《接入网技术 第3版 教学课件 ppt 作者 张中荃 2013接入网技术第四章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《接入网技术 第3版 教学课件 ppt 作者 张中荃 2013接入网技术第四章（59页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,第四章 以太网接入技术,以太网是目前使用最广泛的局域网技术。自从1982年以太网协议被IEEE采纳成为标准以后，以太网技术作为局域网链路层标准战胜了令牌总线、令牌环、25M ATM等技术，成为局域网事实标准。千兆以太网以及随后出现的万兆以太网标准是两个比较重要的标准，以太网技术通过这两个标准从桌面的局域网技术延伸到校园网以及城域网的汇聚和骨干。,什么是以太网接入? 以太网接入是指将以太网技术与综合布线相结合，作为公用电信网的接入网，直接向用户提供基于IP的多种业务传送通道。,第四章 以太网接入技术,4.1 以太网技术在宽带接入领域的应用 4.2 千兆以太网接入技术 4.3 万兆以太网接入技术
2、,4.1.1 以太网技术的发展 4.1.2 基于以太网技术的宽带接入网 4.1.3 以太网接入的主要技术问题,4.1 以太网技术 在宽带接入领域的应用,从星形双绞线传输的10Base-T到五类线传输的100Base-TX、三类线传输的100Base-T4和光纤传输的100Base-FX；后到短波长光传输1000Base-SX、长波长光传输1000Base-LX 以及五类线传输1000Base-T；再到目前正在走向成熟的10Gbit/s以太网（万兆以太网），以太网的速率不断提高。,4.1.1 以太网技术的发展,从共享式、半双工和CSMA/CD机制的采用，到交换式、点对点、全双工以及流量控制、生成
3、树、VLAN、CoS等机制的采用，以太网的功能和性能逐步改善。,从电接口传输到光接口的光纤传输，以太网的覆盖范围大大增加。,从企业和部门的内部网络，到公用电信网的接入网、城域网，以太网的应用领域不断扩展。,以太网与电话铜缆上的VDSL相结合，形成EoVDSL技术；与无源光网络相结合，产生EPON技术；在无线环境中，发展为WLAN技术；EPON技术的研究开发正取得积极进展。随着上述“可运营、可管理”相关关键技术问题的逐步解决，以太网技术将在宽带接入领域得到更加广泛的应用。,IEEE802.17RPR技术在保持以太网原有优点的基础上，引入或增强了自愈保护、优先级和公平算法、OAM等功能，是以太网技
4、术的重要创新。,4.1.2 基于以太网技术的宽带接入网,一、以太网技术的应用方式,1、VLAN方式 VLAN方式的网络结构，将局域网交换机的每个用户端口配置成独立的VLAN，享有独立的VID（VLANID），利用支持VLAN的局域网交换机进行信息的隔离，用户的IP地址被绑定在端口的VLAN号上，以保证正确路由选择；同时，利用VLAN可以隔离ARP、DHCP等携带用户信息的广播消息，从而使用户数据的安全性得到了进一步提高。,2、VLAN+PPPoE方式 可以解决用户数据的安全性问题，PPP协议提供了用户认证、授权以及分配用户IP地址的功能。 缺点：PPP不能支持组播业务。,缺点：无法对用户进行认
5、证、授权。需要将用户的IP地址与该用户所连接的端口VID进行绑定，通过核实IP地址与VID来识别用户是否合法。,二、基于以太网技术的宽带接入网实施方案,1、系统组成 （1）局端设备 具有汇聚用户侧设备网管信息的功能，它不同于路由器，路由器维护的是端口-网络地址映射表，而局端设备维护的是端口-主机地址映射表。 （2）用户端设备 不同于以太网交换机，只有链路层功能（只完成以太网帧的复用和解复用），在复用器方式下，各用户之间在物理层和链路层相互隔离。,特点： （1）用户端设备可以在局端设备的控制下动态改变其端口速率，从而保证用户最低接入速率、限制用户最高接入速率，支持对业务的QoS保证。 （2）由局
