以太网接入技术

1、1 1 接入网技术接入网技术 第第3章章 以太网接入技术以太网接入技术 2 2 概述概述 对于企事业用户对于企事业用户,以太网技术一直是最流行的方法以太网技术一直是最流行的方法,采用以太采用以太 网作为企事业用户网作为企事业用户接入接入手段的主要原因是已有强大的网络手段的主要原因是已有强大的网络 基础、丰富的知识和长期的经验。目前所有流行的操作系基础、丰富的知识和长期的经验。目前所有流行的操作系 统和应用也都是与以太网兼容的。以太网统和应用也都是与以太网兼容的。以太网接入接入具有性能价具有性能价 格比好、可扩展性、容易安装开通以及高可靠性等优势。格比好、可扩展性、容易安装开通以及高可靠性等优势

2、。 以太网以太网接入接入方式与方式与IP网很适应网很适应,技术已有重要突破技术已有重要突破(LAN交交 换、大容量换、大容量MAC地址存储等地址存储等),容量分为容量分为10Mbit/s、 100Mbit/s、1000Mbit/s、10000Mbit/s等多种等级等多种等级, 可按需升级可按需升级,采用专用的无碰撞全双工光纤连接采用专用的无碰撞全双工光纤连接,可以使以太可以使以太 网的传输距离大为扩展。完全可以满足网的传输距离大为扩展。完全可以满足接入接入网和城域网的网和城域网的 应用需要。全球企事业用户的应用需要。全球企事业用户的80%以上都采用以太网接入以上都采用以太网接入 ,成为企事业用

3、户成为企事业用户接入接入的最佳方式。的最佳方式。 3 3 概述概述 40G以太网和以太网和100G以太网是由以太网是由IEEE802.3ba工作小组开发工作小组开发 的以太网标准的以太网标准,支持支持40Gbit /s和和100Gbit/s的以太网帧传的以太网帧传 送送,同时确立了通过主干网络、铜缆布线、多模光缆和单模同时确立了通过主干网络、铜缆布线、多模光缆和单模 光缆通信的物理层规范。光缆通信的物理层规范。40G以太网以太网/100G以太网标准的以太网标准的 正式开发始于正式开发始于2008年年1月月,2010年年6月正式获得批准。月正式获得批准。 以太网以太网接入接入方式是通过一般的网络

4、设方式是通过一般的网络设备备,例如交换机、例如交换机、 集线器等将同一幢楼内的用户连成一个局域网集线器等将同一幢楼内的用户连成一个局域网,再与外界光再与外界光 纤主干网相连。这种接入方式承袭了纤主干网相连。这种接入方式承袭了Internet的连接方式的连接方式, 构架在天然的数字系统的基础上构架在天然的数字系统的基础上,与将来三网合一的必然趋与将来三网合一的必然趋 势势IP网络紧密结合网络紧密结合,具有很大的发展空间。以太网技术具有很大的发展空间。以太网技术 同时也成为理解同时也成为理解WLAN、EPON等接入技术的基础。等接入技术的基础。 4 4 第第3章章 以太网接入技术以太网接入技术 n

5、本章教学重点本章教学重点 n工作组以太网的主要特点 n基于工作组以太网的接入存在的问题 n两种以太接入模式：PPP0E和802.1X n以太接入网标准802.3ah概要 n本章要求本章要求 n掌握掌握工作组以太网作为接入面临的问题，以及工作组以太网作为接入面临的问题，以及 采用接入控制措施采用接入控制措施 n掌握掌握以太接入网以太接入网802.3ah的几种接入模式和特的几种接入模式和特 点点 5 5 第第3章章 以太网接入技术以太网接入技术 本章主要内容本章主要内容 3.1 引言引言 3.2 以太网知识回顾以太网知识回顾 3.3 工作组以太网接入工作组以太网接入 3.4 802.3ah以太接入

6、网以太接入网 6 6 n以太接入主要基于以下两种情况以太接入主要基于以下两种情况 n基于工作组以太网的接入方式 n基于现有其他基础技术的以太接入（802.3ah） n 以太网正在成为主流的宽带接入技术以太网正在成为主流的宽带接入技术 n以太网组网灵活、简单、易于实现、技术成熟以太网组网灵活、简单、易于实现、技术成熟 n已是园区网接入的主流已是园区网接入的主流 n针对电信运营商开发的以太网接入网标准已经出台针对电信运营商开发的以太网接入网标准已经出台 nIEEE802.3ahIEEE802.3ah，也叫第一公里以太网，也叫第一公里以太网EFMEFM n以太网作为一种接入技术，许多问题有待解决以太

7、网作为一种接入技术，许多问题有待解决 3.1 引引 言言 7 7 3.2.1 以太网的诞生以太网的诞生 3.2.2 以太网的标准以太网的标准 3.2.3 早期的以太网早期的以太网 3.2.4 现今的以太网现今的以太网 3.2 以太网知识回顾以太网知识回顾 8 8 nBob Metcalf & David Boggs n1973年年5月月22日日PARC/Xerox nMetcalf在备忘录中命名了Ethernet n1976年年6月：月： Metcalf & Boggs发表著名发表著名 论文论文 n以太网：局域网的分布式信息分组交换以太网：局域网的分布式信息分组交换 n1977年底：年底： M

