随着Internet的发展,现有电信网越来越多地用于IP接入,不但可利用的传输媒介和传输技术多种多样,而且接入方式也有很多种。IP网络是无连接的网络,以路由器转发为中心,相对于传统的接入网,IP接入出现了许多新的概念,包含了许多新的内涵,增加了许多新的功能。
一、接入网的定义、位置、功能模型
在接入网络领域,ITU-T SG13 制定的IP接入网的新建议Y.1231《IP接入网络结构(IP Access Network Architecture)》,对IP接入网的定义、位置、功能模型及其接入方式的分类都作了定义。现行的IP接入网与ITU-T 1995年G.902定义的接入网有很大的不同:IP接入网是指在“IP用户和IP业务提供者ISP之间为提供所需的、接入到IP业务的能力的网络实体”,IP接入网的位置如下图1-1所示。IP用户和ISP是指终接IP层和/或与IP有关功能的逻辑实体。IP核心网可包含一个或多个ISP。IP接入网的参考模型如下图1-2所示。
图 1-1:IP接入网位置
图1-2:IP接入网的参考模型
接入网传送功能与IP业务无关,主要包括物理层和数据链路层功能。IP接入可以采取多种传输机制,包括:PSTN、ISDN(BRA或PRA)、B-ISDN接入系统;xDSL、PON、SDU、HFC等光纤系统;无线和卫星接入系统;LAN/WAN。各种传输机制具有不同的性能,可支持不同范围的业务,有不同的帧封装结构。对于电信运营商来说,如下几种传输机制较为常用:PSTN/ISDN接入、B-ISDN接入、ADSL接入、LAN接入等,他们的特点比较详见下表1。
表 1:IP接入常用的多种传输机制特点比较
IP接入功能指的就是动态IP地址分配、NAT、AAA和ISP的动态选择。实现这些功能通常需要用到一个著名的接入协议:点到点协议(PPP,Point to Point Protocol)。PPP是一个成熟的IP接入协议,支持多协议封装,实现简单,易于与现有ISP配合。它具有链路层和网络层协议配置和协商功能,可方便地自动分配域名和IP地址,支持AAA和加密功能,支持QoS和多业务类别,尤其适于拨号接入和ADSL接入用户。PPP本身也是一个数据链路层协议,它可以采用不同的传输机制传送。根据所用传输机制的不同,PPP下面可配备不同的基本数据链路层协议,常用的有HDLC、ATM和以太网。其中,HDLC封装PPP广泛应用于拨号接入,后二种情况分别称为PPP over AAL5和PPP over Ethernet。
二、IP接入网与G.902定义的接入网的关系与比较
在IP和传统电信网共存的环境下,IP接入网和IP核心网都可借助现有电信网资源作为其传送手段,熟知的电话线拨号上网就是借助PSTN实现IP接入的一个典型例子。下图2示出传统电信网(PSTN/ISDN)和IP网的一般关系。其中,IWF为网络互通功能单元,并不是在所有情况下都是必须的,在拨号上网的情况下就使用话带Modem。
图 2:PSTN/ISDN和IP网的关系
IP接入网与用于接入传统电路交换型业务的接入网相比存在一些明显的差别。和现有的电信接入网相比,IP接入有一些特殊的功能要求,如:动态IP地址分配功能、认证/授权/记费(AAA,Authentication,Authorization and Accounting)功能、ISP选择功能、不对称接入功能、QoS功能等,具体释义详见下表2-1。
表 2-1:IP接入的特殊功能的需求
上述功能要求决定了IP接入网可有不同的实现方式,每种实现方式包含不同的层功能和相应的网络部件(如复用器、路由器、第三层交换机等)。
从IP接入网的定义来看,IP接入网与G.902定义的接入网还有如下表所示的不同,具体详见下表2-2中。
表 2-2:IP接入网与G.902定义的接入网的相关不同
欲详细了解G.902定义的传统接入网的请进入。
三、IP接入方式
ITU-T建议Y.1231《IP接入网结构》给出了5种IP接入方式。
1、直接IP接入方式
该接入方式其协议栈结构如图3-1所示。用户经PPP直接接入ISP,下层传送系统可以是若干段不同传送机制串接组成。如图中中间的接入网节点为接入复用点,来自多个用户的PPP分组,可经由下一段的ATM或FR复用后传送到ISP。接入网内部节点不处理PPP协议,仅提供ATM、FR等的第二层复用传送功能,因此,也称为第二层复用接入方式。这种方式最为简单,广泛应用于拨号IP接入。
