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pppoe协议实现和拨号软件
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pppoe协议实现和拨号软件-PPPOE protocol and dial-up software
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基于BAS的PPPoE协议实现
导读：这里我们则重点讲解一下PPPoE协议在BAS上的实现，下面重点讨论PPPoE在接入服务器BAS中的实现方式，1PPPoE协议的效率，从PPPoE协议模型可以看出，用于处理电信网络的各种协议和业务，从而实现虚拟工作组的技术，PPPoE是一个客户端/服务器协议，并严格按照PPPoE协议处理，则不用经过PPPoE协议复杂的认证过程，一方面是因为各种业务的具体实现在技术上的侧重点是不同的，(7)服务选
前面我们对PPPoE的基础内容进行了讲解。这里我们则重点讲解一下PPPoE协议在BAS上的实现。PPPoE拨号软件在应用中已经很成熟(Windows XP中自带)，下面重点讨论PPPoE在接入服务器BAS中的实现方式。
1 PPPoE协议的效率
从PPPoE协议模型可以看出，BAS汇聚了用户的所有数据流，它必须将每一个PPPoE包都拆开检查处理，这在很大程度上是沿袭了传统的PPP处理的方式，虽然有很好的安全性，但一旦用户很多，数据包数量很大，解封装速度就需要很快，BAS很大的精力花在检测用户的数据包上，容易形成接入的“瓶颈”。
为此，在BAS的硬件结构上可以采用分布式网络处理器(NP)和ASIC芯片设计。网络处理器是专门针对电信网络设备而开发的专用处理器，它有一套专门的指令集，用于处理电信网络的各种协议和业务，可以大大提高设备的处理能力。同时，ASIC芯片转发数据包时接近硬件的转发性能，远非CPU软件方式可比，采用这种方式将PPPoE数据流的处理与转发分开，工作效率大大提高。此外在软件系统结构上还应该与其他技术相结合，更好地发挥PPPoE的性能。
2 PPPoE与VLAN的结合
VLAN即虚拟局域网，是一种通过将局域网内的设备逻辑地划分成一个个不同的网段，从而实现虚拟工作组的技术。划分VLAN的目的，一是提高网络安全性，不同VLAN的数据不能自由交流，需要接受第三层的检验；二是隔离广播信息，划分VLAN后，广播域缩小，有利于改善网络性能，能够将广播风暴控制在一个VLAN内部。
PPPoE是一个客户端/服务器协议，客户端需要发送PADI包寻找BAS，因此它必须同BAS在同一个广播式的二层网络内，与VLAN的结合很好地解决了这方面的安全隐患。此外通过将不同业务类型的用户分配到不同的VLAN处理，可以灵活地开展业务，加快处理流程，当然VLAN的规划必须在二层设备和BAS之间统一协调。
BAS收到上行的PPPoE包后，首先判别VLAN ID的所属类别，如果是普通的拨号用户，则确定是Discovery阶段还是会话阶段的数据包，并严格按照PPPoE协议处理。在会话阶段，根据不同的用户类型从不同的地址池中向用户分配IP地址，地址池由上层网管配置。如果是已经通过认证的用户的数据包，则根据该用户的服务类型处理，比如，如果是本地认证的拨号用户，且对方也申请有同样的功能，则直接由本地转发。
如果是专线用户，则不用经过PPPoE协议复杂的认证过程，直接根据用户的VLAN ID便可进入专线用户处理流程，接入速度大大提高。此外为了统一网管，在BAS与其他设备之间需要通信，这些数据包是内部数据包，也可根据VLAN ID来辨别。
对于下行数据，由于BAS负责分配和解析用户的IP，兼有网关的功能，它收到数据包的目的IP是用户的，因此以IP为索引查找用户的信息比根据MAC要方便得多，这一点与普通的交换机有所不同，具体过程跟上行处理差不多。
3 PPPoE对多业务选择的支持
多业务选择指的是用户通过一条终结到BAS的PPP连接来自主地选择后台网络运营商所提供的多种业务。之所以要支持多业务的选择，一方面是因为各种业务的具体实现在技术上的侧重点是不同的，对网络性能的要求也不尽相同，以前采取的固定分配的方式非常不便；另
一方面，从网络应用的发展看，网络内容服务供应商ICP与网络接入商ISP的分离是必然趋势，在接入汇聚侧，ISP必须严格保证将用户选择的业务流转发到相应的ICP中去。
目前采用的方法是用户先在PPPoE拨号软件中选择相应的业务，然后对用户进行业务授权确认，最后激活BAS内部相应的处理模块。但是采用这种方式，用户只能知道业务的名字，无法直观地、全面地获知BAS提供的各种业务类型，特别是在新业务的开展上十分困难，有很大的局限性。
因此可以将BAS与后台业务选择网关及RADIUS服务器相配合，采取先认证后选择业务的方式，具体操作如下：