8、etcalf等获得等获得CSMA/CD等等4 项专利项专利 n具有冲突检测的多点数据通信系统具有冲突检测的多点数据通信系统 3.2.1以太网的诞生以太网的诞生 9 9 nDIX标准：标准： DEC/Intel/Xerox n早期标准，便于使用但权威性不足 nEthernet (1980)、Ethernet (1982) nIEEE 标准标准 n当今标准，由当今标准，由IEEE 802.3工作组负责工作组负责 n1982年年12月：月：802.3标准草案宣布标准草案宣布 nIEEE 802.3-1985：标准的第一个版本：标准的第一个版本 n必须与必须与LLC子层一起使用子层一起使用 nIEEE

9、802.3-2002：正式标准第二版（现行）：正式标准第二版（现行） n可以直接通过可以直接通过MAC向高层提供服务（可不需向高层提供服务（可不需LLC） 3.2.2 以太网的标准以太网的标准 1010 以太网是最常用的局域网以太网是最常用的局域网 n以太网具有简单、经济、易维护特点，以太网具有简单、经济、易维护特点， 得到广泛使用得到广泛使用 n电缆系统是无源的，站点电缆系统是无源的，站点(具有以太网卡具有以太网卡 的主机的主机)的接入与安装很方便的接入与安装很方便 n媒体访问控制协议的限制，以太网覆盖的媒体访问控制协议的限制，以太网覆盖的 范围有限制范围有限制 n低负载时网络基本没有时延，

10、当网络负载低负载时网络基本没有时延，当网络负载 重时，网络效率下降，存在发送时延不确重时，网络效率下降，存在发送时延不确 定的缺点定的缺点 1111 以太网的命名原则以太网的命名原则 IEEE802.3IEEE802.3定义了一种缩写符号来表示以太网定义了一种缩写符号来表示以太网 的某一标准实现：的某一标准实现： n -n -信号信号- -物理介质物理介质 其中：其中： n n： 以兆位每秒为单位的数据率以兆位每秒为单位的数据率 信号：信号： 基带或宽带类型基带或宽带类型 物理介质：表示介质类型物理介质：表示介质类型 1212 例如例如: : 100BaseT 100BaseT 表示传输速率为

11、表示传输速率为100Mbps 表示以基带方式传输表示以基带方式传输 表示传输介质为双绞线表示传输介质为双绞线 1313 以太网帧格式以太网帧格式 1414 以太网的分类以太网的分类 n传统以太网：标准为传统以太网：标准为IEEE802.3，传输速率，传输速率10Mbps，包，包 含有含有10BASE-5、10BASE-2、10BASE-T、10BASE-F等等 标准。标准。 n快速以太网：标准为快速以太网：标准为IEEE802.3u，传输速率，传输速率100Mbps， 包含有包含有100BASE-Tx、100BASE-Fx、100BASE-T4、 100BASE-T2等标准。等标准。 n千兆以

12、太网：标准为千兆以太网：标准为IEEE802.3z和和IEEE802.3ab，传输，传输 速率速率1000Mbps，包含有，包含有1000BASE-T、1000BASE-CX 、1000BASE-LX、1000BASE-SX等标准。等标准。 n万兆以太网：标准为万兆以太网：标准为IEEE802.3ae，万兆以太网目前只能，万兆以太网目前只能 在光纤上传输不能兼容在双绞线上传输在光纤上传输不能兼容在双绞线上传输,且这类设备价格昂且这类设备价格昂 贵贵,现仍属初级阶级。现仍属初级阶级。 1515 传统以太网传统以太网 CSMA/CD的工作原理的工作原理 先听后发、边发边听、冲突停止、延时重发先听后

13、发、边发边听、冲突停止、延时重发 1616 1717 根据帧的目的地址，我们可以把根据帧的目的地址，我们可以把 帧分为以下三种帧：帧分为以下三种帧： n单播单播(unicast)帧帧(一对一一对一)，即目的，即目的MAC地地 址为一个单一的址为一个单一的MAC地址，如地址，如00-50-56- C0-3F-01。 n广播广播(broadcast)帧帧(一对全体一对全体)，即发送给，即发送给 所有站点的帧所有站点的帧(全全1地址地址)，也就是目的，也就是目的MAC 地址为地址为FF-FF-FF-FF-FF-FF。 n多播多播(multicast)帧帧(一对多一对多)，即发送给一，即发送给一 部分

14、站点的帧。部分站点的帧。 1818 快速以太网快速以太网 n符合符合100Base-T规格的以太网规格的以太网 n两种不兼容的标准两种不兼容的标准 n100Base-T的802.3u标准 n100VG-AnyLAN的802.12标准(应用较少) nIEEE 802.3u标准包括标准包括 n100Base-T4 n100Base-TX n100Base-FX nIEEE 802.3定义了自动协商协议定义了自动协商协议 n该协议适用于该协议适用于10/100Mb/s双速以太网卡，速率升级无双速以太网卡，速率升级无 需人工干预，自动检测，自行配置完成需人工干预，自动检测，自行配置完成 1919 快速

15、以太网快速以太网 指标指标100Base-TX100Base-FX100Base-T4 全双工全双工是是是是是是 电缆对数电缆对数两对双绞线两对双绞线一对双绞线一对双绞线4 4对双绞线对双绞线 电缆类型电缆类型UTPCat5 STP 1多多/单模光纤单模光纤UTP Cat3 最大距离最大距离100m200m，2km100m 接口类型接口类型RJ-45或或DB9MIC ST SCRJ-45 2020 千兆比以太网千兆比以太网 n由由IEEE 802.3和和IEEE 802.3ab工作组制定工作组制定 n载波延伸载波延伸 n为能检测冲突，需将最大电缆长度减到10 m，这就无实 际用处了。它采用办法

