AccNet-第03章以太網(wǎng)接入技術

2025/2/121第3章以太網(wǎng)接入技術概述以太網(wǎng)回顧工作組以太網(wǎng)接入802.3ah以太接入網(wǎng)小結和參考資料2025/2/122概述IP協(xié)議已經(jīng)一統(tǒng)網(wǎng)絡層以太網(wǎng)技術最佳地匹配了IP技術變長幀、無連接、域內廣播、……以太網(wǎng)技術正在一統(tǒng)鏈路層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)有其他基礎技術的以太接入（802.3ah）以太網(wǎng)接入以太網(wǎng)技術已經(jīng)是園區(qū)網(wǎng)接入主流新興的寬帶運營商已經(jīng)大量發(fā)展了以太接入技術專門針對電信運營商開發(fā)了以太接入技術IEEE802.3ah-2004，EFM以太接入技術正在進一步完善系統(tǒng)結構、接入控制、用戶隔離、……2025/2/123第3章以太網(wǎng)接入技術概述以太網(wǎng)回顧工作組以太網(wǎng)接入802.3ah以太接入網(wǎng)小結和參考資料2025/2/124以太網(wǎng)回顧以太網(wǎng)的誕生以太網(wǎng)的標準化早期的特點發(fā)展中的變化當前的以太網(wǎng)2025/2/125以太網(wǎng)的誕生BobMetcalf&DavidBoggs1973年5月22日@PARC/XeroxMetcalf在備忘錄中命名了Ethernet1976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項專利具有沖突檢測的多點數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)2025/2/126以太網(wǎng)回顧以太網(wǎng)的誕生以太網(wǎng)的標準化早期的特點發(fā)展中的變化當前的以太網(wǎng)2025/2/127以太網(wǎng)的標準化開放性標準是以太網(wǎng)成為主流的根本原因DIX標準：DEC/Intel/Xerox早期標準，便于使用但權威性不足EthernetⅠ(1980)、EthernetⅡ(1982)IEEE標準：當今標準，由IEEE802.3工作組負責1982年12月：802.3標準草案宣布Xerox將4件專利轉交IEEE802.3得到ANSI/ISO的認可，成為以太網(wǎng)的同義詞IEEE802.3-1985：標準的第一個版本必須與LLC子層一起使用IEEE802.3-2002：正式標準第二版（現(xiàn)行）可以直接通過MAC向高層提供服務（可不需LLC）成為以太網(wǎng)唯一標準2025/2/128以太網(wǎng)回顧以太網(wǎng)的誕生以太網(wǎng)的標準化早期的特點發(fā)展中的變化當前的以太網(wǎng)2025/2/129早期的特點使用共享介質同軸纜：總線型雙絞線：物理上的星型、邏輯上的總線型爭用型的MAC協(xié)議：CSMA/CD通信方式：半雙工面向LLC的幀結構802.3必須配合802.2(LLC)，才可以使用僅僅是局域網(wǎng)技術傳輸速率：10Mb/s、銅纜近距離傳輸適合于辦公室環(huán)境：接入自由、共享方便不適合于接入網(wǎng)環(huán)境：沒有接入控制和用戶隔離2025/2/1210以太網(wǎng)回顧以太網(wǎng)的誕生以太網(wǎng)的標準化早期的特點發(fā)展中的變化當前的以太網(wǎng)2025/2/1211發(fā)展中的變化高速化、光纖傳輸日益成熟10Mbps/100Mbps/1000Mbps/10Gbps（數(shù)據(jù)率）80年代/1995年/1998年/2002年光纖傳輸日益成熟，使之進入主干網(wǎng)領域（傳輸介質）從共享到交換：以太網(wǎng)交換機產(chǎn)生并大量應用網(wǎng)絡總體性能急劇提高CSMA/CD協(xié)議開始只具有象征意義幾乎不使用共享信道（而采用點對點信道），MAC協(xié)議不是必須以太幀結構的重大改進擺脫LLC，面向多協(xié)