6、端设备控制各多播组状态和组内成员的情况，用户端设备只执行受控的多播复制，不需要多播组管理功能。 （3）局端设备支持对用户的认证、授权和计费以及用户IP地址的动态分配。 （4）局端设备与用户端设备之间采用逻辑上独立的内部管理通道，保证设备的安全性 。,2、以太网设备 （1）集线器 是早期的以太网设备，每个节点发送的通信包都需要在集线器的所有端口上广播，带宽指标并非独占而是共享。,（2）以太网交换机 是一种在第二层（数据链路层）上工作的交换设备，它和集线器最大的不同在于能够自学习每个包的源地址和目的地址，并能动态建立一张转发路径表，由此使各个节点发送的数据包只在相对应的端口中发出而无须每次都广播，
7、带宽指标是独占而非共享，从而极大地提高了通信效率和安全性。,3、以太网设备的实现方法,（1）10Base-S结构框图,PEB22822： 是10Base-S芯片组中最主要的，它可以产生基于QAM的VDSL数字信号；支持以太网通用接口（MII、RMII和SMII），可以与一般的以太网物理层芯片或支持标准接口的以太网交换芯片连接；可以被分别配置为局端和用户端模式；其内部实现以太网与VDSL数据帧格式的相互转换；由内部集成的单片机实现独立的操作和监控，控制软件无须自己编写，也可以通过芯片内部的串行接口由PC进行控制。,PEB22811： 是基于QAM的VDSL模拟前端，完成VDSL系统的调制和解调。
8、芯片内部不同的工作模式以及可调的滤波器可以支持对频带参数、QAM星座数与分割因数的灵活配置，从而可以根据各种宽带接入的要求来选择不同的上下行数据速率。,PEB22810： 是放大芯片，起线路驱动作用，在双绞线上实现高速数据传送所需要的放大电路。,混合线圈 ：实现线和线的转换。,分离滤波器 ： 是抑制电话等低频业务中的高频谐波，混合线圈和传输线之间一般还有用于抑制上下行频带相互间谐波干扰的高通和低通滤波器。从用户端来看，因为上行数据使用高频频带而下行数据使用低频频带，所以发送上行数据加高通滤波器，接收下行数据则加低通滤波器。而局端则正相反，发送接口加低通滤波器，接收接口加高通滤波器。,（2）基于
9、AR2224的以太网交换机,AR2224的全称是Ardent2224，是支持网络管理功能的高端交换芯片。它共有24个10M/100M自适应以太网端口，可以通过MII与各种多通道以太网物理层芯片相连接；另有2个1000M端口，可用于连接上级高速数据通道，可以实现交换机的堆叠。芯片带有一个32位的通用CPU接口和一个串行接口，分别用来连接作为管理平台的32位嵌入式精简指令集计算机CPU或普通8051单片机。AR2224还带有符合PC100规范的同步DRAM接口和同步SRAM接口，通过扩展外部存储器可以缓存信息包和MAC地址表。,（3）整体系统参考设计,（4）前端混合线圈与滤波器,双绞电话线在一个频
10、段上只能传送一个方向的信号。为了实现双向通信，必须要进行2/4线转换，其功能主要依靠前端混合线圈实现。 它和分离器、滤波器一样都是无源器件，理论上它们都可以由绕制电感线圈或用电容电阻的相应电路来完成。 一般建议使用专用模块，比如英国APC公司的APC77101和APV77112、APC77110。这种方法集成度比较高，性能有保障，但成本稍高。,4.1.3 以太网接入的主要技术问题,一、Ethernet的帧格式,1、Ethernet帧格式的发展 1980 DEC、Intel、Xerox制订了Ethernet I的标准。 1982 DEC、Intel、Xerox制订了Ethernet II的标准。
11、 1982 IEEE开始研究Ethernet的国际标准802.3。 1983 Novell基于IEEE的802.3的原始版开发了专用的Ethernet帧格式。 1985 IEEE推出IEEE 802.3规范。 后来为解决Ethernet II与802.3帧格式的兼容问题推出折衷的Ethernet SNAP格式。,2、各种不同的帧格式 （1）Ethernet II 由6个字节的目的MAC地址，6个字节的源MAC地址，2个字节的类型域（用于标示封装在这个Frame里面数据的类型），这些就构成了Frame Header；接下来是461500 字节的数据和4字节的帧校验。 （2）Novell Ethe
