（信号与信息处理专业论文）adsl宽带接入用户管理系统软件设计与实现.pdf

北京邮电大学硕士举位论义 摘凄 摘要 本文介绍了宽带接入用户管理系统的软件设计方案。作者在本系统的研发 过程中主要承撼了两嚣分工终：宽带接入题户餐理系统软俘设计方案躲设计； p p ps e r v e r 的设计和实现。论文第1 章对接入技术进行了一个概括性的介绍， 接着筹2 章贫缓了a d s l 接入系统缝秘耪蛰议蓬架，繁3 拳分绥了b b t l 0 0 0 的意义和功能缀成，第4 、5 章薰点讲述tb b t l 0 0 0 系统的软件设计方絮及p p p s e r v e r 设计和实现。奁较件竣计总方案攫我窬撬出了p t a 模式幕羹l 2 t p 模式， 并对这两种方嶷加以比较，最飚重点讲述了p t a 模式中的p p ps e r v e r 实现。在 p p ps e r v e r 设计部分，我们的主要任务包括虚拟网卡的设计，p p p 协议的实现 等痰察。 关键字p p p ；网终接入l 瑟务器；b b t l 0 0 0 北京邮电大学硕士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t t h i st h e s i sg i v e sa ni n t r o d u c t i o nt ot h es o f t w a r es o l u t i o no f t h eb r o a d b a n da c c e s s s u b s c r i b em a n a g e m e n ts y s t e m i nt h ep r o c e s so ft h er e s e a r c ht ot h ew h o l e s y s t e m ， t h ea u t h o rh a st a k e nc h a r g eo ft h e p a r t s o fw o r k ：t h es o f t w a r es o l u t i o no ft h e b r o a d b a n da c c e s ss u b s c r i b em a n a g e m e n ts y s t e m ，t h ed e s i g na n di m p l e m e n to fp p p s e r v e r i nt h i st h e s i s ，f i r s tc h a p t e ri n t r o d u c e st h ea c c e s sn e t w o r k st e c h n i q u e 。i nt h e n e x tc h a p t e rd e s c r i b e st h ea d s la c c e s ss y s t e ma r c h i t e c t u r ea n dp r o t o c o lf r a m e w o r k i nt h et h i r dc h a p t e r , t h em e a n i n go ft h eb r o a d b a n da c c e s ss u b s c r i b em a n a g e m e n t s y s t e ma n dt h ec o m p o n e n to f f u n c t i o n sa r eg i v e n t h en e x tt w oc h a p t e r s ，t h ea u t h e r p r o v i d e s t h es o f t w a r es o l u t i o no ft h eb r o a d b a n da c c e s ss u b s c r i b em a n a g e m e n t s y s t e ma n d t h ed e s i g na n di m p l e m e n to f p p ps e r v e ri nd e t a i l h lt h es o f t w a r es o l u t i o n ， p t am o d u l ea n dl 2 t pm o d u l ea r eg i v e na n dc o m p a r e dc a r e f u l l y l a s tw ed e s c r i b e p p ps e r v e ro fp t am o d u l ec o n c r e t e l y t h ed e s i g no fp p ps r e v e rm a i n l yi n c l u d e s v i i m a ln e t w o r kd r i v e ra n dt h ep r o t o c o lo f p p e k e y w o r d sp p p ：n e t w o r ka c c e s ss e r v e r ；b b t l 0 0 0 1 1 北京邮电大学顾士学位论立 第1 蕈接a 网简介 1 1 接入网概述 第1 章接入网简介 从网络功能组成结构来分，整个电信网可分成传输网、交换网、用户接入网。 