議擴展幀結構，支持VLAN等多種用途2025/2/1212以太網(wǎng)回顧以太網(wǎng)的誕生以太網(wǎng)的標準化早期的特點發(fā)展中的變化當前的以太網(wǎng)2025/2/1213當前的以太網(wǎng)標準的當前版本：IEEE802.3-2005MDI10Mbps/100Mbps/1000Mbps/10Gbps銅纜和光纖：UTP、MMF、SMF傳輸距離：標準40km，最遠3000km幀結構改進Type段：面向多協(xié)議，可高效運行IP協(xié)議擴展幀結構，可使用加標幀支持VLAN主流的組網(wǎng)技術交換式網(wǎng)絡、全雙工傳輸、VLAN2025/2/1214第3章以太網(wǎng)接入技術概述以太網(wǎng)回顧工作組以太網(wǎng)接入802.3ah以太接入網(wǎng)小結和參考資料2025/2/1215工作組以太網(wǎng)接入工作組以太網(wǎng)的特點接入面臨的問題以太網(wǎng)饋電（802.3af）用戶接入控制與管理用戶的隔離以太網(wǎng)接入?yún)f(xié)議模型應用趨勢2025/2/1216工作組以太網(wǎng)特點工作組以太網(wǎng)的根本目的是：將本地各站互連起來，實現(xiàn)互連互通長期以來，以太網(wǎng)都是作為一種專用網(wǎng)絡使用內部網(wǎng)絡，基于用戶之間的彼此信任安全問題不是特別突出，一般不考慮身份認證問題不會對站點進行刻意的管理更不會對每個站點進行記帳和收費工作組以太網(wǎng)提供了很好的IP承載能力工作組以太網(wǎng)技術可以直接用作可以運營的以太接入嗎？2025/2/1217工作組以太網(wǎng)接入工作組以太網(wǎng)的特點接入面臨的問題以太網(wǎng)饋電（802.3af）用戶接入控制與管理用戶的隔離以太網(wǎng)接入?yún)f(xié)議模型應用趨勢2025/2/1218接入面臨的問題以太網(wǎng)作為接入與工作組方式有很大不同使用對象的差別工作組以太網(wǎng)的用戶通常是辦公室或部門以太接入網(wǎng)用戶通常是獨立個人用戶網(wǎng)絡所屬和管理的不同工作組以太網(wǎng)屬于單位所有，私有網(wǎng)絡不需特別刻意控制用戶接入以太接入網(wǎng)是運營商網(wǎng)絡，公有網(wǎng)絡必須控制用戶接入2025/2/1219接入面臨的問題從接入網(wǎng)的功能模型上分析接入網(wǎng)應具有三大功能承載與傳送功能系統(tǒng)管理功能用戶接入控制與管理功能工作組以太網(wǎng)具有很好的承載與傳送功能簡單的系統(tǒng)管理功能工作組以太網(wǎng)沒有：用戶接入與控制功能直接作為接入，很難運營管理去管理口IP接入網(wǎng)系統(tǒng)管理IP接入控制功能IP接入網(wǎng)傳送功能RPRPRPIP接入網(wǎng)2025/2/1220接入面臨的問題作為接入是一個公共網(wǎng)絡，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證（用戶合法？）用戶接入與提供服務授權記帳與計費流控問題保證最低接入速率，限制最高接入速率安全性問題網(wǎng)絡的安全性用戶隔離接入設備的供電問題2025/2/1221接入面臨的問題用戶的接入控制與管理問題安全性問題接入設備的供電問題2025/2/1222用戶的接入控制與管理問題用戶開戶登記與用戶信息管理用戶需要到運營商進行開戶登記維護和更新用戶信息庫用戶申請的服務類別記費的方式等用戶接入網(wǎng)絡時的管理身份的合法性認證給通過認證的用戶授權接入根據(jù)用戶屬性向用戶提供應該享受的服務記錄用戶使用網(wǎng)絡資源的情況2025/2/1223用戶的接入控制與管理問題記帳記錄用戶各種活動日志，收集用戶活動信息用戶使用網(wǎng)絡資源情況使用時間記錄流量記錄記費根據(jù)記帳的情況、費率、記費方式計算出實際費用2025/2/1224用戶的接入控制與管理問題對一個端口接入的站點數(shù)進行控制簡單的辦法是將MAC地址與端口綁定，但通過代理仍能實現(xiàn)一個端口的多機接入限制一個IP地址所能同時建立的TCP連接，可