CN100518124C - 一种IPoA和IPoE的互联实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种IPoA和IPoE的互联实现方法。在IPoA到IPoE转换的上行方向，宽带接入设备将从用户侧接口接收的ATM信元重组为IP报文后，对IP报文进行MAC封装，在加入虚拟局域网标签后向网络侧接口发送以太网数据包；在IPoE到IPoA转换的下行方向，宽带接入设备从网络侧接口接收以太网数据包后，基于虚拟局域网标签查找转发表，判断以太网数据包不是ARP包后，透明地提取出IP包，在利用ATM SAR模块对IP包分段处理为ATM信元后，向用户侧接口发送ATM信元，进一步地，对ARP包进行应答。本发明实现了IPoA接口和IPoE接口之间互相连通，解决了现有ATM网络与以太网共存时两者之间的互联问题。
Description
技术领域
本发明涉及网络接口技术领域，尤其涉及一种IPoA和IPoE的互联实现方法。
背景技术
现今适合作局域网络主干技术的主要有千兆以太网及ATM两种。
千兆以太网是网络界公认的技术发展方向之一，它是对成功的10Mbps和100Mbps IEEE802.3以太网标准的扩展，仍然沿用以太网IEEE802.3帧格式，全双工操作和流控制方法。概括起来，千兆以太网的优点在于：网络技术可靠，易于管理，具有可伸缩性，且它相对于ATM的价格水平要低得多；缺点为部分标准不统一。
ATM(Asynchronous Transfer Mode)是一种目前在电信网中广泛应用的快速分组交换技术，它采用固定信元长度和面向连接的机制，具有传输速度快、可以保证服务质量(QoS)等特点。ATM优点为：支持线路交换和分组交换；对广域网和局域网采用相同的技术；在普通线路上同时传输视频、语音和数据；对多种业务可保证服务质量，按需分配带宽。缺点为：管理和维护复杂；基于ATM的应用较少；ATM产品相对于以太网产品价格昂贵；部分标准不统一。
千兆以太网从根本上讲还是以太网，只是速度快。千兆以太网能与桌面的以太网和快速以太网无缝衔接，因为他们采用的协议是相同的。由于在首次大规模推出ADSL(1999-2001)期间部署的DSL网络架构，普遍使用客户到BRAS的ATM PVC，在网络和客户端都使用ATM，但最近出现的显著趋势是转向用以太网和IP网进行连接。尽管ATM可以提供从用户一直到ISP都可以确保QoS水平的技术，而在下一代架构中，将终结DSL用户的ATM线路，并且会转换成分组(packet-based)技术，从而可靠、安全地将用户流量发送给服务提供商。
现今DSL接入网络正从ATM演进到以太网，在ATM网络与以太网共存时，需在帧和信元之间进行转换。在DSL论坛标准TR101 Section 3.5.3“IPover ATM (U-interface)”中，如图1所示，左侧的家庭网中采用的ATM网络接口，而在右侧的宽带网络中采用的以太网接口，两者之间的宽带接入节点设备中，需要进行ATM网络接口与以太网接口之间的转换，即需要在家庭网的ATM信元和以太网的帧之间进行转换。
IPoA(IP over ATM)方式是一应用较广的接口方式，特别是针对商业用户(如经典IPoA方式)，IPoA的工作原理是：将IP数据包封装成ATM信元，在信道中传送。伴随着接入网络向基于以太网的方式迁移，在宽带接入设备用户侧的IPoA方式必须经过一定的转换来实现和以太网方式的互连。在宽带接入设备网络侧存在IPoE(IP over Ethernet)接口方式，IPoE协议的工作原理是：用户端计算机将IP报文通过以太网卡封装成Ethernet帧送到用户端交换机，再经过光纤传输送到局端交换机。因此，在用户侧与网络侧之间，需要在IPoA和IPoE两种接口协议之间实现互联，以解决ATM和以太网共存情况下，通讯不能顺畅转换等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种IPoA和IPoE的互联实现方法，用以解决ATM网络和以太网共存的情况下，两者之间的ATM信元和以太网数据包之间顺畅转换的技术问题。
