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MSTP设备以太业务解决方案白皮书 V1.0 1 M MS ST TP P设设备备以以太太业业务务解解决决方方案案白白皮皮书书 V Ve er rs si io on n 1 1. .0 0 2 20 00 03 3年年6 6月月 MSTP设备以太业务解决方案白皮书 V1.0 2 目目 录录 缩缩略略语语清清单单 L LI IS ST T O OF F A AB BB BR RE EV VI IA AT TI IO ON NS S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 6 1 1. . 概概述述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 7 2 2. . 主主要要技技术术特特点点分分析析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 12 2 2.1 业务处理 .12 2.1.1 CAR（承诺接入速率） .12 2.1.2 LPT（链路状态穿通） .14 2.1.3 L2 VPN .15 2.1.3.1 独特的用户域隔离 .15 2.1.3.2 MPLS 标签技术实现业务传送连接的三层隔离.16 2.1.4 流控 .17 2.2 二层交换和汇聚功能 .18 2.2.1 VB（虚拟网桥） .18 2.2.2 强大的汇聚能力 .20 2.2.3 生成树协议 STP/RSTP .20 2.2.4 组播协议 IGMP Snooping .21 2.3 环路封装 .23 2.3.1 MPLS 标签技术 .23 2.3.2 Stackable vlan 标签技术 .23 2.4 业务封装和映射 .24 2.4.1 封装协议 .24 2.4.2 虚级联及映射 .24 2.4.3 LCAS（链路容量调整方案） .25 MSTP设备以太业务解决方案白皮书 V1.0 3 3 3 组组网网及及应应用用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 27 7 3.1 以太专线业务 EPL .27 3.2 以太虚拟专线业务 EVPL .29 3.3 EPLn（即 EPLAN）以太专用本地网.30 3.4 EVPLn（即 EVPLAN）以太虚拟专用本地网.31 4 4 相相关关技技术术背背景景知知识识介介绍绍 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 34 4 4.1 NP（网络处理器） .34 4.2 GFP（通用成帧规程） .35 4.3 LCAS（链路容量调整方案） .38 4.4 MPLS（多协议标记转换） .39 4.5 STP（生成树协议） .41 4.6 IGMP Snooping（组播） .42 4.7 CAR（承诺接入速率） .43 MSTP设备以太业务解决方案白皮书 V1.0 4 图图目目录录 图 1 以太网端到端解决方案 .8 图 2 以太业务处理流程 .9 图 3 CAR 实现优先级分类 .13 图 4 CAR 功能应用图示 .14 图 5 LPT 应用示意图 .15 图 6 用户域隔离示例 .16 图 7 通道共享应用示例 .17 图 8 流控示例 .18 图 9 以太交换应用示例 .19 图 10 以太网单板业务汇聚能力 .20 图 11 STP 协议应用示例 .21 图 12 视频点播示例 .23 图 13 STACK VLAN 的网络调度模型 .24 图 14 LCAS 的保护功能 .26 图 15 某地大客户专线业务 .28 图 16 城域网中的 EPL 透传业务 .28 图 17 专线上网共享带宽 .29 图 18 通道共享微观图示 .29 图 19 单站传送带宽共享 .30 图 20 大学校园网示例 .31 图 21 共享以太专网应用示例 .31 图 22 虚拟网桥实现逻辑连接 .32 图 