以間接的限制一個端口的站點個數(shù)對一個端口接入速率控制限制端口接入的最高速率和最低速率運營商同時必須保障用戶的接入流量2025/2/1225接入面臨的問題用戶的接入控制與管理問題安全性問題接入設備的供電問題2025/2/1226安全性問題用戶的隔離常規(guī)的以太網(wǎng)組網(wǎng)設備是HUB和交換機HUB組網(wǎng)無法隔離用戶，不能作為以太網(wǎng)接入設備交換機雖然可以對單播幀進行隔離，但無法隔離廣播幀（廣播幀帶有個人重要信息，如MAC地址）如用普通交換機組網(wǎng)，不作任何限制處理時，用戶之間彼此通信十分容易，這是接入網(wǎng)用戶不希望的采取相關的安全措施用戶接入需要身份認證，驗證通過方不允許接入MAC地址、端口、IP地址綁定MAC地址、VLANID、端口綁定對某個產(chǎn)生持續(xù)大流量的端口進行關閉2025/2/1227接入面臨的問題用戶的接入控制與管理問題安全性問題接入設備的供電問題2025/2/1228接入設備的供電問題以太網(wǎng)的接入設備是公共設備通常放在樓道甚至樓外，環(huán)境惡劣供電問題困難，且電源損壞日趨嚴重如何解決接入設備的供電問題成為以太網(wǎng)接入不可忽視的重要問題基于以太網(wǎng)雙絞線饋電的標準IEEE802.3af已發(fā)布2025/2/1229工作組以太網(wǎng)接入工作組以太網(wǎng)的特點接入面臨的問題以太網(wǎng)饋電（802.3af）用戶接入控制與管理用戶的隔離以太網(wǎng)接入?yún)f(xié)議模型應用趨勢2025/2/1230以太網(wǎng)饋電（IEEE802.3af）背景接入設備的環(huán)境，通常不具備正規(guī)機房的條件，電源不良借鑒PSTN的運行經(jīng)驗，由機房的設備通過以太網(wǎng)線遠端饋電以太網(wǎng)遠端饋電標準：IEEE802.3af-2003DTEPowerviaMDI通過以太網(wǎng)端口(MDI)對連網(wǎng)設備(DTE)供電簡稱：PoE，PoweroverEthernet供電設備、受電設備PSE:PowerSourcingEquipment（供電設備）PD:PoweredDevice（受電設備）電源輸出：48V，功率級別：15/7/4W用途網(wǎng)絡終端設備：IP電話機、網(wǎng)絡攝像機網(wǎng)絡前端設備：AP、接入交換機前端擴展設備2025/2/1231工作組以太網(wǎng)接入工作組以太網(wǎng)的特點接入面臨的問題以太網(wǎng)饋電（802.3af）用戶接入控制與管理用戶的隔離以太網(wǎng)接入?yún)f(xié)議模型應用趨勢2025/2/1232以太網(wǎng)用戶接入控制與管理IEEE802.1x——基于端口的控制協(xié)議在交換機接入端口上進行接入控制端口控制、中心認證（AAA服務器）構成完整的接入控制系統(tǒng)適合于802網(wǎng)路的接入控制以太網(wǎng)核心網(wǎng)交換機AAA服務器802.1X協(xié)議客戶端AAA服務器AAA協(xié)議or802.1X服務器端2025/2/1233IEEE802.1x接入控制特點認證期用專用幀認證認證通過后，數(shù)據(jù)通路開通，數(shù)據(jù)可線速處理，開銷小集中分布控制，分布程度大，需要接入交換機多2025/2/1234以太網(wǎng)用戶接入控制與管理PPPoE協(xié)議在以太網(wǎng)上運行PPP協(xié)議實現(xiàn)以太網(wǎng)單個用戶到運營商之間的端端通信每個以太網(wǎng)站點與PPPoE服務器之間似建立一條虛擬通道用戶和PPPoE服務器之間進行PPP會話通過PPPoE可以實現(xiàn)對以太接入的單個用戶進行接入認證、授權和記帳以太網(wǎng)核心網(wǎng)PPPoE協(xié)議虛擬撥號AAA服務器以太網(wǎng)交換機PPPoE服務器2025/2/1235PPPoE接入控制特點認證數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)都必須逐幀通過PPPoE封裝，并通過PPPoE服務器，開銷大，易形成通信瓶頸集中分布控制，分布程度小，需要服務器少，但要求高對不出網(wǎng)的用戶很難控制可以不使用PPPoE，實現(xiàn)內部用戶互通必須配合單個用戶的VLAN劃分才能阻止內部用戶的互通2025/2/1236工作組以太網(wǎng)接入工作組以太網(wǎng)的特點接入面臨的問題以太網(wǎng)饋電（802.3af）用戶接入控制與管理用戶的隔離以太網(wǎng)接入?yún)f(xié)議模型應用趨勢2025/2/1237接入端口上連端口接入用戶的隔離用戶隔離的必要性HUB組網(wǎng)無法隔離用戶，不能作為以太網(wǎng)接入設備交換機無法隔離廣播幀（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)用戶不希望的實現(xiàn)用戶隔離的措施用VLAN交換機實現(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（硬件實現(xiàn)隔離）此種設備市面上已有，但還較少VLAN2025/2/1238工作組以太網(wǎng)接入工作組以太網(wǎng)的特點接入面臨的問題以太網(wǎng)饋電（802.3af）用戶接入控制與管理用戶的隔離以太網(wǎng)接入?yún)f(xié)議模型應用趨勢2025/2/1239以太網(wǎng)接入?yún)f(xié)議模型以太網(wǎng)通常承載IP業(yè)務，典型的模型包括：IPoE（IPoverEthernet）IPOverEthernetIIIPOverIEEE802.3PPPoE（PPPoverEthernet）(IPoverPPPoverEthernet)2025/2/1240以太網(wǎng)接入?yún)f(xié)議模型——IPoEIPOverEthernetII（IPOverMAC）IPOverIEEE802.3（IPOverLLC）IP(IETFRFC894)MAC(EthernetII)PHYIP(IETFRFC1042)LLC(IEEE802.2)MAC(IEEE802.3/1985)PHY2025/2/1241工作組以太網(wǎng)接入工作組以太網(wǎng)的特點接入面臨的問題以太網(wǎng)饋電（802.3af）用戶接入控制與管理用戶的隔離以太網(wǎng)接入?yún)f(xié)議模型應用趨勢2025/2/1242應用趨勢802.1x的接入控制模式可能會得到較好應用以太網(wǎng)接入控制設備（代替交換機）可能會受到設備制造商和運營商的關注集成：用戶接入控制用戶隔離流量控制………2025/2/1243第3章以太網(wǎng)接入技術概述以太網(wǎng)回顧工作組以太網(wǎng)接入802.3ah以太接入網(wǎng)小結和參考資料2025/2/1244802.3ah以太接入網(wǎng)標準概要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802.3ah的OAM802.3ah的應用模式2025/2/1245802.3ah標準概要IEEE802.3ah，2004通過以太接入網(wǎng)EAN，Ethernetforsubscriberaccessnetworks第一公里以太網(wǎng)EFM，EthernetintheFirstMile是一種典型的電信級接入的模式擴大以太網(wǎng)覆蓋范圍利用傳統(tǒng)運營商現(xiàn)有基礎設施傳送以太幀（PON，XDSL)將以太技術用于光接入網(wǎng)上將以太技術用于市話銅纜上對802.3的標準的擴展：MAC層作了極少擴展(增加了OAM子層可選)增加了多種PHY層介質相關接口MDI的標準EFM只支持全雙工鏈路2025/2/1246電信營運商接入段基礎設施光纖星型拓撲以接入端局為中心敷設光纖到光纖信道連接大客戶——P2P樹狀拓撲接入端局敷設光纖到用戶集中地區(qū)，再通過分支光纖連接用戶——P2MP銅纜市話電纜從接入端局到交接箱的長距離銅纜，長度長（幾Km），使用大對數(shù)銅纜，包含大量雙絞線駐地銅纜分布在駐地網(wǎng)中的電話銅纜，長度短（幾百米），包含雙絞線數(shù