【正文】 （ 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。 PPP初始狀態(tài)為不活動(dòng) (Dead)狀態(tài)，當(dāng)滿足以下兩個(gè)條件時(shí)， PPP會(huì)進(jìn)入鏈路建立 (Establish)階段；這兩個(gè)條件是： PPP的低層報(bào) UP(符合什么條件報(bào) UP，取決于低層的特點(diǎn)，會(huì)由于低層類型的不同而體現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，這里可暫時(shí)簡單地理解為物理 UP)、對(duì)應(yīng)接口是 OPEN狀態(tài) (即沒有被管理員 PPP在 Establish階段主要進(jìn)行鏈路控制協(xié)商(LCP)，協(xié)商內(nèi)容包括： MRU (最大接收單元 )、魔術(shù)字 (magic number)、驗(yàn)證方式、異步字符映射、工作方式是否是 MP等選項(xiàng)。只有當(dāng)驗(yàn)證不過次數(shù)達(dá)到一定值時(shí)，才會(huì)關(guān)閉鏈路，來防止因誤傳、網(wǎng)絡(luò)干擾等造成不必要的 LCP重新協(xié)商過程。結(jié)果相同，則返回 SUCCESS，不同，則返回 FAILURE。 PPPOE通信流程 PPPOE有兩個(gè)不同的階段：發(fā)現(xiàn)階段和 PPP會(huì)話階段。這些步驟包括： （ 1 ） 用 戶 主機(jī) 發(fā) 出 PPPOE有 效 發(fā) 現(xiàn)初 始 包 (PADI（ PPPOE Active Discovery Initiation)） )。其 CODE字段為 0x19， SESSION ID仍為 0x0000。當(dāng)用戶主機(jī)收到 PADS包確認(rèn)后，雙方就進(jìn)入 PPPOE會(huì)話階段。 4 IP 城域網(wǎng)優(yōu)化方案的實(shí)現(xiàn) 4 .1 某 IP 城域網(wǎng)的工程背景 （ 1） 由于整個(gè)市區(qū)都是單鏈上行，不能保護(hù)。 IP 城域網(wǎng)包括采用三層 IP 技術(shù)城域路由網(wǎng)絡(luò)以及采用二層交換技術(shù)的寬帶接入網(wǎng)絡(luò)，但不包括城域 WDM(波分復(fù)用 )、 SDH(同步數(shù)字體系 )、 MSTP(多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái) )等基于傳輸技術(shù)的傳送網(wǎng)絡(luò)，上述傳送網(wǎng)絡(luò)為 IP 城域網(wǎng)鏈路提供本地承載環(huán)境及專線延伸。寬帶用戶數(shù)在 20 萬以下的都可劃入中小型 IP 城域網(wǎng)。城域網(wǎng)的核心節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)統(tǒng)稱為骨干節(jié)點(diǎn)，它們是未來的 IP 目標(biāo)局，支持窄帶和寬帶的綜合接入，彼此之間采用地市內(nèi)光纖或高速傳輸線互聯(lián)。故， IP 城域網(wǎng)的規(guī)劃均遵循層次化設(shè)計(jì)的原則。從技術(shù)和運(yùn)營模式來看， IP 城域網(wǎng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)的融合 。我們考慮更換功能更加全面的 S3328型號(hào)的交換機(jī) （ 3） 整個(gè)城域網(wǎng)支持的帶寬只有 6G，而匯聚層的交換機(jī)上行也比較小，無法支持大的用戶量，必須考慮上行的擴(kuò)容。如果用戶主機(jī)在確定時(shí)間沒收到 PADS包，與沒收到 PADO作同樣處理。當(dāng)一個(gè)用戶主機(jī)在確定時(shí)間沒有收到 PADO，它會(huì)重發(fā)一個(gè) PADI，同時(shí)等待兩倍的時(shí)間。PADI分 組必須至少包含一個(gè)服務(wù)名稱類型的標(biāo)簽 (標(biāo)簽類型字段為 0x0101)， 向 AC提出所要求提供的服務(wù)。