本发明提供一种IPoA和IPoE的互联实现方法，包括如下步骤：
(1)在IPoA到IPoE转换的上行方向，宽带接入设备将从用户侧接口接收的ATM信元重组为IP报文后，以宽带接入设备的MAC地址为源MAC地址，根据IP报文的类型确定目的MAC地址，如果是单播IP报文，则目的MAC地址使用宽带网络网关的一个用户侧方向接口的MAC地址；如果是组播IP报文，则目的MAC地址使用组播IP地址到MAC的标准映射方式提取；如果是广播IP报文，则目的MAC地址使用0xff-ff-ff-ff-ff-ff，之后对IP报文进行MAC封装，在加入虚拟局域网标签后向网络侧接口发送以太网数据包；
(2)在IPoE到IPoA转换的下行方向，宽带接入设备从网络侧接口接收以太网数据包后，基于虚拟局域网标签查找转发表，判断以太网数据包不是ARP(地址解析协议)包后，透明地提取出IP包，在利用ATMSAR(Segmentation And Reassembly、分段和重组)模块对IP包分段处理为ATM信元后，向用户侧接口发送ATM信元。
所述步骤(2)进一步包括：
所述以太网数据包是ARP包时，宽带接入设备应答ARP包，使用宽带接入设备的MAC地址作为ARP应答包的源MAC地址，从该ARP包进来的网络侧接口发出ARP应答包。
本发明所述的IPoA和IPoE的互联实现方法，在IPoA接口和IPoE接口之间建立了双向连通，实现了ATM信元与以太网数据包之间的顺畅转换，解决了现有ATM网络与以太网共存时两者之间的互联问题。
附图说明
图1是DSL论坛标准TR101 Section 3.5.3中所提出的ATM网与以太网互联的原理图；
图2是上行方向包处理流程图；
图3是下行方向包处理流程图。
具体实施方式
下面结合附图及本发明的具体实施方式，对本发明所述的一种IPoA和IPoE的互联实现方法进行详细说明。
本发明包括IPoA到IPoE的转换(上行方向)以及IPoE到IPoA的逆转换(下行方向)的功能模块，其重点在于对MAC地址的控制。
对于上行方向(从用户侧到网络侧)，宽带接入设备在从用户侧接口接收到ATM信元后，重组IP报文，并对所述IP报文进行MAC层封装。封装时，源MAC地址采用宽带接入设备的MAC地址(例如：宽带接入设备上行口的MAC地址)；目的MAC地址的配置必须依赖于所接受的IP包的类型：
1)对于单播IP报文，目的MAC地址必须是宽带网络网关(BNG)的一个用户侧方向(南向)接口的MAC地址，该MAC地址的获取可以通过以下方法：
宽带接入设备静态配置；
预配置BNG的IP地址，通过使用ARP协议来获取BNG的MAC地址。
2)对于广播IP报文，目的MAC地址配置为0xff-ff-ff-ff-ff-ff。
3)对于组播IP报文，通过标准的组播IP地址到MAC地址的映射方法来获取目的MAC地址。
在完成对IP报文的MAC封装后，再向封装包中加入虚拟局域网标签后，向网络侧接口发送以太网数据包。
对于下行方向，在宽带接入设备接收到以太网数据包后，对数据包的转发基于虚拟局域网标签查找转发表来进行，以便转发至各用户侧端口。宽带接入设备对于IP报文保持透明处理，从以太网数据包中提取出IP报文，对于非ARP包，转给ATM SAR发送模块进行处理。ATM SAR模块对IP报文进行分段处理为ATM信元，宽带接入设备再将ATM信元发送到用户侧接口。
另外，宽带接入设备必须应答来自BNG的ARP请求包，应答时，采用宽带接入设备的MAC地址作为ARP应答包的源MAC地址。
具体来讲，本发明所述的一种IPoA和IPoE的互联实现方法，在上行方向，如图2所示，具体包括如下步骤：
步骤201：宽带接入设备端口从用户侧接口接收ATM信元，重组IP报文；
下面的步骤202～步骤206是对重组后的IP报文进行MAC层的封装的步骤。
步骤202：源MAC地址采用宽带接入设备的MAC地址封装；
步骤203：目的MAC的选取必须判断IP报文的具体类型，对于单播IP报文执行步骤204，对于组播IP报文执行步骤205，对于广播IP报文执行步骤206；
步骤204：对单播IP报文，目的MAC地址使用宽带接入节点设备的MAC地址；