接入网( a n ) 是从本地交换机到用户终端之间的实旋系统，主要完成交叉连接、 复用和传输的功能，一般不含交换功能，其主要连接的相关接口是交换机和用户 终端设备，承担的业务主要是电话、视像、数据、多媒体等，传输的介质有：双 绞线、光纤、同轴、无线等。 点播电视、交互式图像游戏、远程教育、多媒体业务的出现，使人们追求 更快的网速、更好的服务质量、更丰富的服务内容，这时候宽带接入就提到日程 上了。所谓宽带接入就是在定时间间隔内，接入网用户端口与用户主机，交换 信息比特数为接入速率( 满足传输损伤要求的前提下) 达到2 m 以上( 含2 m ) 的接入。支持2 m 以上( 含2 m ) 业务网的应用，并支持电路模式和分组模式的 接入，称为宽带接入网。 目前，骨干网上各种宽带组网的技术已经日渐成熟，波分复用系统的带宽己 达4 0 0 g b i t s ，i po v e ra t m 、i po v e rs d h 、i p o v e rw d m ( d w d m ) 等技术已经 开始投入使用，并提出了建立全优化光学主干网络，网络带宽已经不成为问题了。 在路由节点方面，高速路由器将成为下一代网络设旌的核心。但是位于通信网络 与用户之间的接入网发展相对滞后，网络的瓶颈就在“最后一公里”上，因此如 何解决这“最后一公里”问题就变得更加重要而刻不容缓了。 接入方式的选择是跟用户需求、网络运营商和网络服务商相关的，用户要求 用户的改变最小，而接入效果最好；网络运营商希望从新投入成本不要太大，能 充分利用原有的资源；网络服务商则希望能提供更多更丰富的服务。为实现用户 接入网的数字化、宽带化，用光纤作为用户线是用户网今后发展的必然方向，但 由于光纤用户网的成本过高，在今后的十几年至几十年内大多数用户网仍将继续 使用现有的铜线环路。近年来人们提出了多项过渡性的宽带接入网技术，如： x d s l 、h f c 、c a b l em o d e m 、光纤接入、无线接入等，其中a d s l ( 不对称数字 用户环路) 和r t f c ( 光纤同轴混合网) 是最具有竞争力的两种。a d s l 技术能利用 现有的市话铜线进行信号传输，其最高速率：下行信号( 从端局到用户) 为8 m b p s ， 上行信号( 从用户到端局) 为1 m b p s 。现有的市话铜线网的用户数目十分庞大， 而a d s l 能对现有的市话铜线进行充分的利用。综上考虑，对电信运营商来说， 现在最好的接入方式是a d s l 。 下面将具体介绍a d s l 的接入形式。 些芝型堕查兰堡兰塑墼一 一 塑! 里! 堕! 堡垒堕旦型蔓 第2 章a d s l 接入应用形式 宽带接入技术就是要给用户提供快速接入服务，而网络高速访问和高速局域 网互联是a _ d s l 当前两个主要的应用方向。根据数据链路层不同，a d s l 宽带接 入方式又分为基于t c p i p 端到端方式的a d s l 宽带接入技术和基于a t m 的 a d s l 宽带接入技术 2 1 基于t c p lp 端到端方式的a d s l 宽带接入技术 现在的网络是t c p i p 的世界，t c p 坤是无处不在的。而除了些专门的 应用和特殊的网络环境，如服务提供者的骨干网外，a t m 还是很少应用的，a d s l 论坛因而建立了对t c p m 端到端模式的支持，它允许t c p 口分组在所有的 a d s l 帧和复帧内，从服务器传输到d s l 接入复用器( d s l a v 1 ) ，再到a t u r ， 再到达用户然后再传输回来。这种方法如图2 ，i 所示。 图2 1t c p 皿端到端方式的a d s l 接入 这个图描述了t c p p 端到端模式。在这种模式中，所有的宽带服务( 由网 络的带宽和时廷决定) 都是基于i n t e r n e t 的( 不算坏的a d s l 网络的最初假设) ，因 此，所有的服务都可以通过运行t c p p 的i n t e r a c t 路由器到达。这样，到a t u c 的接入( 技术上是通过d s l a m 或a d s l 接入点) 就可以来用变为普遍( 也更便宜) 的方式，如1 0 b a s e t 或1 0 0 b a s e t ，也许不久后是1 0 0 0 m b i t s 的吉比特以太网， 以代替a t m 。 这种方案将对现存的p c 和服务器( 以及i n t e m e t ) 的影响降到最小，很有可能 称为流行的a d s l 方案。 2 2 基于a t m 的a d s l 宽带接入技术 i n t e r n e t 服务提供者为a d s l 而兴奋不已有两个原因。首先，它为i n t e m e t 提供高速的接入；其次，它使用户可以接入宽带服务。这在过去几年还只是个 梦想。然而i n t e m e t 还不是一个宽带网，可能还需要若干年才会成为一个宽带网。 如果d s l a m 接入的网络和服务器既能够提供高速的i n t e m e t 接入又可以提供宽 带服务就好了。然而，宽带服务要求足够大的带宽和低而稳定的时延( 几十毫秒) 。 