基於ADSL的Internet接入體繫結構
引言 ADSL技術是提供寬頻服務到家庭和小公司的一種利用原有銅質雙絞電話使用者線的新型接入技術。它可以支援多種高速寬頻應用，例如高速網際網路訪問、遠程辦公、虛擬私人網路等等。傳統的撥號接入資料傳送技術要麼不能支援這些應用，要麼就是效率低下。因此目前的商家越來越趨向於ADSL技術。
本文介紹了目前討論較多的一種基於ADSL的Internet接入體繫結構。 1 端到端的ADSL互動網路體繫結構 這種體繫結構基於現有的標準，即PPP over ATM，選擇這些標準是因為它們滿足：
· 可實現對網際網路、企業網、本地資訊供應商的訪問和對等實體的通訊
· 易實現從現有的ISP內部結構的移植
· 可以同時串連多種服務
· 多協議支援
· 安全性
· 支援組播
· 支援多種服務類型
· 保證QoS （1） ATM 端到端
所提出的ADSL端到端互動服務模型基於在使用者端網路和服務提供者網路之間的一個端到端的ATM網路。ATM終點包括使用者端和終止該端到端ATM網路的服務提供者網路的所有裝置。
利用ATM over ADSL，使用者可以接入到寬頻網際網路上。它提供了從遠端使用者到ATM網路的任意終點（包括其他的ATM主幹網，企業內部網）或網際網路的無縫串連。此外，ATM可提供到網際網路/企業內部網伺服器的直接連接。這在效能、資源共用和冗餘方面大大改善了網際網路服務。
作為ADSL接入網上的第2層協議，ATM提供了一些很明顯的好處，例如協議透明性；對多種QoS類的支援及確保QoS等級的能力；ATM的頻寬可調性；利於對不同的XDSL成員的發展等。 （2） PPP over ATM
一旦在使用者端和服務提供者網路之間建立起ATM層串連，會話在鏈路級和網路級的建立和釋放就可以用PPP實現。
利用PPP的特性可以在ATM上提供必要的操作功能：身份評鑑（PAP，CHAP，帶標記的系統）；第3層地址的自動設定（例，網域名稱的自動設定，目標網路對IP地址的分配）；多個並行串連（即，多個PPP會話）；對第3層的透明性（例，目前PPP既可支援IP，又能支援IPX）；加密；壓縮；計費及與RADIUS服務商的互動。 （3） PPP over ATM的空封裝和VC複用
這種互操作體繫結構規定了PPP使用基於VC複用的AAL5協議載入到ATM。這意味著攜帶PPP會話的每一條VC只能有一個PPP會話，即，不複用與PPP平行的其它協議。由於PPP本身支援協議複用、IP及其它PPP層以上的協議的運行，這也意味著PPP over AAL5的映射使用空封裝。
上面討論的基於PPP over ATM的端到端服務體繫結構滿足前面所述網路服務要求。 2 乙太網路上的終端 許多基於ATM的ADSL遠端數據機都有一個ATM25網路介面，但是很多這種數據機同時也會有一個乙太網路介面。這就為將PPP固有的優點延拓到使用乙太網路將他們的PC連到ADSL網路的使用者提供了一個機會。有兩種方法可以支援ADSL-NT端的乙太網路使用者：一種方法是將PPP載入到乙太網路上（例如本地L2TP隧道方法）。另一種是將PPP（和ATM）在ADSL-NT端截止。下面將討論這兩種方法。 （1） 本地L2TP隧道
由於PPP是為串列串連設計的，要讓它工作於乙太網路上需要一些新的想法和新的技術。將PPP延拓到乙太網路上的一種技術是本地L2TP隧道。
ADSL-NT將PPP分組從L2TP隧道（在ADSL-NT和LAN上的每一台PC間）映射到一個ATM VCC上，反之亦然。人們可以將ADSL-NT當作是一個網路接入伺服器：通過乙太網路上的本地隧道接受內部的"呼叫"，然後將它們轉接到一個攜帶PPP端到端會話的ATM串連上。
包含PPP分組的本地L2TP隧道被載入到IP分組上，再放到乙太網路幀上。ADSL-NT恢複PPP分組，將它們分段插入到ATM信元中。在下行流方向，ADSL-NT通過DSLAM從網路接收ATM信元，重組信元，恢複成PPP分組，然後將分組通過乙太網路轉寄到最終目的地。
為了在遠端使用者和ISP路由器間支援PPP會話，ADSL-NT必須要能夠將ATM VC通過LAN映射到本地L2TP隧道。所用到的映射和協議1。
Service telco ATU-R ClientPC
Provider 圖1 基於L2TP的PPP Over Ethernet的協議體繫結構 PPP-over-L2TP隧道的操作：
