【正文】 定位困難的問題。 采用 VLAN 標識用戶與 采用 PVC來標識用戶具有相同的性質， DSLAM與 BRAS通過光纖直連或二層交換機匯聚后連接到 BRAS，需要 BRAS靠近用戶端，每個用戶獨自占用一個唯一的 VLAN ID。對于單個 L2交換機來說， 4096完全夠用，但 是對于一個龐大的 L2網(wǎng)絡，或者完全部署 PUPV(每個用戶一個 VLAN ID)的 L2城域接入網(wǎng)來說， 4096個 VLAN 就顯得捉襟見肘。另一方面，多業(yè)務承載網(wǎng)也出現(xiàn)了使用 VLAN 構建不同業(yè)務虛 擬 網(wǎng)的技術趨勢。但是，采用下移 BRAS的方法投資相當大，容易造成用戶業(yè)務管理的分散，而且，網(wǎng)絡的可擴展性較差。 QINQ每增加一層 VLAN 標簽，就可以將所覆蓋的用戶 VLAN 數(shù)量增加4096倍，兩層 VLAN 標簽可以支持 4096*4096個 VLAN ，一般來說兩層 VLAN 就可以滿足絕大多數(shù)需求了。電 信運營商城域 網(wǎng)中 接入網(wǎng)大二層化的趨勢，迫切需要解決用戶精確定位、業(yè)務安全隔離和端到端 QOS等諸多問題來實現(xiàn)網(wǎng)絡的可運營、可管理。 此外， QINQ 技術的出現(xiàn)讓運營商可以以較低的成本為客戶提供二層 VPN。 原有 BRAS 設備大多應用在 IEEE 802． 1Q VLAN 組網(wǎng)中，每端口最多支持 4096 個 VLAN 終結，基本滿足了 Inter 接入需求，但是隨著電信多業(yè)務的推廣，逐漸出現(xiàn)了 PSPV、 PUPSPV概念，出現(xiàn)了一個用戶多種業(yè)務多個 VLAN 的需求，這樣就需要寬帶接入網(wǎng)匯聚交換機支持QINQ， BRAS 需要支持對 QINQ 的終結。結合 QINQ 用戶精確標識和業(yè)務識別的能力，提出了基于用戶的 QOS 實 現(xiàn)方案，有效的提高了設備組網(wǎng)的靈活性，實現(xiàn)了業(yè)務精細化管理。 第 3部分 首先對 BRAS設備 的產(chǎn)生和在城域網(wǎng)中的作用進行了簡單描述，然后重點分析了PPPOE協(xié)議和 PPP協(xié)議。本章主要對 QINQ 的報文格式，常用的封裝方法和子接口進行了分析和介紹，總結了 QINQ 在城域網(wǎng)中的主要作用，并提出了三種常用的組網(wǎng)方案。 QINQ 報文格式 目前 QINQ技術還沒有正式的國際標準，各廠家在實現(xiàn)上有一些區(qū)別，但總體格式基本一致就是在 802． 1Q的標簽之上再打一層 802． 1Q標簽。 Priority占 3比特位，用于指明幀的優(yōu)先級，可以表示8種優(yōu)先級，主要用于當交換機阻塞時優(yōu)先發(fā)送那個數(shù)據(jù)包。但是由于目前沒有關于 QINQ的統(tǒng)一國際標準，不同的設備制造商有不同的設置，默認的0x8100(華為 )，有些廠家采用 0x9100。 （ 1） 基于端口的 QINQ封裝 ： 基于端口的封裝指進入一個端口的所有流量全部封裝一個外層 VLAN TAG封裝方式較為呆板，實現(xiàn)簡單，在實際組網(wǎng)當中應用較多。不同的業(yè)務有不同的優(yōu)先級，當同一用戶的多種業(yè)務使用相同的 VLAN ID時，可以根據(jù)不同業(yè)務的 Priority進行區(qū)分，然后打上不同的外層標簽。當同一用戶既包括 PPPOE的上網(wǎng)業(yè)務，又包括IPOE的 IPTV業(yè)務時，可以根據(jù) ETYPE進行數(shù)據(jù)分流， IPOE的協(xié)議號為 0x0800， PPPOE的協(xié)議號為 0x8863/8864，這樣，上網(wǎng)業(yè)務和 IPTV業(yè)務就能打上不同的外層標簽。 