16、，竞争期变为512 byte n突发模式操作模式：突发模式操作模式： n站点获得访问网络媒体后，突发模式允许连续发送多帧站点获得访问网络媒体后，突发模式允许连续发送多帧 ，直到达到，直到达到1500 byte为止为止 nIEEE 802.3z标准包括标准包括 n1000Base-SX n1000Base-LX n1000Base-CX n1000Base-T 2121 1000BASE X（802.3z标准标准 ） n1000BASE-SX 使用多模光纤和使用多模光纤和 850nm激光器激光器 n1000BASE-LX使用单模光纤或多模光使用单模光纤或多模光 纤和纤和1300nm激光器激光器

17、n1000BASE-CX使用短距离的屏蔽双绞使用短距离的屏蔽双绞 线电缆线电缆STP 2222 1000BASE T（802.3ab标准标准 ） n使用使用4对对5类线类线UTP n传输距离为传输距离为25m100m n采用采用载波延伸及分组突发载波延伸及分组突发技术技术 2323 千兆位以太网的兼容性千兆位以太网的兼容性 n能与能与10/100 Mb/s网络很好融合网络很好融合 n使用相同媒体接入协议及相同帧格式和帧长使用相同媒体接入协议及相同帧格式和帧长 n非常适合用作主干来连接路由器和集线器等非常适合用作主干来连接路由器和集线器等 n提高千兆比以太网使用价值的另一个特性是在非 共享连接上

18、以全双工模式运行的能力 n全双工不再需要冲突检测，这将加快高端服务器 与集线器之间或集线器与集线器之间的数据传输 n千兆比以太网能够直接应用到桌面千兆比以太网能够直接应用到桌面 2424 10G以太网技术以太网技术 n两种类型的物理层装置两种类型的物理层装置 广域网物理层装置是一种加到局域网物理层广域网物理层装置是一种加到局域网物理层 上的可扩充式操作功能上的可扩充式操作功能 局域网和广域网物理层装置将支持每一类型局域网和广域网物理层装置将支持每一类型 的独立物理媒体的独立物理媒体(PMD)，因此支持相同的传，因此支持相同的传 输距离输距离 IEEE 802.3ae最低传输距离要求最低传输距离

19、要求 2525 10G以太网技术的优势以太网技术的优势 n运行速度比运行速度比T1和和E1连接快几千倍，价格却与连接快几千倍，价格却与T1和和 E1连接相当；结合局域网和广域网，推出新业务连接相当；结合局域网和广域网，推出新业务 nPC的的PCI总线总线32位，速率为位，速率为33MHz，网络容量，网络容量 1Gbps n服务器将使用服务器将使用64位位PCI总线，使网络容量提高总线，使网络容量提高1倍倍 ；下一代；下一代PCI-X标准使标准使PCI总线的运行速率达到总线的运行速率达到 133MHz，该速率可支持，该速率可支持10G以太网以太网 n局域网带宽需求将达到局域网带宽需求将达到10G

20、160G，势必要考虑，势必要考虑 从交换机到服务器的新的链路标准、多个千兆以太从交换机到服务器的新的链路标准、多个千兆以太 网链路的汇聚以及办公楼群之间的超高速连接，从网链路的汇聚以及办公楼群之间的超高速连接，从 而使而使10G以太网水到渠成以太网水到渠成 n网络容量增大有可能解决传统以太网服务质量问题网络容量增大有可能解决传统以太网服务质量问题 2626 总结：以太网技术的发展历程总结：以太网技术的发展历程 n1973 年年Metcalfe（梅特卡夫）（梅特卡夫） 博士在施乐实验室发明了博士在施乐实验室发明了 以太网以太网, 并开始进行以太网拓扑的研究工作。并开始进行以太网拓扑的研究工作。

21、n1976 年施乐公司构建基于以太网的局域网络年施乐公司构建基于以太网的局域网络,并连接了超并连接了超 过过100 台台PC。 n1980 年年DEC、Intel 和施乐联手发布和施乐联手发布10Mbps 以太网标准以太网标准 提议。提议。 n1983 年年IEEE 802.3 工作组发布工作组发布10BASE- 5“粗缆粗缆”以太以太 网标准网标准, 这是最早的以太网标准。这是最早的以太网标准。 n1986 年年IEEE 802.3 工作组发布工作组发布10BASE- 2“细缆细缆”以太以太 网标准。网标准。 n1991 年年IEEE 802.3 工作组发布工作组发布10BASE- T“无屏

22、蔽双绞无屏蔽双绞 线线( UTP) ”以太网标准。以太网标准。 n1995 年年IEEE 通过通过802.3u 100M以太网标准。以太网标准。 2727 以太网技术的发展历程（续）以太网技术的发展历程（续） n1998 年年IEEE 通过通过802.3z 1000M 以以 太网标准太网标准( 基于光纤和对称屏蔽铜缆基于光纤和对称屏蔽铜缆) n1999 年年IEEE 通过通过802.3ab 1000M以太网以太网 标准标准( 基于五类线基于五类线) n2002 年年IEEE 通过通过802.3ae 10G 以太网标以太网标 准。准。 n2010 年发布年发布40G/100G 以太网标准。以太网

