首页 -> 2008年第12期

基于以太网技术的宽带接入网的实践探索

作者：蒋月香

　　摘要　宽带接入网技术是目前的主流通信技术，基于以太网技术的宽带接入网技术是其中之一。本文介绍了基于以太网技术的宽带接入网的优点，并对其技术进行了研究，说明了存在的问题及其解决方法。
　　关键词　以太网标准　安全管理　用户管理　业务管理
　　
　　目前，比较成熟的宽带接入网主流技术包括xDS嵫术、光纤接人技术、Cable技术、无线宽带技术等。由于基于以太网技术的宽带接入网提供标准的以太网接口，能够兼容所有带标准以太网接口的终端，用户不需要增加任何新的接口卡或协议软件，而且无论是局端网络设备还是用户端设备都比ADSL、CableModem等便宜很多。因此，基于以太网技术的宽带接入是一种十分廉价的宽带接入技术，并将在以后的宽带IP网络接人中发挥重要作用。
　　以太网(Ethernet)是指基带局域网。它的接人采用了异步工作方式，很适于处理IP突发数据流，其技术也已有了重要的变化和突破(LAN交换、星形布线、大容量MAC地址存储以及管理性等)。与传统的以太网相比，除了名字以外，它保留的特征仅剩下帧结构和简单性，而其余的基本特征已有了根本性变化。
　　由于宽带接入网是一个公用的网络环境，因此，相对于传统的以太网络而言，其要求有了较大的差别，这主要反映在安全管理、用户管理、业务管理等方面。
　　
　　(一)安全管理
　　
　　宽带接入网络与传统企业网络在对安全机制的要求方面有很大区别：传统企业网络的安全性侧重于防范外界攻击，常使用安装功能强大的防火墙方式以解决外网的安全问题；宽带接入网把形形色色的社会用户连接于内部网中，所面对的安全威胁不仅来自外网系统，更大的问题则来自网络内部系统的直接攻击。因此，社区网络对于安全机制的要求更加全面。
　　以太网中大量采用广播的方式来实现用户之间的通信。目前，虽然交换机已得到了广泛使用，并为每个用户都提供了专用的网络带宽，但它并没有缩减广播域的大小，小区中任何一幢楼中的计算机发出的广播包都会在整个小区中转发。可见，在宽带接入网这样一个公用网络的环境中，保证用户的安全性是十分重要的。
　　1、虚拟局域网(VLAN)的安全措施。传统的解决方法是给每个客户分配一个VLAN和相关的IP子网，通过使用VLAN，每个客户从第二层就被隔离开，这就可以防止任何恶意的行为或以太网的信息探听。然而，这种给每个客户分配单一的VLAN和IP子网的模式造成了扩展方面的局限。主要表现在以下几个方面：①每一个接入用户端口都需要对应到社区全网一个唯一的VLAN和一个唯一的IP子网中，大量的全局VLAN和IP子网规划和配置工作给社区网络管理员带来巨大的压力。②VLAN的限制：随着接入用户的急剧增加，社区接入网络的VLAN资源存在上限。基于802.1Q的VLAN标记在理论上其用户不能超过4095，实际使用中的接人级交换机和汇聚层级交换机所能支持的实际VLAN数目以及能在核心实现的三层路由接口数量都会大大低于理论值。③IP地址紧缺：每个VLAN对应一个IP子网。IP子网的划分势必造成较大的地址浪费。因此，可以针对每个用户群(如小区内一栋居民楼)分配一个VLAN。但在同一个VLAN内部还是存在广播的问题。而PVLAN技术可以解决同一个VLAN内部的广播问题。
　　2、PVLAN技术。专用VLAN是第二层机制，在同一个VLAN中有两类不同安全级别的访问端口。与用户连接的端口可定义为专用端口(Privateport)，它与汇聚层交换机接口相连的上连端口为混杂端口(Promioseuousport)。用户端口只能发送流量到上连端口，也只能检测从上连端口来的流量，用户端口之间在默认情况下由硬件进行安全隔离，不能进行通信。
　　专用VLAN的应用对于保证城域接入网络的数据通信的安全性非常有效。应保证同一个VLAN中的各个端口相互之间不能通信，但可以穿过上连端口，这样，即使在同一VLAN中的用户，相互之间也不会受到广播的影响。
　　
　　(二)用户管理
　　
　　用户管理技术的一个重要方面，就是如何保证合法用户的正常使用，并防止非法用户的入侵，因此，需要对用户进行合法性认证，可以采用以下几种技术：
　　1、端口与MAC地址绑定。交换机的端口连接到用户的网卡，每一个网卡都有一个全球唯一的MAC地址，任何用户申请开通上网时都需登记MAC地址，网络管理员可注入系统数据库，并起用端口的安全特性。每个端口都可静态设置多个MAC地址，如果有非法MAC地址入侵，交换机就会告警网络管理员。这种方式安全性高，但管理复杂。
　　2、限定端口同时连接的MAC数量。此种方法不需要进行MAC地址和端口的静态绑定，而只限制每个端口同时连接的MAC地址的数量。
　　
　　(三)业务管理
　　
　　1、服务质量(QoS)保证。由于话音、视频等实时业务是未来Interne止的重要业务，因此，接入网必须为保证QoS提供一定手段，并支持流量优先等级，以减少时延、抖动和丢包等。目前，城域网很难实现统一管理，同时，这种方式的扩展性不好，不能很好地适应城域网的规模。较好的方法是采用互联网工程任务组(IETF)制定的区分服务：接入交换机必须支持802，1Q的流量优先级设置，对于汇聚层、骨干层的交换机，还需要支持服务类型(ToS)或区分服务体系结构(DiffServ)设置，支持利用访问控制列表来设置基于端口或流量类型的流量优先等级。
　　2、带宽控制。为了保证各种业务的QoS，接入网需要提供一定的带宽控制能力，例如，保证用户的最低接入速率、限制用户的最高接入速率，从而支持对业务的Qos保证。
　　3、计费管理。目前常用的对用户的计费方法有：按用户流量计费、按用户连接时间计费、包月制。其中，前两种计费方式比较复杂，而且非技术因素较多。
　　对于网络设备选型，应考虑到对未来各种收费模式的支持。对于汇聚层的设备，应能提供计费管理所需要的有关计费的信息，使计费系统能够按信息量、按连接时间、按流量类型等多种方式进行灵活计费。
　　因此，基于以太网技术的宽带接入网完全可以应用在公网环境中，为用户提供稳定可靠的宽带接入服务，并在以后的宽带IP接人中发挥重要作用。