在發(fā)現(xiàn)階段，基于網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)?，主機(jī)可以發(fā)現(xiàn)多個(gè)接入集中器。 PPPOE（ pointtopoint protocol over Ether）協(xié)議 PPPOE 協(xié)議通過把以太網(wǎng)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議的可擴(kuò)展性及管理控制功能結(jié)合在一起，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商和電信運(yùn)營商便可利用可靠和熟悉的技術(shù)來加速部署高速互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。因此，它只適用于對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全要求比較低的環(huán)境。如果驗(yàn)證失敗則進(jìn)入 Terminate階段，拆除鏈路， LCP狀態(tài)轉(zhuǎn)為 Down如果驗(yàn)證成功就進(jìn)入Network協(xié)商階段，進(jìn)行 NCP的協(xié)商 (如 IPCP、 IPXCP、 BCP的協(xié)商 )，此時(shí) LCP狀態(tài) 是 UP的。 （ 3） PPP擴(kuò)展協(xié)議族。上行的 PPPOE包在ADSL Modem中封裝成 AAL5幀，由 ATM信元傳輸?shù)骄侄说?DSLAM， DSLAM負(fù)責(zé)終結(jié) ATM，重新組合出 PPPOE包，并通過設(shè)好的 PVC(用久虛電路 )傳送到 BRAS處理。在窄帶接入的情況下，用戶通常使用 PPP協(xié)議作為其網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的底層，通過 PPP協(xié)議提供的認(rèn)證和鏈路維護(hù)功 能，依靠接入服務(wù)器 (NAS)和認(rèn)證計(jì)費(fèi)軟件提供簡單而有效的認(rèn)證和計(jì)費(fèi)功能。重點(diǎn)介紹分析 BRAS 中的兩個(gè)重要協(xié)議： PPP 協(xié)議和 PPPOE 協(xié)議。 在這種組網(wǎng)方案中，內(nèi)外兩層標(biāo)簽很好的區(qū)分了業(yè)務(wù)定位了用戶，內(nèi)層標(biāo)簽 +外層標(biāo)簽可以定位到一個(gè)用戶，外層標(biāo)簽標(biāo)識(shí)了 DLSAM位置，內(nèi)層標(biāo)簽標(biāo)識(shí)了 DSLAM上用戶的位置，外層標(biāo)簽 也標(biāo)識(shí)了業(yè)務(wù)。 二層 VLAN 通過 QINQ 實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)隔離，還可很方便的實(shí)現(xiàn) VPN(Virtual Private Network)業(yè)務(wù)。 用戶端口唯一識(shí)別 用戶端口唯一識(shí)別實(shí)現(xiàn)的核 心是檢查用戶是否從預(yù)期的端口接入，所以如何精確定位用戶的接入端口是關(guān)鍵因素。對(duì)于上層來說，以太網(wǎng)子接口跟以太網(wǎng)物理接口是同等地位的。 QINQ 封裝一般在交換式端口上直接進(jìn)行，但有一種特殊情況例外， QINQ 也可以在路由子接口上進(jìn)行封裝。當(dāng)同一用戶的不同業(yè)務(wù)使用不同的 VLAN ID時(shí)，可以根據(jù) VLAN ID區(qū)間進(jìn)行分流，比如 PC上網(wǎng)的 VLAN ID范圍是 101～ 200， IPTV的VLAN ID范圍是 201～ 300，大客戶的 VLAN 范圍是 301～ 400，面向用戶的設(shè)備收到用戶數(shù)據(jù)后，根據(jù) VLAN ID范圍，對(duì) PC上網(wǎng)業(yè)務(wù)打上 100的外層標(biāo)簽，對(duì) IPTV打上 300的外層標(biāo)簽，對(duì)大客戶打上 500的外層標(biāo)簽。 VLAN ID占 12比特位，指明 VLAN 的 ID，一共可以表示 4096個(gè)。 