QINQ終結 終結主要是指對 QINQ報文的雙層 tag進行識別，然后根據(jù)后續(xù)的轉發(fā)行為對雙層 Q進行剝離或繼續(xù)傳送， QINQ技術在和核心網(wǎng)對接時，根據(jù)不同的情況，會用到不同的終結方法。而且多個邏輯接口之間獨立操作，互不影響。子接口的所有硬件屬性是同父接口一致的，但是三層屬性是不同的，比如接口地址等，這也是子接口的存在的意義。 底層硬件在收到報文 QINQ終結子接口和普通的 VLAN 子接口類似，普通 VLAN 子接口對單層 VLAN 進行識別和終結， QINQ終結子接口對雙層 VLAN 進行識別和終結， QINQ終結子接口根據(jù)終結的用戶 VLAN tag情況通常分為兩種 ： 一種是兩層 VLAN 為固定 值，這種叫做明確的 QINQ終結子接口。由于標準的 802． 1Q VLAN 的數(shù)量有限，不能在寬帶接入網(wǎng)中實現(xiàn)精確化的定位，近些年相繼提出 QINQ， VBAS， PPPOE+， DHCP Option 82等幾種解決方案 71。在以太網(wǎng)中，由于數(shù)據(jù)包是在一個廣播域中傳遞，如不采用相應的措施用戶帳號基于 QINQ 技術的 IP 城域網(wǎng)優(yōu)化方案的實現(xiàn) 皖西學院本科畢業(yè)論文（設計） 第 9 頁 和網(wǎng)絡信息很容易被竊取，同時網(wǎng)絡病毒、黑客攻擊將影響正常的應用，對于一個面向公眾運營的寬帶接入網(wǎng)，將帶來很大的故障定位和排除等維護困難。在 P 層面 (即 IP 城域網(wǎng)和骨干網(wǎng) )。下面對 QINQ在公眾業(yè)務上網(wǎng)／ VOIP／及視頻點播中常用解決方案進行闡述： DSLAM用戶三 PVC接入解決方案 ，如圖 ： 圖 基于 QINQ 技術的 IP 城域網(wǎng)優(yōu)化方案的實現(xiàn) 皖西學院本科畢業(yè)論文（設計） 第 10 頁 設備 業(yè)務 內層 VLAN 標簽 外層 VLAN 標簽 流分類原則 DSLAM1 寬帶上網(wǎng) 100120xx 1001 VLAN 標簽區(qū)間 DSLAM1 VOIP 20xx3000 20xx VLAN 標簽區(qū)間 DSLAM1 IPTV 30014000 3001 VLAN 標簽區(qū)間 DSLAM2 寬帶上網(wǎng) 100120xx 1002 VLAN 標簽區(qū)間 DSLAM2 VOIP 20xx3000 20xx VLAN 標簽區(qū)間 DSLAM2 IPTV 30014000 3002 VLAN 標簽區(qū)間 如上所示， DSLAM支持三 PVC接入，每個用戶分配三個 VLAN ，每 VLAN 對應一個 PVC并對應一種業(yè)務，比如 DSLAM1下的用戶甲，分配三個 VLAN ,VLAN 標簽值分別為 1001，20xx， 3001， VLAN 1001對應寬帶上網(wǎng)， VLAN 20xx對應 VOIP業(yè)務， VLAN 3001對應 VOD業(yè)務，在業(yè)務進入 S85交換機的下行端口后，下行端口啟用靈活 QINQ功能，根據(jù)用戶 VLAN ID分別打上不同的外層標簽，如果用戶數(shù)據(jù) 外 層標簽為 1001，直 接在外層增加一層標簽 1001（該標簽在公網(wǎng)唯一），業(yè)務進入 S85（現(xiàn)在使用的是 S9300） 上的寬帶上網(wǎng) VLAN 1001，數(shù)據(jù)分流到 BAS設備，如果標簽為 20xx，根據(jù)流規(guī)則，外層增加 VLAN TAG20xx，業(yè)務分流到 SR設備，同理，標簽為 3001的數(shù)據(jù)會增加一層外層標簽 3001，然后分流到 SR。 