应用模式接入网技术3.4.4 802.3ah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-OHome NetworkCPN10PASS-TS-R本章思考题接入网技术本章思考题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？