QINQ最初主要是為拓展 VLAN 的數(shù)量空間而產(chǎn)生的，它是在原有的 802． 1Q報(bào)文的基礎(chǔ)上又增加一層 802． 1Q標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)，使 VLAN 數(shù)量增加到 4K*4K，隨著城域網(wǎng)的發(fā)展以及運(yùn)營商精細(xì)化運(yùn)作的要求， QINQ的雙層標(biāo)簽又有了進(jìn)一 步的使用場景，它的內(nèi)外層標(biāo)簽可以代表不同的信息，如內(nèi)層標(biāo)簽代表用戶，外層標(biāo)簽代表業(yè)務(wù)，這樣可以有效地實(shí)現(xiàn)用戶精確定位和業(yè)務(wù)分流。具體內(nèi)容如下： 第 1部分 介紹了當(dāng)前口城域網(wǎng)發(fā)展的趨勢，分析了 VLAN技術(shù)在當(dāng)前發(fā)展中遇到的問題，提出了采用 QINQ技術(shù)可以有效的解決當(dāng)前 VLAN發(fā)展中的問題。在運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)中的報(bào)文，內(nèi)層 TAG 為用戶私有的VLAN 標(biāo)識(shí)，外層 TAG 為運(yùn)營商分配給客戶的 VLAN ，客戶可以 自行 規(guī)劃自己的 VLAN ID，運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的變化不影響客戶的網(wǎng)絡(luò)。 研究方案的意義 可運(yùn)營的 IP城域網(wǎng)的建設(shè)成為當(dāng)前運(yùn)營商首要解決的問題。 解決上述問題有以下兩種方案： (1)BRAS下移 在目前情況下，原有 BRAS一般只可以做到每端口支持 4096個(gè) VLAN 終結(jié)，可以通過在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)下移 BRAS設(shè)備，保證 BRAS設(shè)備的一個(gè)以太網(wǎng)接入端口所接入的用戶數(shù)不超過4096個(gè)。但是，隨著城域網(wǎng)的發(fā)展，作為用戶精確標(biāo)識(shí)的解決方案， VLAN 在實(shí)際應(yīng)用中遇到了許多問題。也就是用戶 主機(jī)之間建立虛擬的邏輯連接，并且保證在其上傳送信包的正確性和順序性，通信前后要進(jìn)行虛電路的建立和拆除。運(yùn)營商迫切希望通過提供差異化、豐富的業(yè)務(wù)來產(chǎn)生更多的價(jià)值。其次，通過分析 VLAN 、 PPPOE等模塊之間的數(shù)據(jù)流和控制流，實(shí)現(xiàn)了三層以太子接口報(bào)文接收和發(fā)送的處理?；?QINQ 技術(shù)的 IP 城域網(wǎng)優(yōu)化方案的實(shí)現(xiàn) 皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） I 基于 QINQ 技術(shù)的ＩＰ城域網(wǎng)優(yōu)化方案 的 實(shí)現(xiàn) 摘要 ： 隨著使用互聯(lián)網(wǎng)人數(shù)的增大，各種不同的業(yè)務(wù)也在增多，導(dǎo)致 IP 城域網(wǎng)在不斷的擴(kuò)大，各種安全問題也在頻繁出現(xiàn)。通過 用戶接口，完成 QINQ配置命令的處理，實(shí)現(xiàn)了以太網(wǎng)子接口 VLAN 信息的維護(hù)。因此，目前如何提高 APRU是所有運(yùn)營商面對(duì)的一大課題。 PVC(Permanent Virtual Circuit),即永久虛電路。在認(rèn)證時(shí)， BRAS就會(huì)把用戶的 VLAN ID發(fā)送到 Radius服務(wù)器上，這樣就完成了用戶的標(biāo)識(shí)工作。因此，采用 VLAN 標(biāo)識(shí)用戶的方案已經(jīng)難以解決用戶標(biāo)識(shí)唯一性問題了。 QINQ技術(shù)實(shí)現(xiàn)簡單靈活，因此在城域網(wǎng)用戶識(shí)別中廣泛使用 。 