23 多站共享传输带宽示例 .32 图 24 GFP 帧结构 .35 图 25 GFP 与传送信道和用户信号之间的关系.36 图 26 未使用 STP 协议的网络连接 .41 图 27 启动 STP 协议后的网络连接 .42 MSTP设备以太业务解决方案白皮书 V1.0 5 图 28 CAR 实现端到端传送 QOS 的连接 .44 图 29 CAR 的算法流程 .45 MSTP设备以太业务解决方案白皮书 V1.0 6 缩略语清单缩略语清单 List of abbreviations A Ab bb br re ev vi ia at ti io on ns s 缩缩略略语语 F Fu ul ll l s sp pe el ll li in ng g 英英文文全全名名C Ch hi in ne es se e e ex xp pl la an na at ti io on n 中中文文解解释释 CARCommitted Access Rate 承诺接入速率 EOSEthernet Over SDH SDH承载以太网数据包 EPLEthernet Private Line 以太专线 EVPLEthernet Virtual Private Line 以太虚拟专线 EPLn/EPLANEthernet Private LAN 以太专网 EVPLn/EVPLANEthernet Virtual Private LAN 以太虚拟专网 GFPGeneric Framing Procedure 通用成帧规程 IGMPInternet Group Management Protocol 因特网组管理协议 LAPSLink Access Procedure-SDH SDH的链路接入规程 LCASLink Capacity Adjustment Scheme 链路容量调整规程 LPTLink State Pass Throught 链路状态穿通 MPLSMulti-Protocol Label Switch 多协议标记交换 NPNetwork Processor 网络处理器 PProvider 接入服务提供商核心网络的端口 PEProvider Edge 接入服务提供商边缘网络的端口 RSTPRapid Spanning Tree Protocol 快速生成树协议 VBVitrual Bridge 虚拟网桥 VCGVirtual Concatenation Group 虚拟连接组 VC TrunkVirtual Container Trunk 虚拟容器通道（由 多个VC捆绑在一 起构成的逻辑通道 ） VPNVitual Private Network 虚拟专用网 MSTP设备以太业务解决方案白皮书 V1.0 7 1.1. 概述概述 在城域数据业务的迅速发展过程中，数据业务的传送技术和设备， 运营商和设 备商一直在不段地探讨、争论和研究的。在这过程中，基于SDH 的多业务传送设备 MSTP 逐渐成为城域传送网的最主流技术。近两年来，各主要设备厂商在MSTP 设备 上不断推出新功能，满足了对2 层交换、 ATM 处理的要求。 而在 MSTP 的新功能规格中，以太网业务对MSTP 设备形态影响最大，对以太网 业务接入、传送和调度的技术 发展最多 ，也是备受争议的。以太网业务有很好的应用 发展前景，原因有三： 1、大部分用户局域网设备上行接口都会提供FE。2、灵活性 好，带宽调整方便，作为FE 接口，可以从 64K 增加到 100M，而不需要更换用户端、 局端设备和线缆资源。 3、性价比好，易用：可以充分利用现有的双绞线铜缆资源， 不用重新铺设线路，远距离接入也可以利用光纤。 所以 MSTP 最重要的特性是以太网业务的处理。按照实现技术划分，MSTP 上以 太网功能可以分为透传、二层交换，环网等。 透传：最简单的一种，对于客户端的以太网信号不做任何二层处理，直接将数据 包封装到 SDH 的 VC 容器中。由于功能相对简单，成本也是各类实现技术中最低的。 