在支持多 PVC接入的 DSLAM設備中，華為公司的 DSLAM5600本身即支持靈活 QINQ功能，在 5600參與組網(wǎng)的情形下，靈活 QINQ實現(xiàn)過程如下：三個 PVC分別對應不同的業(yè)務，同一用戶 的不同業(yè)務全部對應接入一個 VLAN ，同時根據(jù)不同的 PVC屬性打上不同的 COS標記，在 DSLAM的上行出口，根據(jù)不同的 COS打上不同的外層業(yè)務 VLAN 標簽，這樣，數(shù)據(jù)流到 S85后，只需按照規(guī)劃把不同的業(yè)務分向 BAS或 SR即可。 基于 QINQ 技術的 IP 城域網(wǎng)優(yōu)化方案的實現(xiàn) 皖西學院本科畢業(yè)論文（設計） 第 12 頁 3 BRAS及 相關協(xié)議 在寬帶城域網(wǎng)中，為了提高對網(wǎng)絡的管控能力，實現(xiàn)多種計費策略，支撐多樣化的應用業(yè)務，引入了寬帶遠程接入服務器 (BRAS)。在城域網(wǎng)建設初期，由于 ATM技術和 IP技術發(fā)展趨勢尚不明朗，用戶接入城域網(wǎng)的技術有 ATM和 P兩種。這些問題將嚴重制約寬帶接入網(wǎng)絡的大規(guī)模使用。在寬帶接入環(huán)境下，由于用戶接入的技術手段由模擬撥號轉變?yōu)橐蕴W(wǎng)、 Cable（ 電纜 ） Modem、 XDSL等手段，在鏈路層無法提供有效的認證和鏈路維護支持，也無法進行有效的用戶認證管理和計費服務。以 IP接口的 DSLAM舉例來詳細的說， DSLAM是 ADSL匯聚設備， BRAS是局端實現(xiàn) PPPOE功能的接入服務器，它終結由用戶側發(fā)起的 PPPOE進程。因此，寬帶接入服務器目前是寬帶非 IP／ IP接入網(wǎng)絡向骨干 IP網(wǎng)絡過渡的網(wǎng)絡接入設備，完成如寬帶 ATM／ IP網(wǎng)的數(shù)據(jù)接入，實現(xiàn)網(wǎng)絡的接入一體化。 PPP定義了一整套的協(xié)議，主要有三類協(xié)議族： （ 1）鏈路控制協(xié)議族 (LCP) 主要用于建立、配置、測試和管理數(shù)據(jù)鏈路連接。例如，用于網(wǎng)絡安全方面的驗證協(xié)議 (PAP和 CHAP)。 PPP初始狀態(tài)為不活動 (Dead)狀態(tài)，當滿足以下兩個條件時， PPP會進入鏈路建立 (Establish)階段；這兩個條件是： PPP的低層報 UP(符合什么條件報 UP，取決于低層的特點，會由于低層類型的不同而體現(xiàn)出不同的特點，這里可暫時簡單地理解為物理 UP)、對應接口是 OPEN狀態(tài) (即沒有被管理員 PPP在 Establish階段主要進行鏈路控制協(xié)商(LCP)，協(xié)商內容包括： MRU (最大接收單元 )、魔術字 (magic number)、驗證方式、異步字符映射、工作方式是否是 MP等選項。到此，PPP鏈路將一直保持通信，直至有明確的 LCP或 NCP幀關閉這條鏈路，或發(fā)生了某些外部事件(例如，用戶的干預 )。只有當驗證不過次數(shù)達到一定值時，才會關閉鏈路，來防止因誤傳、網(wǎng)絡干擾等造成不必要的 LCP重新協(xié)商過程。 驗證方 被驗證方 challenge Response ACK OR NOT ACK 圖 它在網(wǎng)絡上傳輸用戶名，但不傳輸用戶口令 (其實是它不直接傳輸口令，傳輸?shù)氖怯?MD5基于 QINQ 技術的 IP 城域網(wǎng)優(yōu)化方案的實現(xiàn) 皖西學院本科畢業(yè)論文（設計） 第 16 頁 算法將口令與 某 隨機報文 ID 一起計算的結果 )，因此它的安全性要比 PAP 高。結果相同，則返回 SUCCESS，不同，則返回 FAILURE。同時該技術亦簡化了最終用戶在選擇這些服務時的配置操作。 