23、标准。 n2013年年IEEE宣布成立宣布成立400G以太网研究小组以太网研究小组 2828 以太网技术发展以太网技术发展40年年 2929 核心网与服务器接口发展的速度核心网与服务器接口发展的速度 3030 主要标准主要标准 n802.3z：千兆以太网标准：千兆以太网标准 n802.3ab：802.3标准的标准的1000BASE-T标准标准 n802.3ad：链路聚合：链路聚合/捆绑捆绑 n802.3ae： 万兆以太网标准万兆以太网标准 n802.3ak：基于双绞线的万兆以太网：基于双绞线的万兆以太网 n802.3ba：10万兆以太网标准万兆以太网标准 3131 以太以太LAN的设计应考虑的

24、因素的设计应考虑的因素 n小型以太网有两种拓扑结构，即星型和总线拓扑小型以太网有两种拓扑结构，即星型和总线拓扑 n如果网络较大，则要在这两种拓扑的基础上进行扩如果网络较大，则要在这两种拓扑的基础上进行扩 展，形成多星或树型结构展，形成多星或树型结构 n如果网络覆盖面很大，考虑使用交换机或路由器这如果网络覆盖面很大，考虑使用交换机或路由器这 样的互连设备建立网络主干，并由此建立更为复杂样的互连设备建立网络主干，并由此建立更为复杂 的网络拓扑的网络拓扑 n还要考虑还要考虑 n网络传输媒体网络传输媒体 n互连设备互连设备 n网络中设备数量网络中设备数量 n媒体接入机制媒体接入机制 3232 工作组级

25、工作组级LAN n指覆盖一个办公室的计算机网络指覆盖一个办公室的计算机网络 n一般可使用一个或多个集线器将办公室中的所有一般可使用一个或多个集线器将办公室中的所有 站点连接起来，这样在这些机器之间就能够共享站点连接起来，这样在这些机器之间就能够共享 10 Mb/s或或100 Mb/s的带宽的带宽 n如果某些应用要求消耗更高的带宽，则需要用如果某些应用要求消耗更高的带宽，则需要用 LAN交换机来代替集线器交换机来代替集线器 3333 中等规模中等规模LAN 一种混合性拓扑结构一种混合性拓扑结构 3434 中等规模中等规模LAN 多星拓扑结构多星拓扑结构 3535 没有主干的机构没有主干的机构LA

26、N的例子的例子 n不推荐使用的设计不推荐使用的设计 n如果计算机科学系的集线器出现了故障，电气如果计算机科学系的集线器出现了故障，电气 工程系和系统工程系将不能再通信工程系和系统工程系将不能再通信 n电气工程系和系统工程系之间的所有系之间的电气工程系和系统工程系之间的所有系之间的 流量都必须通过计算机科学系，这样将使计算流量都必须通过计算机科学系，这样将使计算 机科学系的机科学系的LAN网段负载过重网段负载过重 3636 具有主干结构的企业网具有主干结构的企业网 n重要原则重要原则 n应该用主干(一个和所有LAN网段都有直接 连接的网络)将各种LAN网段互联。当一个 LAN有一个主干，每一对L

27、AN网段可以不 通过第三个LAN网段进行通信 n注意注意 n尽管所连接的各个子网本身是广播域，服尽管所连接的各个子网本身是广播域，服 从自身布线和协议需求的限制，但这些互从自身布线和协议需求的限制，但这些互 连设备主要功能是决定如何发送分组到其连设备主要功能是决定如何发送分组到其 他网络，它们自己不使用他网络，它们自己不使用CSMA/CD的机的机 理工作理工作 3737 建立企业网主干网的几种方法建立企业网主干网的几种方法 n解决这一问题的有效方法是为规模较大解决这一问题的有效方法是为规模较大 的企业网建立一个高速、可扩展的主干的企业网建立一个高速、可扩展的主干 网网 n建立企业网主干网方法如

28、下建立企业网主干网方法如下 n利用LAN交换机 n利用千兆比以太网 n利用大中型路由器 3838 利用交换机进行互连利用交换机进行互连 主干网主干网 3939 主干网主干网 千兆比以太网作为主干千兆比以太网作为主干 4040 主干网主干网 用路由器连接两个用路由器连接两个LAN 4141 局域网中的局域网中的10G以太网以太网 n用在局域网、服务提供商和企业数据用在局域网、服务提供商和企业数据 中心中心 n最初，用在数据中心内的大容量交换最初，用在数据中心内的大容量交换 机或计算机室之间，或办公楼群之间机或计算机室之间，或办公楼群之间 提供高速互连提供高速互连 n配置在整个局域网中，将包括交换

29、机配置在整个局域网中，将包括交换机 到交换机、交换机到服务器以及城域到交换机、交换机到服务器以及城域 网和广域网接入应用网和广域网接入应用 4242 10G以太网用于城域网的主干网以太网用于城域网的主干网 n采用合适的采用合适的10G以太网光收发信机和单模光纤以太网光收发信机和单模光纤 ，服务提供商可使连接距离达，服务提供商可使连接距离达40km以上以上 n可在城域网中部署采用可在城域网中部署采用DWDM设备的设备的10G以太以太 网网 l对企业，经对企业，经DWDM设设 备接入备接入10G以太网能实以太网能实 现无服务器办公楼群、现无服务器办公楼群、 支持远程连接等应用支持远程连接等应用 l