QINQ 完全在運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)上實(shí)施，用戶對(duì) QINQ 并 不感知。 組網(wǎng)圖如 所示： 圖 本文 內(nèi)容安排 本文研究了 QINQ技術(shù)的原理和在城域網(wǎng)中的應(yīng)用，根據(jù)實(shí)際組網(wǎng)中的需求，在 BRAS設(shè)備上實(shí)現(xiàn)了 PPPOE、 IP支持 QINQ的特性。 QINQ（ in ）技 術(shù)介紹 隨著以太網(wǎng)技術(shù)在運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)中的大量部署，利用 802． 1Q VLAN 對(duì)用戶進(jìn)行隔離和標(biāo)識(shí)受到很大限制，因?yàn)?IEEE802． 1Q中定義的 VLAN ID域只有 12個(gè)比特，僅能表示 4096個(gè)VLAN ，這對(duì)于城域網(wǎng)中需要標(biāo)識(shí)的大量用戶明顯已是捉襟見肘，于是 QINQ技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。 CFI占 1比特位，主要用于總線型的以太網(wǎng)與 FDDI、令牌環(huán)網(wǎng)交 換數(shù)據(jù)時(shí)的幀格式。 （ 2） 基于流的 QINQ封裝 ： 基于 QINQ 技術(shù)的 IP 城域網(wǎng)優(yōu)化方案的實(shí)現(xiàn) 皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 7 頁 基于流的 QINQ封裝可以對(duì)進(jìn)入端口的數(shù)據(jù)首先進(jìn)行流分類，然后對(duì)于不同的數(shù)據(jù)流選擇是否打外層 TAG，打何種外層 TAG，因此也叫靈活 QINQ，靈活 QINQ根據(jù)流分類的方法又可細(xì)分如下 : ① 根據(jù)報(bào)文中的 VLAN ID區(qū)間分流 。 ⑤ 在路由子接口上進(jìn)行 QINQ 封裝。配置這樣的虛接口，可以高效和靈活的利用有限的端口資源，給網(wǎng)絡(luò)配置帶來方便。配置如下： Ether1/0/QINQ termination pevid 100 cevid 200 另一種兩層 VLAN tag為范 圍值，即終結(jié)的 VLAN tag內(nèi)外層 tag都為范圍，我們稱為模糊的 QINQ終結(jié)子接口配置如下： Ether1/0/QINQ termination pevid 200 cevid 300 to 400 Ether1/0/QINQ termination pevid 201 cevid 300 to 400 QINQ 在 IP 城域網(wǎng)中的應(yīng)用 目前 QINQ在寬帶接入網(wǎng)中主要應(yīng)用在用戶端口唯一識(shí)別，業(yè)務(wù)隔離和二層 VPN業(yè)務(wù)。 QINQ技術(shù)繼承 802． 10 VLAN 特征，通過細(xì)分廣播域，在寬帶接入網(wǎng)中形成用戶及用戶的具體某項(xiàng)業(yè)務(wù)到 IP城域 網(wǎng)業(yè)務(wù)接入控制點(diǎn)之間的邏輯星型結(jié)構(gòu)，可以較方便的實(shí)現(xiàn)按用戶隔離 (PUPV)和按業(yè)務(wù)隔離 (PSPV)，達(dá)到不同用戶，不同業(yè)務(wù)之間互不干擾，有利于信息安全和端到端的 QOS保障。同理，在DSLAM2下的乙用戶，其不同的業(yè)務(wù)可以分配不同的 VLAN 標(biāo)簽，注意，這里分配的 VLAN 標(biāo)簽可以和甲用戶分配的標(biāo)簽相同，在進(jìn)入 S85后根據(jù)內(nèi)層標(biāo)簽增加一個(gè)外層標(biāo)簽，注意，外層標(biāo)簽和甲用戶分配的不同， 主要是為了區(qū)分 DLSAM的位置，也是為了最終定位用戶。本章介紹了 BRAS 的產(chǎn)生和它在城域網(wǎng)中的作用。圍繞著寬帶接入網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用要求，效仿窄帶撥號(hào)接入服務(wù)器的作用，寬帶接入服務(wù)器應(yīng)運(yùn)而生。