(1)主机发送PADI寻找BAS，PADI中包含一个服务名类型的TAG，它的值为空，表示该用户可以接受任何类型的服务。
(2)BAS收到包后回送PADO，PADO中包含所有可以提供的服务的TAG，同时，还包含一个服务名为General的TAG。
(3)主机发送PADR。用户选择已知的服务名，也可以选择General服务。
(4)BAS收到PADR包后为用户分配资源，并开始PPP协商过程。在PPP过程中，BAS将用户输入的账号和密码等信息送到RADIUS服务器上认证。
(5)通过认证的用户，享受BAS提供的该项服务，但如果选择的是General，则被强制访问与BAS直连的服务选择网关。后台的服务选择网关是一台具有Web Server功能的服务器，用户可以通过Web的交互式界面得到可选择业务的相关信息(包括费用、带宽等)，同时显示该用户账号对应的信息。
(6)用户选择相应的业务，同时服务选择网关会定义各种用户的业务范围和操作权限。
(7)服务选择网关激活接入服务器内部相应的业务模型实现该业务。以上方式是严格按照PPPoE协议执行的，与当前流行的拨号软件完全兼容，如果用户对其他的业务根本不感兴趣而对已申请的业务非常熟悉，也不影响用户的习惯。
从BAS的角度考虑，PPPoE协议的操作流程也没有什么改变，只是多添了一种服务类型而已。如果运营商当前没有服务选择网关，可以通过网管配置，在对PADI包的回应时不包含General服务就可以了。
对于运营商来说，采用以上方式不仅大大提高了接入用户操作的透明度，还可以起到业务门户的作用，为下一步的服务扩展提供空间，而且从宽带接入网以后发展的趋势来看，按需分配与业务类型相应的带宽和QoS是必然的，PPPoE的这种业务选择运营模式是今后业务选择的发展方向。
4 PPPoE对组播的支持
PPPoE本身是一个点到点的协议，每一个用户与BAS之间都有一条PPP的链接，用户与BAS之间是通过这条链路经二层设备以单播的形式传输数据。但是随着网上视频业务的不断发展，人们对带宽的需求越来越大，PPPoE对组播的支持显得非常重要。PPPoE所支持的组播协议通常指的是二层组播协议IGMP proxy或IGMP Snooping，采取的基本方法是对每个组播数据包分组传送，下面分析这两种协议的实现方式。
◆IGMP Snooping
IGMP Snooping是靠侦听用户与路由器之间通信的IGMP报文维护组播地址和VLAN的对应表的对应关系，它将同一组播组的活动成员映射为一个VLAN，在收到组播数据包后，仅向该组播组所对应的VLAN成员转发。主要操作流程如下：
(1)主机与BAS进行PPPoE协商，通过PPPoE认证。
(2)主机向路由器发送IGMP成员报告包，BAS监听到该包，并从PPPoE数据包中得到组播组的地址，将该用户添加到对应的VLAN，如果该用户是组播组的第一个用户，则为这个组播组产生一个组播条目，并将该报文转发至上层路由器以更新组播路由表。
(3)BAS收到路由器的组播数据报文时，根据组播MAC地址和组播IP地址的对应关系，找到对应的VLAN，然后将数据包封装成PPPoE协议的会话包，向VLAN内的成员转发。
(4)当收到来自主机的申请离开组播组的包时，BAS把收到该包的端口从相应的VLAN中删除，若该用户是组播组最后一个用户(此时VLAN为空)，则把该VLAN删除，并把该包内容通过上行端口转发出去。 IGMP Snooping的规则比较简单，下行方向透传查询包，上行方向根据需要转发加入或离开包，但要求BAS必须有3层提取功能，它对于主机和路由器是透明的。
◆IGMP Proxy
IGMP Proxy是靠拦截用户和路由器之间的IGMP报文建立组播表，Proxy设备的上联端口执行主机的角色，下联端口执行路由器的角色。
下面是简要流程：
(1)主机与BAS进行PPPoE协商，通过PPPoE认证。
(2)上联端口执行主机的角色，响应来自路由器的查询，当新增用户组或者某组最后一个用户退出时，主动发送成员报告包或者离开包。
(3)下行方向的业务包按照组播表进行转发。
(4)下联端口执行路由器的角色，完全按照IGMP V2中规定的机制执行，包括查询者选举机制，定期发送通用查询信息，收到离开包时发送特定查询等。 IGMP Proxy在两个端口分别实现不同的功能，工作量相对较大，其优点是当网络中没有路由器时，IGMP Proxy设备可以起到查询者的作用，而且如果要扩展组播路由功能，Proxy比Snooping方便。考虑到BAS复制PPPoE多播数据对底层设备造成的巨大压力，而且当前的交换机和部分DSLAM(尤其是以IP为内核的DSLAM)已经开始支持二层组播,所以从发展的角度看采用IGMP Proxy更好一些。
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