北京邮电大学硕士学位论文 第2 鼙a d s l 裰入应用搿试 现在瓣i n t e m e t 缮兹褥薤是诲多建方熬渗宽缀小，更谈不土时蜒稳定戢，l 、。 因此，使爝a d s l 的基于t c p i p 的h a t e m e t 接入是个好主意。用户将为更 快速的i n l e m e t 接入付密更多钱。毽蔻，有黧服务祷捌是宽帮服务，无法逶过 t c p p 服务器或网络获取。如广播视频信号椁。目前来说，十分尖端的宽带业 务最好还是基予a t m 服务。这是因为为大的电蔼运黎商已经建立了基于a t m 的大型骨干网，所以可以利用其基础结构，而且其接翻比较清晰。而照a t m 还 擅长将各种传输流( 语静音频视频数据) 合并程一个网传输。下面详细介绍几种 基于a t m 瓣终戆接入形式。 2 2 1r f o l4 8 3 b rid g e d 桥接接入方式 r f c l 4 8 3 标准的制定是为了实现网络层上澎种协议的数据包在a t m 网络上 粒封装传送。它已被广泛使用予a t m 技术中，理己成为在a 茧m 嬲终土处理上 层多种协议数据包的封装标准。 a 羚s l 夔r f c l 4 8 3 疆接接入方式最a d s l 宠繁接入数最纂零形式。在按议 模型上，r f c l 4 8 3 - - b r i d g e d 接入在数据链路层对网络鼷的数据包进行l l c f s n a p 的封装，以此来指明上层所应用的协议类型，因此可以适用子阋络层上的多协议 传送。它仿真了以太两鹃桥接葫能，农形式上r f c l 4 8 3 - - b r i d g e d 静羧入方式稿 当于将用户侧的终端设备直接挂接在网络侧的阏桥设铸上。在a d s lm o d e m 中 宠残对以太嬲犊鲍封装处理爱，通过髑户侧和阚络侧的p v c 永久虚暾路完成数 据包的透明传输，而夜网络侧由s m s 完成r f c l 4 8 3 的解封装，并把数据包交绘 相应的i s p 。采用这种接入方式，在用户侧可以利用普通以太网卡接入。 在r f c l 4 8 3 桥接接入方式下，a d s lm o d e m 类似于一个工作在数据链路层 的桥接器，它采用广播学习的方式，通过收集、记录备用户网卡的m a c 地址信 惑送行逶僖。强燕，r f c l 4 8 3 - - b r i d g e d 兹接入霹敦实璇远璞熬个羰太疆夔共瓣 接入，且组网经济简便。下面是其接入的结构图： 嘲2 2r f c l 4 8 3 桥接接入方式 僚是，应该看鬟，采溺r f c l 4 8 3 - - b r i d g e d 罨管霹滋实魂多建产豹接入，毽 无法实现动态的i p 地址分配，m 地址资源利用率很低。同时，类似予实际的局 域嬲，r f c l 4 8 3 挢接接入不可避免媳会引入大量的广播信息，引起熬个网络效 率的下降。 托京邮电大学硕士举位论文 第2 章a d s l 接入应用彩式 2 2 2r f 0 1 5 7 7 经典l p 接入方式 类似于r f c l 4 8 3 枯准，r f c l 5 7 7 也是在a t m 网络上承载蛰捺议爨标准怒 范。在协议中，它明确了该标准仅仅针对于网络层的职协议，用p 路由转发实 现相互之间的通信，鞠此也被称之为艘o v e r a t m 。 i p 包在数据链路朕的封装处理上， 的数撂封装方式对p 包进 亍封装处理， 方式。 r f c l 5 7 7 仍然制用r f c l 4 8 3l l c s n a p 也被人们称之为r f c l 4 8 3 - - r o u t e r 接入 r f c l 5 7 7 接入方姣是峦终端上的a t m 2 5 腿卡完戏对上屡p 电款攘个封装 处理j 馥程，最终形成a t m 信元流传送至a d s lm o d e m 。困琏= ，在这种接入方式 中a d s lm o d e m 仅仅作为a t m 传输的一个端点。同时由于a d s lm o d e m 内部 没有a t m 交叉连接懿功靛，鲡不楚麓辫燕懿a t m 设备将无法实现终璇多蠲户 的同时接入。 阂诧，要实现r f c l 5 7 7 豹a d s l 宽带接入，焉户镤| | 翡终漆需要逶常徐格魄 较昂爨的a t m 2 5 网卡，同时该网卡供应商还必须提供让该网卡支持r f c l 5 7 7 秘议熬驱动纛序。这凌提大稷度上限制了r f c l 5 7 7 在a d s l 接a 方嚣的推广使 用。僚是，可以秘雳终端a t m 2 5 网卡的a t m 特性米实现一麓戮太隧卡无法窟 现的功能，比如：利用a t m 2 5 网卡以上行r f c l 5 7 7 接入请求：下行纯a t m 信 元滚熬影式来实现宽露褪频点接应曩，使v o d 援频患獾霞量得到大大豹提赢。 下面绘出r f c l 5 7 7 接入的结构图： 图2 3 r f c l 5 7 7 经霉连m 方式 2 2 3r f 0 2 3 6 4 - - - - p p po v e ra t m 接入方式 一一一一一一 一一一一一 m 生型竺旦奎兰塑主兰兰堡墼翌| _ 一 塑! 兰! ! ! ! 