图 3-1:直接IP接入方式
2、PPP隧道接入方式
该接入方式其协议结构如图3-2所示。来自用户的PPP分组到达接入复用点后被重新包装,在它的外面再加上一层封装,封装后的分组作为净荷装入IP包,然后再经第二层链路(如ATM或FR)传送到ISP。这种在PPP分组外面再加上一层封装的处理就称为隧道封装,封装协议称为隧道协议。图中示出的隧道协议为第二层隧道协议(L2TP,Layer 2 Tunneling Protocol)。
图 3-2:PPP隧道接入方式
在这种接入方式中,PPP仍然终结于ISP,接入网内部的复用点并不处理PPP协议,只是将其重新包装后经隧道传送至远端ISP。这样做有诸多好处,具体详见下表3-2-1。
表 3-2-1:PPP隧道接入方式的好处
IETF定义了3种PPP隧道协议:PPP隧道协议(PPTP,PPP Tunneling Protocol)、第二层转发协议(L2FP,Layer 2 Forwarding Protocol)和L2TP。下表3-2-2给出了三个隧道协议的简介。
表 3-2-2:PPTP、L2FP和L2TP简介
3、IP安全协议接入方式
该接入方式其协议结构如图3-3所示。它和上述L2TP方式的不同之处,一是用IP安全协议(IPSec)取代L2TP进行封装,将用户分组转送至远端ISP。二是PPP协议终止于接入网内部节点(复用点),复用点打开PPP分组,执行PPP协议,取出其中的IP包,然后再装进IPSec分组中。因此,IPSec隧道传送的不是第二层PPP分组,而是第三层的用户IP分组,所以也可称IPSec为第三层隧道协议。
图 3-3:IP安全协议接入方式
这种方式的特点是IPSec定义了完备的加密和认证机制,可以确保远程ISP接入的安全性。同时,由于协议机制的统一性,可以保证不同厂商产品的互通。而PPP隧道方式,由于L2TP并未规定采用何种加密和认证机制,因此可能会造成不同厂商的产品不能互通。
4、IP路由器接入方式
该接入方式其协议结构如图3-4所示。它属于第三层选路方式。接入网内部节点含路由器功能,将用户IP分组转发至ISP,PPP协议则终结于内部节点。这一方式相当于边缘路由器外移至接入网,用户可方便地在多个ISP中选择接入某一个ISP。同时,路由器移入接入网,相当于将IP网向用户侧推进,采用IP网的QoS机制后,意味着QoS控制引入接入网,有助于端到端QoS的实现。
图 3-4:IP路由器接入方式
5、MPLS接入方式
该接入方式其协议结构如图3-5所示。多协议标记交换(MPLS,Multiple Potocol Label Switching)是核心网中的IP/ATM集成技术,旨在利用ATM网络的优异性能,快速传送多业务IP数据包。该接入方式实际上也是一种路由器方式,只是用MPLS技术实现IP分组的选路和转发,因此也能有效地支持多个ISP的动态选择和QoS机制。
图 3-5:MPLS接入方式
在这种方式中,PPP协议终结于接入网内的MPLS交换机节点,该节点打开PPP分组,执行PPP协议,取出其中的IP包贴上标记(Label),然后装入ATM信元转发到ISP。从这点来说,也相当于是一种IP隧道方式。MPLS技术不但支持ATM,也支持FR等其他第二层面向连接技术传送IP数据包,当用于IP/ATM结合时,标记就是ATM中的VPI/VCI,此时协议栈中的Label实际上是空的。
在上述接入方式中,第1~2种方式PPP协议终结于ISP,可称之为PPP隧道方式;第3~5种方式PPP协议终结于接入网内部,可称之为PPP终接方式。不论PPP连接终结于ISP还是接入网内部,AAA功能总是由PPP终结点完成的。为了具有良好的可扩展性,一般网络设置集中的AAA服务器,此时,PPP终结点内装备AAA客户功能,通过特定的协议与集中设置的服务器交互,提供所需的AAA功能。若要详细了解Y.1231建议书具体内容的请查阅下附件。
附件:ITU-T Y.1231(11/2000)《IP接入网结构》
欲进一步了解我国IP网络介绍的请进入。
314.92KB