二层交换：利用 IEEE 802.1D 透明网桥的算法，根据数据包的MAC 地址，实现 以太网接口侧不同以太网端口与系统侧不同VC 容器之间的包交换，当然也可以根据 IEEE 802.1Q 的 VLAN Tag 对数据包交换。同时可利用生成树协议（STP）实现对于 以太网业务的二层保护。 环网技术：利用 SDH 的 VC 容器作为虚拟环路，实现所有环路节点带宽动态分配、 共享。通常意义上的说，环网技术应是二层交换的一种特殊应用，部分MSTP 设备 也利用二层交换实现了简单的以太环网，但这种方式的缺点是无法保证环路各个节点 带宽的公平接入，对于环路业务的QoS 也无法实现端到端的保证。针对这一问题，有 的 MSTP 设备采用了内置 RPR 技术，在 SDH 环网上开辟 VC 通道作为 RPR 虚拟环路。 华为公司的 Metro 系列设备支持内置 RPR 技术。 以以太网互联互通为重要标志，华为公司Metro 系列的 MSTP 设备以太业务处理 板（透传和二层交换功能）的技术发展经历了两个阶段。 第一阶段：早在 1999 年底，华为公司已经发现了SDH 设备传送以太网业务需求， 而当时的 MSTP 行业标准还在讨论、制定中，对于以太网到SDH VC 的封装格式并没 MSTP设备以太业务解决方案白皮书 V1.0 8 有严格限定。华为公司采用MLPPP 实现以太网业务的接入，在以太网业务量不是很 大的情况下，很好地满足了运营商的需求。 在第一阶段，由于各个厂家采用的封装协议不一致，不同厂家互通只能通过以 太网接口直接互联，即业务落地互通。华为公司采用了虚级联技术，保证VC 颗粒 穿越其他厂家 SDH 设备的无关性 。 第二阶段：随着 GFP、LCAS、VC 技术的标准化，以及运营商对不同设备商的以太 网封装格式互联互通的推动， MSTP 设备的以太网业务处理单板的实现技术开始趋于 标准化，标准化的结果使得GE 或 FE 以太网业务不仅可以跨越不同厂商的SDH 网络， 而且不再需要两端的 SDH 设备为同一厂家的，不同厂商设备组成的SDH 网络对于以 太网业务将成为透明通道，为更大范围的组织二层网络提供了基础。华为新型以太 网业务处理板采用了 GFP、LCAS、VC 技术，并支持丰富的二层特性。 MEF 论坛一直在推动 Metro Ethernet 业务的应用和发展， ITU SG15 小组在 2002 年 10 月开始进行 EOS 标准体系的建设。这些工作将会进一步推动MSTP 设备以 太网业务的技术实现、网络建设和市场应用。华为公司也在积极参与EOS 标准体系 的讨论、制定中。 EOS 的标准也在 Metro 系列传送设备上逐步体现。 华为新型以太网业务处理板能够实现从接入层、汇聚层到核心层的点对点业务、 点对多点业务以及 L2 VPN 的端到端解决方案。 如图 1 所示。 图图 1 以以太太网网端端到到端端解解决决方方案案 MSTP设备以太业务解决方案白皮书 V1.0 9 总的说来， 新型以太网板 主要在如下几个方面 有了很大的发展 ： 1、适于各厂家设备的互连互通：新以太网单板 采用符合 ITU-T G.7041 的 GFP 协议对数据包进行封装。 相对于以往的 PPP 和 LAPS，GFP 协议标准 化程度更高，更有利于各厂家的互连互通，提高城域组网的灵活性； 2、灵活多样的映射颗粒：新以太网单板支持 VC12/VC3/VC4 三种级别的映射颗粒， 并且，映射到同一 VC Trunk 中的 VC 个数可调，带宽分配灵活，提高了带宽 利用率； 3、应用 LCAS 技术提高虚级联功能的健壮性：在虚级联技术的加入 LCAS 功能， 可以通过网管系统实时地对系统容量进行配置，增加或减少参与虚级联 VC 的 数目，以改变业务的承载带宽，并且在变化过程中对承载的业务不会造成损 伤； 4、多方向汇聚功能：端口汇聚能力越强，系统组网能力越强。华为公司新型以 太网板具有强大的汇聚能力，能实现FE到GE、FE到FE的业务汇聚，充分节省 业务端口，减轻汇聚节点的端口压力； 5、独特的用户域隔离机制：对不同的用户划分独立的VB，提供二层交换时更可 靠灵活的用户安全保证；通过二层标签技术，实现多个用户共享传输通道 （vc trunk）和不同用户相同vlan标签数据的双重隔离。 