堡垒鏖旦翌苎 烹彗仝堂标准规簿r f c 2 3 6 4 ，也称为p p p o v e ra t m 。同时，在接入技术的 茎壁警挈下，网络侧的高性能宽带接入服务器利用r f c 2 3 6 4 宽带接入技采矗荔 ! 墅搀搴现诸如业务选择、v p n 利用等一系列附带的特殊功能，为宽带接入的 垄譬棼供三更广阔的前景。在具体采用p p p o a 的接入技术，根据单用户还是多 用户分别采用了两种不同的接入方式。 1 _ 单用尸p p p o a 接入方式 采用p p p o a 的接入技术，由p c 终端直接发起p p p 呼叫，用户侧a t m 2 5 网卡在收到上层的p p p 包后，根据r f c 2 3 6 4 封装标准对p p p 包进行a a l 5 层封 装处理形成a t m 信元流。a t m 信元通过a d s lm o d e m 传送到网络侧的宽带接 入服务器上，完成授权、认证、分配i p 地址和计费等一系列p p p 接入过程。对 于这种模式来说，使用标准a t m 机制，提供和管理安全性、服务质量和访问策 略模型特别容易。 从实现上看，a d s l m o d e m 也是仅仅作为a t m 信元传送的一个端点。同时， 要实现p p p o a 的接入，用户侧仍然要求使用a t m 2 5 网卡，这就要求网卡供应 商也必须提供相应的专用p p p o a 驱动程序。类似r f c l 5 7 7 接入方式，在实现多 用户同时接入方面，p p p o a 的接入方式也因a d s lm o d e m 没有a t m 交换功能 而无法实现，如将低成本的a t m 交换功能并入d s l m o d e r n ，这将大大提高d s l 成本，这在a t m 的小容量市场是不可能实现的。因此，这种方式下p p p o a 虽 然成功地解决了诸如动态p 地址分配和计费方面的一系列宽带接入问题，但是 由于用户终端仍需要额外的网络设备和相应的驱动程序，事实上p p p o a 这种宽 带接入形式并没有得到大规模的推广应用。图2 4 给出单用户p p p o a 接入协议 模型。 n e t w o r kn e t w o r k p r o t o c o l p r o t o c 0 1 p p p p p p a a l 5a a l 5 a t m a t m a t ma t m a t m - 2 5 a t m - 2 5a d s l a d s lp h y p h y 图2 4 单用户p p p o a 接入 2 多用户p p p o a 接入方式 里堡堂皇苎兰堡兰兰竺! 坠 一 兰! 兰! ! 垫堡垒壁里丝塞 在实现多用户同时接入方面，p p p o a 的接入方式需要另外的辅助协议( 地 址解析协议) 来实现多用户同时接入。a d s l m o d e m 设置为p p p o a 方式，并启 用地址转换功能( n a t ) ，a i ) s l 以太网接口使用与下挂计算机在同网段的私 有p 地址。a d s l m o d e m 发起p p p o a ，a d s l 接口获得a a a 服务器分配的公 网口地址。 在实际应用上，在a d s lm o d e m 中采用r f c l 4 8 3 的路由封装方式对终端发 出的p p p 包进行l l c s n a p 封装后，通过连结两端的p v c 在a d s l m o d e m 与 网络侧的宽带接入服务器之间建立连接，实现p p p 的动态接入。网络侧和a d s l m o d e m 之间的一条p v c 只能进行一路p p p 连接。 这种方式的优点是解决了多用户接入问题，且不需要在用户p c 机上安装新 的软件和硬件，a d s lm o d e m 下挂的计算机用私网地址进行相互之间的通信， 对小区区内局域网的建设是有利的。缺点是不能对每个用户进行独立管理，这其 中包括计费、认证等服务。网管也只能到管到c p e 端，而不能到每个p c 机。 a t m 所具有的q o s 也只能对每一个c p e ，而不能对每一个用户。这种接入方式 比较用于适合s o h o 族或小型公司。 n e t w o r kn e t w o r k p r o t o c o l p r o t o c o l p p pp p p 【n e t w o r k a a l 5 fa t v a a l 5 p r o t o c o i a 埘a t m 【m a c a d s la d s lp h yp h y 图2 5 多用户p p p o a 接入 2 2 4r f 0 2 5 16 p p p o e 接入方式 为了改进以上几种方式的不足，i e t f 于1 9 9 8 年制定了p p p o e 的技术规范。 它总结了以往p p p 宽带接入方式的特点和要求，兼顾了对用户终端的硬件要求， 充分利用p p p 技术将现有的宽带接入服务器和本地以太网络相结合，直接实现 更高速、更可靠、更便捷的a d s l 宽带接入，因此，p p p o e 技术规范的完成得 到了广泛的支持，目前成为宽带接入运营商首选的宽带接入方式。 