下行的以太 網(wǎng) 幀從 IP城域網(wǎng)經(jīng)路由器送到 BRAS，被加上 PPPOE的頭后送到 DSLAM封裝成 AAL5幀，發(fā)送到 ADSL Modem，由其完成 AAL5幀重組并解出以太網(wǎng)幀 發(fā)送到客戶端，客戶端從 PPPOE包中取出護(hù)數(shù)據(jù)包。 （ 2）網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議族 (NCP) 協(xié)商鏈路上所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包格式與類型，建立、配置不同的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。 LCP協(xié)商成功后， LCP狀態(tài)變?yōu)?UP，表示鏈路已經(jīng)建立 (注意，此時(shí)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)層而言 PPP鏈路還沒有建立，還不能夠在上面成功傳輸網(wǎng)絡(luò)層包文 )；這里如果配置了驗(yàn)證 (對(duì)端驗(yàn)證本端或 本端驗(yàn)證對(duì)端 )就進(jìn)入 Authenticate階段，開始 CHAP或 PAP驗(yàn)證。 PAP的特點(diǎn)是在網(wǎng)絡(luò)上以明文的方式傳遞用戶名及口令，若在傳輸過程中被截獲，便有可能對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全造成極大的威脅。這么一種驗(yàn)證過程，要求兩端的口令必須是相同的。當(dāng)一個(gè)主機(jī)想建立 PPPOE會(huì)話，首先知道遠(yuǎn)端訪問集中器的 MAC地址，并建立一個(gè)唯一的 PPOE會(huì)話 ID。以太網(wǎng)目的地址為廣播地址 0xffffffff， CODE為 0x09，會(huì)話 ID為 0x0000。 PADR報(bào)文必須含有一個(gè)服務(wù)名稱類型標(biāo)簽，確定向接入設(shè)備請(qǐng)求的服務(wù)種類。如果接入設(shè)備不能識(shí)別 PADR中的服務(wù)名稱類型的標(biāo)簽，則會(huì)回一個(gè)包含服務(wù)名稱錯(cuò)誤 (ServiceName— Error)標(biāo)簽的 PADS，其 SESSION ID仍然是 0x0000。 （ 2） 交換機(jī)的型號(hào)大部分是 S352 S20xx、 S2300，無法實(shí)現(xiàn)靈活 QINQ。對(duì)一個(gè)城市 而言，基于 QINQ 技術(shù)的 IP 城域網(wǎng)優(yōu)化方案的實(shí)現(xiàn) 皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 20 頁 IP 城域網(wǎng)的建設(shè)是其信息化基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分 。 4 . IP 城域網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu) 為了便于進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理、維護(hù)和擴(kuò)展，網(wǎng)絡(luò)必須有合理的層次結(jié)構(gòu)。 基于 QINQ 技術(shù)的 IP 城域網(wǎng)優(yōu)化方案的實(shí)現(xiàn) 皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 21 頁 4 * 1 G4 * 1 G城 域 核 心c i s c o 7 6 0 9 14 * 1 G4 * 1 G城 域 核 心c i s c o 7 6 0 9 2S 9 3 0 6 12 * 1 GM E 6 0 1M E 6 0 22 * 1 0 G圖 例1 5 5 M 鏈 路6 2 2 M 鏈 路2 . 5 G 鏈 路G e 鏈 路F e 1 0 0 M 鏈 路1 0 G 鏈 路1