新型以太网数据 处理板提供对 GE 和 FE 信号的接入、透传 和二层交换 。业务处 理流程见下图。其中的各个环节根据用户所需的功能可选。 图图 2 2 以以太太业业务务处处理理流流程程 1、以太业务端口 ： GE 和 FE 以太网业务的接入，接口类型可光、可电； MSTP设备以太业务解决方案白皮书 V1.0 10 采用以太光接口技术，实现FE 以太光口拉远至 15 公里，GE 拉远至 70 公里；通过 EVDSL 技术可利用普通双绞线将FE 信号拉远至 1.5 公 里。 2、业务处理能力： 用户安全性隔离：支持二层交换转发用户vlan 内部广播、多播（本 地端口和 SDH 上行 VC-TRUNK 号之间），保证不同用户和vlan 两级数 据隔离； 提供 CAR 功能：限制突发数据流， 带宽的调整颗粒最小为 64Kbps； 提供 LPT 链路状态穿通功能； 支持 ITU-T G.ethsrv 中规定的四种以太业务： EPL、EVPL、EPLAN 和 EVPLAN； 对用户侧 FE 端口支持符合 IEEE802.3x 的流控功能， 提供 XON/XOFF 和耗尽型两种流控方式； 最大支持 9600 字节的 JUMBO 帧； 以太差分服务 支持两级 COS，划分机制有三种：基于802.1p 的 “pri”域划分、基于 802.1q 的 vlan_ID 划分和基于带宽的划分。用户 可利用网管进行选择和设置 ； 3、VLAN 路由和二层交换 /汇聚能力 ： 支持 vlan 标签透传，实现透传业务； 能够进行 MAC 地址表自学习、表项更新， MAC 源/宿地址过滤功能； 强大的业务汇聚能力：单板提供FE 到 GE；FE 到 FE；GE 到 GE 的业务 汇聚； 支持生成树协议 STP 和快速生成树协议 RSTP； 支持组播和广播：并实现广播报文抑制功能； 支持基于源 /宿 MAC 地址的过滤， 禁用失效的 mac 地址，即通常所说的 “黑名单功能 ”； 4、环路控制 ： 通过 MPLS 标签技术，实现通道共享，可提供VPN 业务； 支持 vlan 嵌套（即 Q in Q，也称为 VMAN 技术）， 支持 Stackable MSTP设备以太业务解决方案白皮书 V1.0 11 vlan 的添加、去除 和转换， 突破 vlan 标签数目的限制，保证更为安全 可靠的用户隔离； 5、封装和映射： 支持 LAPS/GFP/PPP(HDLC)三种协议对数据进行 封装/解封； 支持基于 VC4、VC3 和 VC12 级别的虚级联 ； 支持 LCAS 协议，实现虚级联链路容量调整 。 MSTP设备以太业务解决方案白皮书 V1.0 12 2.2. 主要技术特点分析主要技术特点分析 新型以太单板的透传和二层交换功能均采用 NP 实现。NP 的主要特点在于可编 程相对于以太网交换芯片可配置、 高性能为包处理而优化 ，对部分处理速 度要求特别高的功能 ,采用硬件实现 ,从而提高了处理性能 。目前业界几乎所有功能 丰富的路由器均由 NP 实现，主要原因在于数据网络设备具有新业务/新特性不断涌 现,与之相应地 ,新协议/新的标准也不断形成。 NP 解决方案 具有如下 优势： 业务提供的多样性：专线业务和 LAN 服务同时提供； 数据的安全性：通过虚拟网桥实现用户数据的隔离； 强大的服务能力：通过二层标签扩展vlan 的个数； 灵活的 Qos 功能：除了用适当的流量整形和输出调度来保证QoS 外，数据 帧还可以打上标记以被网络中其他设备作快速处理（例如802.lp/IP TOS）； 快速的业务 响应能：具有完全的编程能力和简单的编程模型，通过软件在 线升级增加新功能， 推动产品不断地更新换代， 实现新业务快速响应， 迅 速满足用户需求。 相对于 NP， LanSwitch 芯片一般 用作局域网设备网桥 ，所以它是为局域网设计 的，大部分 lanswitch 芯片不能满足 城域网的全部要求 。目前主要应用在低端的家 庭或 LAN 应用中的交换机中 。主要的特点是 :芯片价格低廉 ,技术门槛低 。 