在实际应用上，p p p o e 利用以太网络的工作机理，将a d s lm o d e m 的 1 0 b a s e - - t 接口与内部以太网络互联，在a d s l m o d e m 中采用r f c l 4 8 3 的桥 北京邮电大学硕士学位论文 第2 章a d s l 接入应用形式 接封装方式对终端发出的p p p 包进行l l c s n a p 封装后，通过连结两端的p v c 在a d s lm o d e m 与网络侧的宽带接入服务器之间建立连接，实现p p p 的动态接 入。p p p o e 获入稍用在网络翻稻a d s lm o d e m 之闻的条p v c 就可以完成以太 网络上多用户的共同接入，实用方便，实际组网方式也很简单，大大降低了网络 豹复杂程度。弱舞，使用p p p o e 还霹以实境对大藿雳声翁独立管理：毯据a a a 、 带宽限制、服务质量等。 下磷给出p p p o e 接入的结构及数据的封装格式。 圈2 6p p p o e 接入方式 如上匿所示，用户翻c p e 一方嚣需簧完成穆理层a d s l m o d e m 懿清割 解调的功能，另一方面，需凝完成用户数据的封装，协议转换、以及a a l 5 a t m 落元静封装功缝。嚣在蜀藕d s l a m ，仅仅宠成a t m 鼷凄能，主要怒p v c 静建 立，a t m 复用和交换的功能。在s m s 处，完成协议以及a a l 5a t m 信元的解 辫装，德到鼹终层数撵趣( 般是撙包) 氡送绘摆应的i s p 。 堡堑塑坠曼茎堂堡主兰堕塑兰兰一 笙! 至! ! ! ! ! ! ! 篓2 3 b b t l 0 0 0 功缝 第3 章b b t l0 0 0 简介 图3 ib b t l 0 0 0 典型应用 b b t l 0 0 0 ( b r o a d b a n d t e r m i n a t o r1 0 0 0 ) 处在公网和局域网的连接处( n a p ) ， 是一种功麓强大、智麓亿程度商静联蠲设备，粪可汇聚5 1 2 路宽带用户并提豢套 种增假口业务。在n a p 处部署b b t l 0 0 0 时，本系统提供非熬享型宽带接入网 络圆s l 与c a b l em o d e m ) 与瓣置于网路由_ 器芝闽豹协议转换，并为宽警接入斓 运营商提供管邂其用户的平台( 包括拨号认证、计费、弹配置篱理等) 。 它浆奚舔凌戆是终结d s lc p e 、c a b l em o d e m 等嚣户攀元逶过d s l 怂 或 c m t s 来的p v c 会话，为i s p 提供一个有效方法终缩和汇聚大批量宽带用户电 路。农协议转换功能上，目前开发的用户管理系统( b b t l 0 0 0 ) 对接入网一侧提 供a t m 接口，对p 鬻千弼翻提供露帮予魏戳太鬻接嚣。 b b t l 0 0 0 是一套滗整鲍髑户管理系统，它使业务供应商能够提供嵩速互联 网接入服务。可使高遽互联网的接入更快捷并w 扩展部署规模如同传统的专用娆 务，数字用户线以及熊它的离速接入技术均簧求特殊的装备和配置。b b t l 0 0 0 帮韵照务供应舞缜短囱枣聚攘遣裹蘧按入鲎务豹露藏，姣嚣赢缮竞争优势。虫予 b b t l 0 0 0 能够充分旋挥业务供应商的现有和融经熟悉的接入装备、计费系统以 及管理控制系统的作用，因此，b b t l 0 0 0 能够大大地加快部署数字用户线以及 其它接入技术的步伐。 3 2 设备的功能缀成 一般的宽带网络接入服务器的功能组成可归类为五大功能模块。 型生塑坠旦盔兰婴兰兰型兰塑一 兰! 兰! ! ：! ! ! ! 堕垒 3 2 1 接入功能模块 矮入功能模块包括用尸侧的接入模块( 例如：f r i l l 接八、x d s 工接口接入、 c a b e l m o d e m 接入及1 0 1 0 0 1 0 0 0 m b p s 接入等) 和网络侧的接口模块( 例如： a t m 接口模块、p o s 接口模块、干兆比以太网接口及i p o v e r w d m 接口模块) 。 目前我们的系统只支持x d s l 接口和百兆比以太网接口 3 2 2 通信协议处理模块 通信协议处理模块包括用户侧通信协议( 例如：f r 切虹p p p o a p p p o e i e e e 8 0 2 3 i e e e 8 0 2 3 u i e e e 8 0 2 3 z ) 和网络侧通信协议( 例如：t c p i p e e e s 0 2 3 z ，i po v e rs d h i po v e rw d m ，l 2 t p , i p s e c ) 等。 3 2 3 网络安全模块 宽带网络接入服务器的网络安全模块包括i p v p n 模块和防火墙模块( 可选) 。 3 2 4 业务管理模块 宽带网络接入服务器的业务管理模块包括网络接入认证与授权模块、计费模 块和统计模块。 ， 3 2 5 网络管理模块 宽带网络接入服务器的网管模块包括s n m p 代理功能模块，t e l n e t 服务器功 能模块和设备监控功能模块。通过这三种途径方式，可对宽带网络接入服务器进 行配置、控制和管理。 