30、对服务提供商，能以低对服务提供商，能以低 于于T3或或OC-3/STM-1业业 务的价格，提供务的价格，提供10G以以 太网连接太网连接 4343 广域网中的广域网中的10G以太网以太网 n将使将使ISP和网络服务提供商和网络服务提供商(NSP)，在运营商级交，在运营商级交 换机、路由器和直接加到换机、路由器和直接加到SONET/SDH网上的光传网上的光传 输设备间，以很低的成本建立超高速连接输设备间，以很低的成本建立超高速连接 n将使校园网或接入点之间，通过将使校园网或接入点之间，通过 SONET/SDH/TDM网络，使地理上分散的局域网网络，使地理上分散的局域网 连接到广域网上。考虑到骨干

31、网中连接到广域网上。考虑到骨干网中SDH传输设备传输设备 大量存在的事实，大量存在的事实， IEEE 802.3ae中定义的中定义的10Gb EWAN接口采用速率匹配和直接映射的方式，将接口采用速率匹配和直接映射的方式，将 10GbE MAC帧封装入帧封装入OC-192c的净荷中传输，确的净荷中传输，确 保和现有保和现有SDH设备的无缝连接设备的无缝连接 4444 升级到千兆比以太网升级到千兆比以太网 n电缆的问题电缆的问题 n千兆比以太网要求采用有4对线的5类线 n重要观点重要观点 n设计物理网络时，适当提高电缆的规格指标较为有利设计物理网络时，适当提高电缆的规格指标较为有利 n布线问题和连

32、接方法问题布线问题和连接方法问题 n升级到千兆比以太网的典型场合升级到千兆比以太网的典型场合 应用场合应用场合要升级或更换的项目要升级或更换的项目 升级交换机到服务器链路升级交换机到服务器链路交换机、服务器网卡交换机、服务器网卡 升级交换机到交换链路升级交换机到交换链路每个链路两端的交换机每个链路两端的交换机 升级路由器和交换机升级路由器和交换机主干交换机和路由器，工作组主干交换机和路由器，工作组 主干网主干网交换机和路由器交换机和路由器 4545 国际电信联盟标准组织国际电信联盟标准组织 n国际上从事以太网标准研究的标准组织主要国际上从事以太网标准研究的标准组织主要 包括：包括：ITU-T（

33、国际电信联盟（国际电信联盟-电信标准部电信标准部 ）、）、IEEE（美国电气电子工程师学会（美国电气电子工程师学会 ）、）、 IETF（互联网工程任务组（互联网工程任务组 ）和）和MEF（城域（城域 以太网论坛）。以太网论坛）。 4646 ITU-T的传送网上的以太网服务的传送网上的以太网服务 标准标准 nITU-T主要关注运营商网络的体系结构，因主要关注运营商网络的体系结构，因 此其标准的重点是如何在不同的传送网上承此其标准的重点是如何在不同的传送网上承 载以太网帧载以太网帧 n传送网包括传送网包括SDH、OTN、ATM和和MPLS等等 n这些标准是由这些标准是由ITU-T SG15和和SG

34、13研究组研究组 负责制订负责制订 4747 SG15WP3：传送网承载以太网：传送网承载以太网 标准标准 nG.8010：以太网层网络体系结构：以太网层网络体系结构 nG.8011：以太网业务框架：以太网业务框架 nG.8012.x：传送网承载以太网的体系结构：传送网承载以太网的体系结构 nG.eequ：以太网设备规范：以太网设备规范 nG.esm：以太网业务复用：以太网业务复用 nG.asm：多承载和多运营商环境中的业务管：多承载和多运营商环境中的业务管 理结构理结构 nG.mta：MPLS层网络结构层网络结构 4848 SG13WP3： 以太网的性能和流量管理以太网的性能和流量管理 n目

35、前主要关注的是以太网目前主要关注的是以太网OAM n已经和正在制订的标准包括：已经和正在制订的标准包括： nY.1730：以太网：以太网OAM需求需求 nY.17ethoam：以太网：以太网OAM机制机制 4949 IEEE：以太网技术标准：以太网技术标准 nIEEE关注以太网技术标准的制订关注以太网技术标准的制订(不是以太不是以太 网业务标准网业务标准)，标准主要包括：，标准主要包括： n802.1Q主要定义了主要定义了VLAN n生成树协议生成树协议(802.1d、802.1w、802.1s) n快速快速STP(802.1w)主要解决主要解决STP存在的自愈时存在的自愈时 间慢的问题间慢的

36、问题 n802.3ad链路汇聚，即多个物理端口汇聚成一链路汇聚，即多个物理端口汇聚成一 个逻辑端口个逻辑端口 n802.3ah EFM标准主要定义用于用户接入部分标准主要定义用于用户接入部分 的以太网物理层规范的以太网物理层规范 5050 IEEEE 802.3ae: 千兆以太网标准千兆以太网标准 n目标包括目标包括 n在媒体存取控制层(MAC)客户服务器接口保留802.3以太 网帧格式 n保留802.3标准最小和最大帧长度 n只支持全双工 n采用点到点连接和结构化电缆附设技术，支持星形局域 网拓扑 n在MAC/PLS(专线业务)接口支持10Gbps的传输速率 n定义局域网和广域网两个物理层装