LanSwitch 芯片解决方案的缺点如下： 不能同时实现专线业务要求的 “用户隔离 ”和“透明性”：专用交换芯片 通常只能使用 vlan 做用户的隔离， 不能够实现透明性 （即用户不能自由设 置自己的数据设备），因为此时限制了用户对 vlan 的使用； 安全性差 ：用户通过设定 vlan 值就能侵入其它用户的 “城域虚拟网络 ” ； vlan 数目不能扩展； 不能提供通道共享技术 ：不能提供标签嵌套 。 2 2. .1 1 业业务务处处理理 2.1.1 CAR（承诺接入速率） 1、技术原理： CAR 技术的实现采用令牌桶算法， 如果令牌桶中有足够的令牌可以用来发送报文， MSTP设备以太业务解决方案白皮书 V1.0 13 则报文可以通过，可以被继续发送下去。同时，令牌桶中的令牌量按报文消耗的令牌 数做相应的减少。如果令牌桶中的令牌不满足报文的发送条件，则报文被丢弃。这样， 就可以对某类报文的流量进行控制。令牌桶的大小和其中令牌的生成速率可由用户进 行设置。 2、功能介绍： CAR 是 IP 网络中重要而有效的带宽管理方式。通常在网络的边沿接口处，通过 CAR 的配置，控制 IP 流量以特定的速率进出网络，从而有利于网络的营运商更好地经 营网络，提供有保障的网络服务质量（QoS） 。 新型以太单板的 CAR 功能提供 QoS 的功能包括流速限制、报文的分类和优先级分 类，能够控制用户专线接入带宽 ,使运营商可以基于带宽速率进行计费。 1、报文分类：基于 端口和端口 + vlan 对报文进行分类， 将超出速率的数据包 降级，未超出速率限制的设置较高的优先级，实现对用户接入数据流的区别对待。 2、流速限制：通过流速限制可实现带宽管理，在网络边缘的接口限制进出网络的 数据流量。低于规定速率参数的那部分数据可以被发送，超出的则被丢弃或改用较低 的优先级发送。 3、优先级分类： 可以允许运营商将网络分配多个优先级别，或者是不同的服务 类型，对于共同租用同一个通道的不同用户，保证每个用户的基本通信带宽。带宽 调整的粒度是 64Kbps，支持 CIR、PIR、MBS 参数的配置。 CAR 将接入带宽分为允许 带宽和超出带宽：允许带宽优先级为高；超出带宽优先级为低。 图图 3 3 C CA AR R 实实现现优优先先级级分分类类 例如，当报文符合流量特性的时候，可以设置报文的优先级为5，当报文不符 MSTP设备以太业务解决方案白皮书 V1.0 14 合流量特性的时候，可以丢弃，也可以设置报文的优先级为1 并继续进行发送。这 样，后续的处理可以尽量保证不丢弃优先级为5 的报文，在网络不拥塞的情况下， 也发送优先级为 1 的报文，当网络拥塞时，首先丢弃优先级为1 的报文，然后才丢 弃优先级为 5 的报文。 3、应用举例： 图图 4 4 C CA AR R 功功能能应应用用图图示示 如上图所示： 通过 CAR 功能可设定各个用户带宽的CIR（保证通过的带宽）和 MBS（最大允许的突发带宽）。这样，用户业务中小于 CIR 的部分优先级为高，保证 通过；大于 CIR 而小于 MBS 的部分优先级为低，视网络情况尽力保证通过；大于 MBS 的部分则不能通过 。 2.1.2 LPT（链路状态穿通） 1、技术原理： 实现链路状态穿通主要用于存在备用路由的情况，通过将链路状态穿通，可以将整个 端到端通道的连通性反映在网口的LINK状态上（UP/DOWN），使得两端的设备快速切换到备 用路由。 2、功能介绍： 新型以太单板可以通过对网络进行定时监测，获得当前以太网网络状况，对由于 对端设备、本单板、网线、人为等原因引起的以太网端口连接状态的变化（由Up 变为 Down 或由 Down 变为 Up） ，借助 LPT 功能，完成两端设备路由的快速切换。这样， 用户从用户侧设备看与网线直连是一样的，数据设备可以通过网口连接的SDH 设备 迅速感知通道的连通性，并做出相应的反映。 3、应用举例： MSTP设备以太业务解决方案白皮书 V1.0 15 图图 5 5 L LP PT T 应应用用示示意意图图 上图中的 RS-A 与 RS-B 之间有两个传输通道，其中以传输作为主传输通道，以微 波作为备用传输通道。