为了减少开发的复杂性及针对现存的电信接入主要以a d s l 为主的特性 我们简化了我们开发的宽带网络接入服务器。 b b t l 0 0 0 的技术指标 硬件平台 i局域网接口1 0 0 b a s d t ( r j 4 5 ) 广域网接口a t m o c 3 s t m l 串行端口r 8 2 3 2 处理器【p c 8 6 0 t s u u 证6 4 m f l a s h2 m 软件特性 北京邮电大学顾士学位论文 第3 鸯b b t l 0 0 0 简介 i 局域网协议网络协议( p ) ，以太网( e t h e m e t ) 广域网协议点对点协议( p p p ) ，异步传输方式固定虚拟电路( a t m ) 安全保密p a p ，c h a p ，r a d m s 验证 封装e t h e r n e t v 2 ，r f c l 4 8 3 ，r f c l 6 6 1 ，r f c 2 3 6 4 ( p p p o a ) ，r f c 2 5 1 6 ( p p p o e ) 用户识别用户名，通信或网络协议地址 地址管理i p c pp a r a m e t e rn e g o t i a t i o n 高级功能i s p 动态选择，支持宽带综合接入 网络管理s n m pv 2 ，提供配置和管理模块 模式支持p t a 模式和l 2 t p 模式 3 3 通信流程 对p p p 会话的处理是b b t l 0 0 0 的主要的和基本的功能之一。 b b t l 0 0 0 可以提供基于p p p 协商的服务选择方式，其功能是根据用户标识 选择不同的i s p 服务通道。 b b t l 0 0 0 对p p p 会话的处理分为：p p p 会话续传( p p pt u n n e l i n ga g g r e g a t i o n ) 和p p p 会话端结( p p pt e r m i n a t e da g g r e g a t i o n ) 两种。下面从这两种情况描述 b b t l 0 0 0 的业务流程的处理。： p p p 会话续传( p p pt u n n e l i n ga g g r e g a t i o n ) 业务流程 b b t l 0 0 0 完成p p p 隧道交换，支持接入多个i s p 。 这种组网方式的特点是： 1 1 用户以p p p o e 或p p p o a 方式上网a 2 、b b t l 0 0 0 根据用户p p p 过程中输入的用户名中的结构化域名( 如： “u s e r n a r r l e i s p i n e t “) 来选择对应的i s p ，并将用户的p p p 承载 在连接该i s p 的l 2 t p 隧道中发出去，利用网络q o s 属性实现p v c 用户级别和限制接入速率，并进行针对用户的计费和安全管理。 将用户来的大量p p p 和p v c 根据用户的选择汇聚到连接相应i s p 的 少量p v c 上的l 2 t p 隧道，起到服务选择和p v c w 聚的作用。 3 、上行l 2 t p 隧道可以在u d p i p 上，对a t m 核心网络而言，基于i p o a 封装，或者直接l 2 t p o a 封装。对口核心网络而言，可直接封装。 4 、i s p 处需要一个接入网关，处理终结大量的p p p 连接，并完成n a t 功能。 p p p 会话端结( p p p t e r m i n a t e da g g r e g a t i o n ) b b t l 0 0 0 完成p p p 端结并支持多个i s p 。这种组网方式的特点是： 1 ) 用户以p p p o e 或p p p o a 方式上网。 2 、b b t l 0 0 0 完成用户p p p 的验证，可以据此来划分用户级别和限制接 入速率，并进行针对用户的计费和安全管理。注意b b t l 0 0 0 需要 根据用户的输入，选择不同i s p 的a a a 服务器完成认证。 型生塑坠垦茎兰堡：! 兰些堡奎 塑! 至! ! ! ! ! ! ! 笪坌 3 ) b b t l 0 0 0 需要与各个i s p 之间建立一个逻辑连接( 虚拟接口) ，( 可 以用口o a 或p p p o a 的p v c ) b b t l o o o 根据用户的输入选择不同的 p v c 接口发送业务包。 4 ) 在这种组网下，i s p 处无需处理终结用户的p p p 连接，只需用一个 设备完成n a t 功能。 在具体应用中，根据应用的不同选择p t a 和l 2 t p 两种模式中的一种。通过 管理与配置模块来选择与设置。p t a 模式适合用于n s p 不支持l 2 t p ，n s p 本身 不能提供认证，计费等功能的情况下。下面对这两种模式进行一个比较。 1 共同点：对用户来说，p t a 模式和l 2 t p 模式下b b t l 0 0 0 用户端接口和封装 是一样的，用户不需做任何的改变，因此这两种模式对用户来说是透明的。 对网络协议来说，由于这两种模式的实现是在数据链路层，对网络协议来说 也是透明的，网络协议也不需做任何的改变。 