37、置(PHY)系列，并定义 MAC/PLS数据传输速率适应广域网物理层装置数据传输 速率的机制 n提供支持多膜和单模光纤连接距离的物理层技术规范 5151 MEF致力于城域以太网标准致力于城域以太网标准 nMEF是一个专注于解决城域以太网技术是一个专注于解决城域以太网技术 问题的非盈利性组织问题的非盈利性组织 nMEF主要从四个方面开展技术工作：主要从四个方面开展技术工作： n城域以太网的架构 n城域以太网提供的业务 n城域以太网的保护和QoS n城域以太网的管理 5252 MEF的目的的目的 n将以太网技术作为交换技术和传输技术广泛将以太网技术作为交换技术和传输技术广泛 应用于城域网建设应用于

38、城域网建设 nMEF的标准化工作的标准化工作 n进一步标准化以太网业务参数和相关属性 n定义运营商级的基于以太网的城域传送技术 n定义以太网上的电路模拟以及城域以太网的EMS 和NMS n目前目前MEF已制定出一系列已制定出一系列技术规范技术规范，对超过，对超过 75家制造商的家制造商的500多种产品进行了认证，这多种产品进行了认证，这 些产品已被超过些产品已被超过70个业务提供商所使用。个业务提供商所使用。 5353 IETF的以太网业务标准的以太网业务标准 nIETF主要研究如何在分组网络主要研究如何在分组网络(如如 IP/MPLS)中提供以太网业务中提供以太网业务 n与以太网标准相关的工

39、作组主要是与以太网标准相关的工作组主要是 PWE3 (Pseudo Wire Emulation Edge-to-Edge：端到端虚拟线模拟：端到端虚拟线模拟) 工作组和工作组和L2VPN工作组工作组 5454 IETF PWE3 n在分组交换网络在分组交换网络(PSN)上模拟各种点到点业务的机上模拟各种点到点业务的机 制，被模拟的业务可以是制，被模拟的业务可以是TDM专线、专线、ATM、FR或或 以太网等以太网等 n使用使用PWE3机制，运营商可将所有的传送业务转移机制，运营商可将所有的传送业务转移 到一个融合的网络到一个融合的网络(如如IP/MPLS)之中之中 n从用户的角度看，可认为从用

40、户的角度看，可认为PWE3模拟的虚拟线是一模拟的虚拟线是一 种专用的链路或电路种专用的链路或电路 n该工作组目前正在制订业务封装和业务模拟的标准该工作组目前正在制订业务封装和业务模拟的标准 。PWE3封装使用的隧道技术包括封装使用的隧道技术包括IP、L2TP或或 MPLS，并对这些，并对这些PSN使用相同的技术规范使用相同的技术规范 5555 L2VPN工作组工作组 制订运营商实施方案制订运营商实施方案 n不制订新的协议，而是对现有的协议提出功能需求不制订新的协议，而是对现有的协议提出功能需求 。目前正在制订以下标准：。目前正在制订以下标准： n虚拟专线业务虚拟专线业务(VPWS)：在：在IP

41、/MPLS网上提供网上提供L2 点到点连接业务，如点到点连接业务，如PPP/HDLC、FR、ATM和以和以 太网业务等太网业务等 n虚拟专用虚拟专用LAN业务业务(VPLS)：在：在IP/MPLS网上模拟网上模拟 LAN业务，在广域网范围实现以太网设备的互联。业务，在广域网范围实现以太网设备的互联。 VPLS可以通过可以通过MPLS或或VLAN堆叠堆叠(Q-in-Q)来实来实 现。一个现。一个VPLS具有特定的具有特定的SLA，保护属性和可用，保护属性和可用 性属性，性属性，MAC地址学习和数据转发能力地址学习和数据转发能力 n只支持只支持IP的的L2VPN 5656 n共享信道、专用网络共享

42、信道、专用网络 n主要拓扑与介质主要拓扑与介质 n总线/树形拓扑，同轴缆介质 n星形拓扑（逻辑总线），双绞线介质 nMAC协议：协议：CSMA/CD n通信方式：半双工通信方式：半双工 nMAC只能为只能为LLC提供服务提供服务 n小范围网络小范围网络 n适用于大楼、办公室适用于大楼、办公室 n主要用于用户互连、资源共享主要用于用户互连、资源共享 3.2.3 早期的早期的以太网以太网 5757 n经过经过40多年的发展，以太网发展了很大变化多年的发展，以太网发展了很大变化 n主流介质：双绞线和光纤介质主流介质：双绞线和光纤介质 n传输速率：传输速率： 10Mbps/100Mbps/1000Mb

43、ps/10Gbps n通信方式：全双工为主通信方式：全双工为主 nMAC协议：协议：CSMA/CD已失去作用已失去作用 n组网方式与拓扑组网方式与拓扑 n交换机组网、全双工、独享信道 n复杂结构mash（网状） nVLAN应用 nMAC摆脱摆脱LLC，直接为多个高层协议提供服务，直接为多个高层协议提供服务 n突破距离的限制，向城域、广域进军突破距离的限制，向城域、广域进军 3.2.3 现今的现今的以太网以太网 5858 3.3.1 工作组以太网的特点工作组以太网的特点 3.3.2 接入面临的问题接入面临的问题 3.3.3 以太网馈电（以太网馈电（802.3af） 3.3.4 用户接入控制与管理