12、rnet 其帧头与Ethernet有所不同，其中Ethernet II帧头中的类型域变成了长度域，后面接着的两个字节为0xFFFF用于标识该帧是Novell Ether类型的Frame。由于前面的0xFFFF占掉了两个字节，所以数据域缩小为441498个字节，帧校验不变。,（3）IEEE 802.3/802.2 其Frame Header和Ethernet II的帧头有所不同，既把Ethernet II类型域变成了长度域，又引入802.2协议（LLC）在802.3帧头后面添加了一个逻辑链路控制（LLC）首部，由DSAP（Destination Service Access Point）、SSA
13、P（Source SAP）和一个控制域各1 个字节（byte）构成。服务访问点（SAP）用于标识帧的上层协议。,（4）Ethernet SNAP Ethernet SNAP帧格式与802.3/802.2 帧格式的最大区别在于：Ethernet SNAP帧格式中，把DSAP和SSAP字段内容均被固定为16进制数0xAA，控制域内容被固定为16进制数0x03；增加了一个5 字节的SNAP ID，其中前面3个字节通常与源MAC地址的前3个字节相同，为厂商代码（Organizationally Unique Identifier，OUI ID），有时也可设为0；后2 个字节与Ethernet II的类
14、型域相同。,3、如何区分不同的帧格式 Ethernet中存在这四种Frame，如何区分Ethernet II与其他三种格式的Frame呢？如果帧头跟随源MAC地址的2个字节值大于1500，则此Frame为Ethernet II格式；接着比较紧接着的2个字节，如果为0xFFFF，则为Novell Ether 类型的Frame；如果为0xAAAA，则为Ethernet SNAP格式的Frame；如果都不是则为Ethernet 802.3/802.2格式的帧。,二、认证计费,用户认证授权计费（AAA）一般包括用户终端、AAA Client、AAA Server和计费软件四个环节。 （1）AAA Cl
15、ient与AAA Server之间采用RADIUS协议进行通信。 （2）AAA Server和计费软件之间的通信为内部协议,计费时可根据经营方式的需要考虑按时长、流量、次数、应用、带宽等多种方式进行。 （3）用户终端与AAA Client之间的通信方式通常称为“认证方式”，目前的主要技术有PPPoE、DHCPWEB、IEEE802.1x三种 。,三、用户和网络安全,主要体现在用户通信信息的保密、用户账号和密码的安全、用户IP地址防盗用、重要网络设备（如DHCP服务器）的安全等方面。 互不信任的不同用户间信息保密，通过以太网交换机实现端口隔离，实现用户之间的二层隔离和三层受控互通。用户账号和密码
16、的安全依靠相应信息的加密传送实现。用户IP地址防盗用可通过绑定机制实现，例如IP地址与MAC地址、用户端口的绑定。对于DHCP服务器的安全，应防止用户通过改变MAC地址申请IP地址而耗尽地址资源。,4.2.1 千兆以太网技术的特点 4.2.2 千兆以太网的构建,4.2 千兆以太网接入技术,千兆以太网是建立在以太网标准基础之上的技术。千兆以太网和大量使用的以太网与快速以太网完全兼容，并利用了原以太网标准所规定的全部技术规范，其中包括CSMA/CD协议、以太网帧、全双工、流量控制以及IEEE 802.3标准中所定义的管理对象。 千兆以太网已经发展成为主流网络技术。大到成千上万人的大型企业，小到几十人的中小型企业，在建设企业局域网时都会把千兆以太网技术作为首选的高速网络技术。千兆以太网技术正在成为城域网建设的主力军。,4.2.1 千兆以太网技术的特点,1、千兆以太网提供完美无缺的迁移途径，充分保护在现有网络基础设施上的投资。在升级的同时，保留现有的线缆、操作系统、协议、桌面应用程序、网络管理策略与工具。 2、千兆以太网相对于原有的快速以太