2 不同点：这两种模式的不同在于数据在区域宽带网络的传输方式。p t a 模式 在b b t l 0 0 0 处终结了p p p 会话，p t a 模式比较简单，只需实现p p p 协议就 可完成系统功能，对用户的鉴权、认证、计费等功能的实现是通过b b t l 0 0 0 r a d i - u sc l i e n t 与n s pr a d i u ss e r v e r 的会话完成。而l 2 t p 模式则通过l 2 t p 将p p p 延伸到远程网络服务器l n s 处，使p p p 会话的终结是在l n s 处，而 不是在网络接入点处，这样做方便了b b t l 0 0 0 的处理。与p t a 模式比较， l 2 t p 模式相对复杂，需实现l 2 t p 协议隧道协议来完成系统的全部功能。 图3 2 从协议架构和封装方式角度对p t a 、l 2 t p 这两种模式作一个比较。 p p po v e ra t m ( p v c ) l pl p i p a t m ， a t m ，f r , a r m ， p p pp p p 8 0 2 3 s m d s 。 f f 乇 a a l 5a a l 5 f d d l e t c s m d s e t c e t c删 i a 3m la t m p h yp h y p h yp h y fp h yx d s lia d s l r o u t e r b b t l 0 0 0d s l a m p p pt e r m i n a t e da g g r e g a t i o n 北京邮电大学硕士学位论文第3 章b b t l 0 0 0 简介 n e t w o r k n e t w o r kp r o t o c o i d f o t o c o l p p p p p p a t m l 2 t p l 2 t pp p p 8 0 2 3 i p i p f d d i f r e t c f r ，a t m ， a t m a a l 5a a l 5 s m d s s m d s e t c a t ma tma t m p h yp h y p h yp h yp h y p h y p h y l n sb b t l 0 0 0 ( l a c ) d s l a m c p e 图3 2p t a 、l 2 t p 两种模式的e e 较 从图上看出两种模式下d s l a m 和c p e 是一样的，不同的是在b b t l 0 0 0 及与之 相连设备的协议栈上。 3 4b b t l 0 0 0 框架图 3 4 1b b t l 0 0 0 物理结构图 b b t l 0 0 0 系统以p c i 桥为分界线可以分为两大部分： ( 1 ) m p u 部分。包括： 田c 8 6 0 tm p u 存储器子系统，包括f l a s h 、s d r a m 和e 2 p r o m 。f l a s h 装 载引导程序，如b s p 、驱动等；s d r a m 用于高速程序运行 p c i 桥 快速以太网接口，远程网络管理及其他用途 r s 2 3 2 ，用于本地网络管理 ( 2 ) a t m 接口和处理单元。包括： s a i l 芯片及其外围s r a m 光接口p h y 层处理芯片 0 d l 。 生型坠堡墨兰堡主兰竺笪兰一 塞! 妻! ! ! ! ! 竺堕坌 图3 3 b b t l 0 0 0 结构图 由上看出存储器主要有f l a s h 、s d r a m 和e 2 p r o m 组成。 我们的系统是基于b b t l 0 0 0 板卡上的，此板卡在某种意义上相当于一个主 机主板，那么我们也需要一个与w i n d o w s 相似的操作系统，这就由我们的 v x w o r k s 嵌入式操作系统来完成。 3 4 2b b t l 0 0 0 的内存分配 地址范围 设备 片选 f f f f f f f f f l a s h c s o # f f e 00 0 0 0 ( 2 m b ) f f d ff f f f使用r o m 仿真器时的f l a s h c s 3 撑 f f c o0 0 0 0 ( 2 m b ) f f 0 00 0 0 0内部寄存器和r a m i n t e r n a l ( 巧舰讧r ) 0 5 8 00 0 0 0d m u d c s 4 撑 0 5 0 0 0 0 0 0d m m e m o r y c s 4 拌 ( s a r 寄存器) 0 4 0 00 0 0 0 p c i9 0 5 4 内部寄存器c s 2 # 0 3 f ff f f fs d r a m c s l 拌 0 0 0 00 0 0 0 ( 6 4 m b ) ) 至于应用程序在内存中运行分布情况如下图所示 o s d r a m 起始地址 l o c a l _ m e ml o c a j 乙a d r s 1 0 0 0 0m y _ s t a c ka d r s 1 0 0 0 0 o s l o a d e r 模块的位置o s l o a d e r _ r a m _ p