)少特點：駐地網(wǎng)線纜距離短、質量高從駐地網(wǎng)到CO有高速連接2025/2/1247802.3ah以太接入網(wǎng)標準概要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802.3ah的OAM802.3ah的應用模式2025/2/1248802.3ah的PHY的MDI三種PHY層介質相關接口MDI光纖上的P2P傳輸(P2P@fiber)光纖上的P2MP傳輸(P2MP@fiber)話音級銅纜上的P2P傳輸(P2P@copper）2025/2/1249802.3ah以太接入網(wǎng)標準概要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802.3ah的OAM802.3ah的應用模式2025/2/1250光纖P2P接入圖示100BASE-LX10，1310nm@2*SMF/10km100BASE-BX10，1310/1550nm@1*SMF/10km1000BASE-LX10，1310nm@2*SMF/10km1000BASE-BX10，1310/1490nm@1*SMF/10km100Mb/s單纖1Gb/s單纖100Mb/s雙纖1Gb/s雙纖2025/2/1251802.3ah以太接入網(wǎng)標準概要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802.3ah的OAM802.3ah的應用模式2025/2/1252光纖P2MP接入－P2MP@fiber1000BASE-PX10，1310/1490nm@2*SMF/10km1000BASE-PX20，1310/1490nm@2*SMF/20km標準距離>=10km長距離>=20km1:16splitratio/EPON端局光纖交接箱用戶2025/2/1253802.3ah以太接入網(wǎng)標準概要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802.3ah的OAM802.3ah的應用模式2025/2/1254銅纜接入－P2P@copper兩者都是在一對市話銅線上傳輸10PASS-TS基于ITU-TG.993、ANSIT1.424（VDSL)速率為10Mb/s，距離可達750m頻分雙工FDD

下行：138kHz～12MHz上行：25～138kHz數(shù)話可同傳短距離對稱速率：>=10Mbps距離>=750m長距離對稱速率：>=2Mbps距離>=2700m 10PASS-TL基于ITU-TG.991(G.SHDSL)速率為2Mb/s，距離可達2700m可多線對捆綁數(shù)話不能同傳2025/2/1255802.3ah以太接入網(wǎng)標準概要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802.3ah的OAM802.3ah的應用模式2025/2/1256802.3ah的OAMOAM（運行、管理和維護）Operations,Administration,andMaintenance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)控鏈路運行十分有用的機制鏈路測試故障定位故障通告（指示）故障修復與排錯維護鏈路的正常運行2025/2/1257802.3ah以太接入網(wǎng)標準概要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802.3ah的OAM802.3ah的應用模式2025/2/1258802.3ah的應用模式用于接入主干線路，采用P2P光纖用于分散的駐地網(wǎng)的接入，采用P2MP光纖用于對稱業(yè)務的接入，采用P2P市話銅線（SHDSL)用于駐地網(wǎng)內容互連，采用P2P市話銅纜（VDSL)2025/2/1259802.3ah的應用模式單/雙光纖10/20Km100/1000Mbps

核心網(wǎng)OLTCPNONU用于接入主干線路，高速接入P2P光纖2025/2/1260802.3ah的應用模式光纖