44、用户接入控制与管理 3.3.5 用户的隔离用户的隔离 3.3.6 以太网接入协议模型以太网接入协议模型 3.3.7 应用趋势应用趋势 3.3 工作组以太网接入工作组以太网接入 5959 n工作组以太网的根本目的是：工作组以太网的根本目的是： n将本地各站互连起来，实现互连互通 n长期以来，以太网都是作为一种专用网络使用长期以来，以太网都是作为一种专用网络使用 n内部网络，基于用户之间的彼此信任内部网络，基于用户之间的彼此信任 n安全问题不是特别突出，一般不考虑身份认证问题安全问题不是特别突出，一般不考虑身份认证问题 n不会对站点进行刻意的管理不会对站点进行刻意的管理 n更不会对每个站点进行记帐

45、和收费更不会对每个站点进行记帐和收费 n工作组以太网提供了很好的工作组以太网提供了很好的IP承载能力承载能力 n工作组以太网技术可以直接用作可以运营的以太工作组以太网技术可以直接用作可以运营的以太 接入吗？接入吗？ 3.3.1 工作组以太网特点工作组以太网特点 6060 n以太网作为接入与工作组方式有很大不同以太网作为接入与工作组方式有很大不同 n从功能模块分析 n使用对象的差别 n网络所属与管理不同 n作为接入是一个公共网络，需要面临并解决：作为接入是一个公共网络，需要面临并解决： n用户的接入控制与管理问题（用户的接入控制与管理问题（AAA） n用户的身份认证（用户合法？）用户的身份认证（

46、用户合法？）Authentication n用户接入与提供服务授权用户接入与提供服务授权 Authorization n记帐与计费记帐与计费 Accounting n安全性问题安全性问题 n网络的安全性网络的安全性 n用户隔离用户隔离 n流控问题流控问题 n接入设备的供电问题接入设备的供电问题 3.3.2 接入面临的问题接入面临的问题 6161 n背景背景 n接入设备的环境，通常不具备正规机房的条件，电源不良 n借鉴PSTN的运行经验，由机房的设备通过以太网线远端馈电 n以太网远端馈电标准：以太网远端馈电标准：IEEE 802.3af-2003 nDTE Power via MDI n通过以太

47、网端口通过以太网端口(MDI)对连网终端设备对连网终端设备(DTE)供电供电 n模型术语：供电设备、受电设备模型术语：供电设备、受电设备 nPSE: Power Sourcing Equipment nPD: Powered Device n电源输出：电源输出： 48V，功率级别：，功率级别：15/7/4W n简称：简称： PoE，Power over Ethernet n应用范围应用范围 n需要不间断运行的网络终端设备：需要不间断运行的网络终端设备：IP电话机、网络摄像机电话机、网络摄像机 n分散放置的小型网络前端设备：分散放置的小型网络前端设备：AP、接入交换机前端扩展设备、接入交换机前端

48、扩展设备 3.3.3 以太网馈电（以太网馈电（802.3af） PSE PD 以太网铜缆以太网铜缆 6262 基于端口的控制协议基于端口的控制协议802.1x n在交换机接入端口上进行接入控制在交换机接入端口上进行接入控制 n端口控制、中心认证（端口控制、中心认证（AAA服务器）服务器） n构成完整的接入控制系统构成完整的接入控制系统 n适合于适合于802网路的接入控制网路的接入控制 3.3.4 以太网用户接入控制与管理以太网用户接入控制与管理 以太网以太网 核心网核心网 交换机交换机 AAA 服务器服务器 802.1X 协议客协议客 户端户端 AAA 服务器服务器 AAA 协议协议 or 8

49、02.1X 服务器端服务器端 6363 3.3.4 以太网用户接入控制与管理以太网用户接入控制与管理 特点：特点： n认证期用专用帧认证认证期用专用帧认证 n认证通过后，数据通路开通，数据可线速处理，开认证通过后，数据通路开通，数据可线速处理，开 销小销小 n集中分布控制，分布程度大，需要接入交换机多集中分布控制，分布程度大，需要接入交换机多 n认证通过后，难以通过管理控制断开（如中途没钱认证通过后，难以通过管理控制断开（如中途没钱 了等）了等） 6464 PPP0E协议协议 n在以太网上运行在以太网上运行PPP协议协议 n实现以太网单个用户到运营商之间的端端通信实现以太网单个用户到运营商之间

50、的端端通信 n每个以太网站点与每个以太网站点与 PPPOE服务器之间似建立一条虚拟通道服务器之间似建立一条虚拟通道 n用户和用户和PPPOE服务器之间进行服务器之间进行PPP会话会话 n通过通过PPPOE可以实现对以太接入的单个用户进行接入认证可以实现对以太接入的单个用户进行接入认证 、授权和记帐、授权和记帐 3.3.4 以太网用户接入控制与管理以太网用户接入控制与管理 以太网以太网 核心网核心网 以太网以太网 交换机交换机 PPPoE 服务器服务器 PPPoE协议协议 虚拟拨号虚拟拨号 AAA 服务器服务器 6565 3.3.4 以太网用户接入控制与管理以太网用户接入控制与管理 特点：特点：

51、 n认证数据和用户数据都必须逐帧通过认证数据和用户数据都必须逐帧通过PPPOE封装封装 ，并通过，并通过PPPOE服务器，开销大，易形成通信瓶服务器，开销大，易形成通信瓶 颈颈 n集中分布控制，分布程度小，需要服务器少，但要集中分布控制，分布程度小，需要服务器少，但要 求高求高 n无法阻止内部用户的相互通信，必须划分无法阻止内部用户的相互通信，必须划分VLAN 6666 n用户隔离的必要性用户隔离的必要性 nHUB组网无法隔离用户，不能作为以太网接入设备组网无法隔离用户，不能作为以太网接入设备 n 交换机无法隔离广播帧交换机无法隔离广播帧 （广播（广播 帧带有个人重要信息，如帧带有个人重要信息