為了開始一個PPP會話，PC建立一條到ADSL-NT（即ATU-R）的L2TP隧道。利用通過DHCP分配給PC的私人IP地址在本地IP子網上進行本地通訊。
當ADSL-NT從PC得到一條L2TP會話請求後，它撥往一個特定的ATM地址以初始化ATM網路的一條SVC。L2TP請求包括一個LAN地址或名稱，和E.164號（數據機可以將E.164地址轉化成NSAP格式，並用它來開始到網路的ATM呼叫建立）。如果是PVC服務，E.164可以被映射到PVC中。
一旦ATM串連建立起來，L2TP隧道請求被獲知，PPP會話可以在這條串連電路上進行。當隧道或者SVC被釋放，MODEM將釋放另一部分。 （2） PPP代理
通過乙太網路對PPP over ATM的支援也可以用PPP代理來實現。這裡，ADSL-NT對LAN上的主機表現為一個簡單的ADSL路由器，但是對ISP伺服器或遠程接入伺服器則表現為一個PPP主機。這種ADSL-NT可以是一個獨立的硬體裝置或者是一個基於PC的伺服器，後者既有ATM/ADSL網卡，又有乙太網路網卡，他們分別串連ADSL接入網和客戶LAN。
有兩種可能的方法來支援PPP代理，一是對一個ATM VCC上的每一台主機，使用一個不同的全球IP地址；二是在同一個VCC上的幾台主機共用一個全球IP地址。 3 ADSL接入系統的非端到端ATM串連的體繫結構 前面主要論述了採用端到端ATM串連的ADSL接入網體繫結構。下面討論兩種支援ADSL接入服務的非端到端ATM串連的核心網路體繫結構：L2TP接入集中（LAA）和PPP 終端集中(PTA)。它們在網路拓撲方面是類似的，但是資料通過地區寬頻網傳輸的方法不同。 （1）L2TP接入集中
L2TP是將任意一個網路上的會話擴充到稱作L2TP網路伺服器（LNS）的遠端網路伺服器上的一種協議。它使使用者不直接撥往他的目的ISP或公司撥號伺服器，而是到一個L2TP接入集中器（LAC），然後由LAC將PPP會話連往LNS。
L2TP的基本原理是在地區寬頻網上將PPP放入一條隧道傳送。L2TP 接入集中器（LAC）的功能在地區寬頻網連往DSLAM的裝置中實現。L2TP 網路伺服器(LNS)的功能在ISP或公司連往地區寬頻網的路由器中實現。每一個使用者都有一條ATM PVC：從ATU-R開始，在DSLAM中交叉串連，終止於LAC。在ADSL接入網中使用了PPP over ATM。LAC和LNS可以在任何支援L2TP協議的網路上串連。PPP連結被封入隧道中，穿過地區寬頻網，從LAC傳到NSP端的LNS。
LAA的協議棧2。
圖2 LAA的協議棧 DSLAM和ATU-R都是ADSL接入網的一部分。假定在這部分網路使用的是PPP over ATM over ADSL。DSLAM被連往一個LAC。通過每一個ATU-C一條PVC的形式，將DSLAM連到LAC，這簡化了服務活動過程。由LAC判決使用者需要連往什麼地方，並將PPP會話通過隧道送到那個NSP。LAC與地區寬頻網相接，這個寬頻網有著NSP要求的網路拓撲結構。NSP利用一個有LNS功能的路由器，除去L2TP封裝，終止使用者的PPP串連。路由器也提供了從地區寬頻網技術到NSP所用的技術的轉換。這就以類似於現在撥號數據機訪問提供的方式，提供到NSP的串連。
PPP提供了鏈路控制協議（LCP）和網路控制協議（NCP）來判決鏈路層和網路層的選項。可在PC和目的路由器之間的端到端線路上實現。 (2) PPP 終端集中
在這種結構中，PPP會話不是在整條到NSP的路上都用隧道傳送，而是終止於寬頻接入伺服器（BAS）。在BAS端提取出IP分組，通過一個基於IP的地區寬頻網轉寄到一個適當的NSP。這種體繫結構並不要求一定要用一個ATM結構連往NSP。任意能夠封裝IP分組的網路技術都可以在NSP和ADSL接入網之間使用。
使用者通過在CPE和BAS之間建立一個PPP串連來發起一個會話。BAS終止PPP會話，將使用者的IP業務流轉寄到相應的NSP。NSP不需要理解或支援PPP功能。其協議棧3。
圖3 PTA協議棧 DSLAM和ATU-R都是ADSL接入網的一部分。假定這部分網路使用了PPP over ATM over ADSL。DSLAM通過一個ATM網連往BAS。預分配給每一個使用者一條通往BAS的ATM PVC。和LAA模型一樣，這個分配純粹是由接入供應商的使用者進程驅動，與NSP無關。同樣，當一個使用者改變NSP時，對接入供應商沒有影響。