步骤205：对组播IP报文，目的MAC地址使用组播IP地址到MAC的标准映射方式提取；
步骤206：对广播IP报文，目的MAC地址使用0xff-ff-ff-ff-ff-ff；
步骤207：添加(C-VID，S-VID)组合的VLAN标签，即对经过MAC封装后的IP报文的封装包中加入虚拟局域网标签(Virtual LAN Tag)，在(C-VID，S-VID)中C-VID表示客户端虚拟局域网标识符，S-VID表示服务器端虚拟局域网标识符；
步骤208：宽带接入设备向网络侧接口发送出以太网数据包。
本发明所述的一种IPoA和IPoE的互联实现方法，在下行方向，如图3所示，具体包括如下步骤：
步骤301：宽带接入设备端口从网络侧接口接收以太网数据包；
步骤302：对于所接收的以太网数据包，基于(C-VID，S-VID)虚拟局域网标签查找宽带接入设备系统内的转发表，以转发至各用户侧端口。
步骤303：判断该以太网数据包的以太网类型，如果是ARP包则进入步骤304，否则，进入步骤305；
步骤304：对于ARP包，宽带接入设备应答ARP包，源MAC使用宽带接入设备的MAC地址，从该ARP进来的网络侧接口发出ARP应答包；
步骤305：对于非ARP包，宽带接入节点设备透明地提取IP包(剥掉以太网封装)，转至ATM SAR模块；
步骤306：ATM SAR模块对所提取出来的IP包进行ATM分段处理，将其分段为ATM信元；
步骤307：宽带接入节点设备向用户侧接口发送ATM信元。
综上所述，本发明所述的IPoA和IPoE的互联实现方法，实现了ATM信元与以太网数据包之间的顺畅转换，解决了现有ATM网络与以太网共存时两者之间的互联问题。
Claims (5)
1、一种IPoA和IPoE的互联实现方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在IPoA到IPoE转换的上行方向，宽带接入设备将从用户侧接口接收的ATM信元重组为IP报文后，以宽带接入设备的MAC地址为源MAC地址，根据IP报文的类型确定目的MAC地址，如果是单播IP报文，则目的MAC地址使用宽带网络网关的一个用户侧方向接口的MAC地址；如果是组播IP报文，则目的MAC地址使用组播IP地址到MAC的标准映射方式提取；如果是广播IP报文，则目的MAC地址使用0xff-ff-ff-ff-ff-ff，之后对IP报文进行MAC封装，在加入虚拟局域网标签后向网络侧接口发送以太网数据包；
(2)在IPoE到IPoA转换的下行方向，宽带接入设备从网络侧接口接收以太网数据包后，基于虚拟局域网标签查找转发表，判断以太网数据包不是ARP包后，透明地提取出IP报文，在利用ATM SAR模块对IP报文分段处理为ATM信元后，向用户侧接口发送ATM信元。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)进一步包括：
所述以太网数据包是ARP包时，宽带接入设备应答ARP包，使用宽带接入设备的MAC地址作为ARP应答包的源MAC地址，从该ARP包进来的网络侧接口发出ARP应答包。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的虚拟局域网标签是一个包括客户端虚拟局域网标识符与服务器端虚拟局域网标识符的组合(C-VID，S-VID)。
4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的虚拟局域网标签是一个包括客户端虚拟局域网标识符与服务器端虚拟局域网标识符的组合(C-VID，S-VID)。
5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，对于单播IP报文所使用的目的MAC地址的获取方式包括：
由宽带接入设备静态配置；
预配置宽带网络网关的IP地址并通过ARP协议来获取宽带网络网关的MAC地址。
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