52、，如MAC地址）地址） n如用普通交换机组网，不作任何限制时，用户之间彼此通信十分容如用普通交换机组网，不作任何限制时，用户之间彼此通信十分容 易，这是接入网用户不希望的易，这是接入网用户不希望的 n实现用户隔离的措施实现用户隔离的措施 n 用用VLAN交换机实现用户隔离交换机实现用户隔离 用户数量受限、处理能力下降用户数量受限、处理能力下降 n使用接入专用交换机（硬件实现隔离）使用接入专用交换机（硬件实现隔离） 此种设备市面上已有，但还较少此种设备市面上已有，但还较少 3.3.5 接入用户的隔离接入用户的隔离 接入接入 端端 口口 上连上连 端端 口口 VLAN 6767 n以太网通常承载以

53、太网通常承载IP业务，典型的模型包括：业务，典型的模型包括： nIPOE（IP over Ethernet） nIP Over Ethernet II nIP Over IEEE802.3 nPPPOE（PPP over Ethernet） （Ip over PPP over Ethernet） 3.3.6 以太网接入协议模型以太网接入协议模型 6868 3.3.6 以太网接入协议模型以太网接入协议模型IPOE nIP Over Ethernet II（IP Over MAC） IP Over IEEE802.3 （IP Over LLC） IP (IETF RFC 894) MAC (Eth

54、ernet II) PHY IP (IETF RFC 1042) LLC (IEEE802.2) MAC (IEEE802.3/1985) PHY 6969 n802.1x的接入控制模式可能会得到较好应用的接入控制模式可能会得到较好应用 n以太网接入控制设备（代替交换机）可能会受以太网接入控制设备（代替交换机）可能会受 到设备制造商和运营商的关注到设备制造商和运营商的关注 n集成：集成： 用户接入控制用户接入控制 用户隔离用户隔离 流量控制流量控制 3.3.7 应用趋势应用趋势 7070 3.4.1 标准概要标准概要 3.4.2 802.3ah的的PHY的的MDI n光纤光纤P2P接入接入 n

55、光纤光纤P2MP接入接入 n铜缆长距离接入铜缆长距离接入 n铜缆短距离接入铜缆短距离接入 3.4.3 802.3ah的的OAM 3.4.4 802.3ah的应用模式的应用模式 3.4 802.3ah以太接入网以太接入网 7171 3.4.1 802.3ah标准概要标准概要 nIEEE802.3ah， 2004通过通过 n以太接入网 EAN，Ethernet for subscriber access networks n第一公里以太网EFM ，Ethernet in the First Mile n是一种典型的电信级接入的模式是一种典型的电信级接入的模式 n利用现有基础技术传送以太帧（利用现有

56、基础技术传送以太帧（PON，XDSL) n将以太技术用于光接入网上将以太技术用于光接入网上 n将以太技术用于市话铜缆上将以太技术用于市话铜缆上 n对对802.3的标准的扩展：的标准的扩展： nMAC层作了极少扩展层作了极少扩展(增加了增加了OAM子层可选子层可选) n增加了多种增加了多种PHY层介质相关接口层介质相关接口MDI的标准的标准 nEFM只支持全双工链路只支持全双工链路 7272 3.4.2 802.3ah的的PHY的的MDI n三种三种PHY层介质相关接口层介质相关接口MDI n光纤上的光纤上的P2P传输传输(P2Pfiber) n光纤上的光纤上的P2MP传输传输(P2MPfibe

57、r) n话音级铜缆上的话音级铜缆上的P2P传输传输(P2Pcopper） 注：注：P2P:点到点点到点 P2MP：点到多点：点到多点 7373 EFM研究小组定义了三种拓扑结研究小组定义了三种拓扑结 构及物理层构及物理层 n（1）用普通铜缆以）用普通铜缆以10Mb/s以上的数据传输速度以上的数据传输速度 进行连接的点到点（进行连接的点到点（Point to Point，P-to-P）结）结 构，即构，即Ethernet over VDSL，简称，简称EoVDSL； n（2）用）用1条光纤以条光纤以1Gb/s的数据传输速度进行连的数据传输速度进行连 接的接的P-to-P结构；结构； n（3）使用

58、）使用1条光纤以条光纤以1Gb/s的数据传输速度进行的数据传输速度进行 连接的点到多点（连接的点到多点（Point to Multipoint，P-to- MP）结构，即）结构，即Ethernet over Passive Optical Network，简称，简称EPON 7474 光纤光纤P2P接入接入 P2Pfiber n100BASE-LX10 ，1310nm2*SMF/10km n100BASE-BX10， 1310/1550nm1*SMF/10km n1000BASE-LX10 ， 1310nm2*SMF/10km n1000BASE-BX10，1310/1490nm1*SMF/10km 100Mbps 单纤单纤 1Gbps 单纤单纤 100Mbps 双纤双纤 1Gbps 双纤双纤 7575 光纤光纤P2MP接入接入 P2MPfiber n1000BASE-PX10，1310/1490nm2*SMF/10km n1000BASE-PX20，1310/1490nm2*SMF/20km 标准距离标准距离 = 10km 长距离长距离 = 20km 1:16 split ratio/EPON 7676