o s 2 0 0 0 0 r a ma d d r e s sf o rs y si m a g e ，即 r a m _ l o w _ a d t l s 第3 耄b b t l0 8 0 简介 o s 内存映像的起始地址 2 0 0 0 0 0 r a ma d d r e s sf o rr o mb o o tr a m _ h i g h _ a d r s f 一4 0 0 0 0 0 0 s d r 虹m 结尾 l o c a l _ m e m s i z e 图3 4s d r a m 内存分配表 i n t e r r u p tv e c t o rt a b l e 异常中断矢量表 i n i t i a ls t a c k 为u s r i n i t 、u s r r o o t 函数分配的初始化堆栈 s y s t e mi m a g e v x w b d 岱操作系统自身( 有三个部分组成：t e x t , d a t a , b s s ) w d bm e m o r yp o o l 主机工具所需要的内存。内存大小在c o n f i g a 1 1 c o n f i g a l l h 里有定义 一般与s ：心e mi m a g e 有关。 i n t e r r u p ts t a c k 用于中断服务程序，大小在c o n f i g a l l c o n f i g a l l h 里有定义a 位置与 s y s t e mi m a g e 和w d bm e m o r yp o o l 大小有关a 娶棠答篙篓e r 。f l r y i m p a o o g e l 有关，s y s m e m t o p 函数返回可用空间底部。 大小与s y s t 有关， 幽数妪i 旦l 口j 用芏1 日j j 氐郁。 北京邮电大学硕士学位论义第4 章软件设计总方案及其实现 第4 章软件设计总方案及其实现 b b t l 0 0 0 软件模块按存储分布来看分成2 块： 系统初始模块：完成最基本的硬件设置，如内存、时钟、状态字等， 以保证后面的程序能够正常运行，它是与硬件息息相关的，不同的设 置，该代码不同 应用代码模块：分为驱动模块、p p ps e r v e r 模块，是整个软件方案的 核心。 下面主要介绍应用代码模块。 4 1b b t l 0 0 0 软件整体架构 下面分别就p t a 和l 2 t p 两种方案进行描述。p t a 和l 2 t p 的选择是有配置 模式来设定的。 4 1 1p t a 软件方案具体设计 4 1 1 1p t a 软件方案结构图 图4 1 软件总体结构图 。从d i s l a m 到r o u t e r 的数据流有两种走法，区别是用户数据型p 曼孳 纂存裟嚣瑟糍器黧脊蒙黧虢，蔫撑糟： 桥的方式效率要低，但是它的好处好处在于屏蔽7 物理层的焚化，伺利于冒埋。 丛生型坐型童型生竺兰堡丝兰 篓! 兰簦堡堡：| 璺垄墨墨苎茎婴 z 堪：实线箭头表示流 虚线箭头表示流山 r | r - - p p ps e r v e r 模块 _ _ 1 r f 扫陌：雨i 赢5 p p p 紫模| | p p 9 警模ii 呦e n t 模块 _ 。i 一b 。一 1 接收中断 处理 s l “i v l a b rs a r 驱动 1 5 5 ma t e 4 接口卜， 光接口 i 2 数据具体处理过程 图4 2d i s l a m 盈j r o u t e r 的数据流程 1 1 5 5 ms t m 1 数据流经光接口接收和s a r 芯片后，形成c s p d u ，存放在 s d r a m 的f r e e b t t l y e r 区中。 2 一个新的c s p d u 形成后，会产生一个中断，该中断的处理程序将一个 c s p d u 从f r e eb u f f e r 拷贝到r x p d u 内存池中的一个r x p d u b u f f e r 中，并释放 相应的f r e eb u f f e r 。 3 调用p p p o a 拆模块，即调用p p p o a d e c a p s u l a t i o n ( ) 函数。该函数支持r f c l 4 8 3 和r f c 2 3 6 4 封装。 4 p p p o a d e c a p s u l a t i o n ( ) 调用p p p s e r v e r e n t r a n c e ( ) ，即将p p p 包传递给p p ps e r v e r 模块处理。 5 在p p p s e r v e r e n t r a n e e ( ) 中，首先，判断协议域协议类型。 用户数据包时( i p ) 判断连接状态： 连接建立时：将相应的数据( 即i p 包) 从r x p d u b u f f e r 拷贝到p p p 虚 拟网卡的内存池中一个c l u s t e r 中。释放该 r x p d t d 3 u g e r 。通过e n dr c vr t nc a l lf ) 将i p 包传 给i p 协议栈。如“b ”所示。 连接未建立时：释放r x