BAS提供的功能有：IP地址配置，通過PPP協議組來進行使用者身份評鑑，認可和計費。BAS收到使用者註冊和口令，通過一條到NSP的RADIUS伺服器的查詢語言，用NSP確認使用者身份。IP地址和其它的使用者配置資訊也從NSP上獲得。
另一方面，BAS對NSP提供了一個IP路由介面。BAS被配置成支援IP分組到NSP的任意物理層傳輸。當它與使用者建立起一個PPP會話後，它將一個使用者識別碼映射到NSP連接埠，這個使用者識別碼可以是一個工作階段識別項或使用者連接埠標識符。這個唯一的映射將使用者的IP分組轉接到目的NSP。有一點很重要，在上行流方向，BAS的功能象會話驅動機制路由器。確實，BAS轉接機不依賴於目標IP地址來決定NSP，而是完全依賴於在使用者和NSP之間的會話-交談群組合。此外，NSP利用了一個IP路由器相應的接收和轉寄這些分組。
當使用者想建立一個往NSP的串連時，他建立一個到BAS的PPP會話。使用者和BAS在PPP鏈路上交換PPP分組。BAS和NSP用NSP指定的特定網路技術在地區寬頻網上交換IP分組。當使用者想結束到NSP的串連時，他中斷到BAS的PPP會話。BAS在它的路由表中刪除使用者-網路服務供應商映射，將IP地址還給NSP。
PTA協議棧類似於今天的撥號遠程網路，都用PPP封裝IP分組。ADSL接入網採用PPP over ATM over ADSL。每一個使用者預分配一條ATM PVC到BAS。從BAS開始，將IP分組從PPP幀中提取出來，通過不同的網路技術送往NSP。如果是ATM，將在BAS和NSP之間分配一條ATM VC。 4 結論 基於ADSL的接入網體繫結構涉及多方面因素的考慮，本文所提方案基於現成的通訊協定，充分利用了ATM，PPP，L2TP等的功能和優勢，是可行的方案。
參考文獻
[1] T.Kwok, ATM: The New Paradugn for Internet, Intranets and Residential Broadband Services and Applications, Upper Saddle River: Prentice Hall, 1997.
[2] T. Kwok, "Residential Broadband Internet Services and Applications Requirements," IEEE Communications Magazine, June 1997.
[3] J. Hernanen, "Multiprotocol Encapsulation over ATM Adaptation Layer 5," IETF Request for Comments:1483,July 1993.
[4] K.Hamzeh, et al., "Layer Two Tunneling Protocol "L2TP"", Internet draft, /draft-ietf-pppext-l2tp-04.txt, June 25/1997.
The Internet Access Architectures Based on ADSL
Lihua
(Department of optical Information technology, Nanjing University
of Posts and Telecommunications, Nanjing 210003,China) Abstract The access architectures based on ADSL involves many factors. In this paper, we propose a kind of Internet access architecture based on the present protocols, such as ATM, L2TP and so on. Key words Access network End-to-end model Asynchronous Transfer Mode(ATM) Point-to-Point Protocol(PPP) Layer 2 Tunneling Protocol(L2TP) 作者會員名：karinli |