PPPOE通信流程 PPPOE有兩個不同的階段：發(fā)現(xiàn)階段和 PPP會話階段。當發(fā)現(xiàn)階段成功完成，主機和選擇的接入集中器都有了它們在以太網(wǎng)上建立 PPP連接的信息。這些步驟包括： （ 1 ） 用 戶 主機 發(fā) 出 PPPOE有 效 發(fā) 現(xiàn)初 始 包 (PADI（ PPPOE Active Discovery Initiation)） )。其 CODE字段為 0x07，會話 ID仍為 0x0000。其 CODE字段為 0x19， SESSION ID仍為 0x0000。 （ 4） 接入設備收到 PADR包后準備開始 PPP會話，它發(fā)送一個 PPPOE有效發(fā)現(xiàn)會話確認包(PADS)。當用戶主機收到 PADS包確認后，雙方就進入 PPPOE會話階段。 PADT包不需要任何標簽，其 CODE字段為 0xa7， SESSION ID為需要終止的 PPP會話的會話標識號碼。 4 IP 城域網(wǎng)優(yōu)化方案的實現(xiàn) 4 .1 某 IP 城域網(wǎng)的工程背景 （ 1） 由于整個市區(qū)都是單鏈上行，不能保護。就要實現(xiàn)業(yè)務的割接。 IP 城域網(wǎng)包括采用三層 IP 技術城域路由網(wǎng)絡以及采用二層交換技術的寬帶接入網(wǎng)絡，但不包括城域 WDM(波分復用 )、 SDH(同步數(shù)字體系 )、 MSTP(多業(yè)務傳送平臺 )等基于傳輸技術的傳送網(wǎng)絡，上述傳送網(wǎng)絡為 IP 城域網(wǎng)鏈路提供本地承載環(huán)境及專線延伸。 IP 城域網(wǎng)的建設將使城市的通信業(yè) (包括傳統(tǒng)電信所能提供的電話、有線電視提供的電視節(jié)目傳送，以及通過計算機網(wǎng)絡所實現(xiàn)的網(wǎng)上購物、網(wǎng)上醫(yī)療、網(wǎng)上股市交易視頻點播等等 )有機的整合在同一 IP 城域網(wǎng)網(wǎng)絡平臺上。寬帶用戶數(shù)在 20 萬以下的都可劃入中小型 IP 城域網(wǎng)?；A實施包括數(shù)據(jù)交換設備、城域網(wǎng)傳輸設備、接入設備和業(yè)務平臺設備等等 。城域網(wǎng)的核心節(jié)點和匯聚節(jié)點統(tǒng)稱為骨干節(jié)點，它們是未來的 IP 目標局，支持窄帶和寬帶的綜合接入，彼此之間采用地市內光纖或高速傳輸線互聯(lián)。信息主要包括科技、金融、教育、財政和商業(yè)等數(shù)據(jù)，以及跟這些數(shù)據(jù)相關的各種信息系統(tǒng)。故， IP 城域網(wǎng)的規(guī)劃均遵循層次化設計的原則。寬帶用戶數(shù)在 20 萬到 60 萬的為大型IP 城域網(wǎng)。從技術和運營模式來看， IP 城域網(wǎng)是計算機網(wǎng)絡和傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡的融合 。目前該公司的 BRAS設備 MA5200G支持靈活 QINQ，整個改造可以分為三個部分來進行，一是核心層改造，二是匯聚層改造，三是接入層改造，考慮目前的成本、收益結合 QINQ技術對城域網(wǎng)進行改造和擴容，實現(xiàn)對整個城域網(wǎng)進行優(yōu)化。我們考慮更換功能更加全面的 S3328型號的交換機 （ 3） 整個城域網(wǎng)支持的帶寬只有 6G，而匯聚層的交換機上行也比較小，無法支持大的用戶量，必須考慮上行的擴容。所有的以太網(wǎng)幀都是單播的。如果用戶主機在確定時間沒收到 PADS包，與沒收到 PADO作同樣處理。 0xffff作為預留資源，目前不能被使用作會話 ID。當一個用戶主機在確定時間沒有收到 PADO，它會重發(fā)一個 PADI，同時等待兩倍的時間。 （ 3） 用戶主機在可能收到