在一般情况下，业务从主通道进行传输，当路由器RS-A 与 以太网板 之间的连接出现问题，如以太网线被意外拔掉，这时与RS-A 对接的以太 网板接口将产生 LINK-DOWN 信息，该信息将穿通传输网络到与RS-B 对接的以太网 板，此以太网板 得到穿通过来的信息后采取将与RS-B 对接的以太网端口 LINK- DOWN 的方式，即不再发 LINK 信号给 RS-B 的对接以太网口，通知 RS-B 主通道出了 问题，则 RS-A 与 RS-B 的业务都倒换到备用通道上去。 2.1.3 L2 VPN 2.1.3.1 独特的用户域隔离 1、技术原理： 新型以太单板通过虚拟网桥 VB 来实现用户域的划分，每个用户有独立的VB。 在用户使用单板时首先要创建VB，此时可以由用户分配或系统自动生成一个 VBID，这个 VBID 只在单板内部使用， 没有作为标签进入通道，不会加到报文中，这 样在单板内部实现二层标签隔离。 然后再把该用户使用的端口挂接到此VB 上。两 个用户不能同属于一个 VB，不同的 VB 之间不能互通，从而实现了用户隔离。 2、功能介绍： 通过 VB 实现用户域的划分，使各个用户可独立地进行vlan 的划分，不同用户 的相同 vlan 不能互通，从而保障 TLS 透明局域网优质传送。 3.应用举例 ： MSTP设备以太业务解决方案白皮书 V1.0 16 图图 6 6 用用户户域域隔隔离离示示例例 如图 6，不同的两个用户 User1 和 User2 属于不同的 VB，可以同时划分 vlan1 而相互间的业务不会互通。这样，用户可以任意设置自己的设备，而不存在任何限制， 混合传输提供给用户的是用户自己可以管理的一个虚拟的城域网络。用户可以根据自 己的需要和预算将这个城域网络建设成为一个二层的或三层的网络，更利于保障专线 用户的数据安全性。显然对用户来说，一个二层的网络可以减少数据设备的成本和管 理维护的成本。 2.1.3.2 MPLS标签技术实现业务传送连接的三层隔离 1、技术原理 虚拟专用网 VPN 指的是依靠 ISP（Internet 服务提供商）和其它 NSP（网络服 务提供商），在公用网络中建立专用的数据通信网络的技术。在虚拟专用网中，任意 两个节点之间的连接并没有传统专网所需的端到端的物理链路，而是利用某种公众网 的资源动态组成的。 IETF 草案理解基于 IP 的 VPN 为：“使用 IP 机制仿真出一个私 有的广域网 ”是通过私有的隧道技术在公共数据网络上仿真一条点到点的专线技术。 当不同用户的业务流通过VB 基于 vlanmac 地址区分开以后，将被加上MPLS 标签，然后再映射到 vc trunk 中。该标签的作用有两个： a、多个 VB 的业务映射进 同一 vc trunk 时，区分不同用户的业务流； b、同一个 VB 相同 vlan 的业务映射进 MSTP设备以太业务解决方案白皮书 V1.0 17 同一 vc trunk 时区分不同的业务流。 这样通过 MPLS 标签技术，建立起端到端的标签交换通道，也就是实现了通过私 有的隧道技术在公共数据网络上仿真出点到点的业务专线连接，从而实现了VPN 网络。 2、功能介绍： 通过二层的 MPLS 标签技术，可使业务传送连接具有vc trunkvlanvman 三 重隔离，提高业务传送的灵活性和安全性。 3、应用举例： 图图 7 通通道道共共享享应应用用示示例例 上图中，运营网络中心节点的端口属性为P（Provider），运营网络边缘节点靠 近用户网络侧的端口属性为PE（Provider Edge）。来自不同用户的数据业务进入传 输设备后，经过 VB，再被不同的二层业务标签标识，进入同一传输通道（vc trunk）进行传送。在接收端，传输设备根据二层标签识别不同的业务，再通过VB 将业务交换到目的地址。显然这样的通道共享有效节省了带宽资源，同时业务流经过 多重标签严格区分，安全可靠。 2.1.4 流控 1、技术原理： 按照 IEEE802.3x 协议，流控有两种方式： XON/XOFF 和耗尽型。 XON/XOFF 机制：利用 PAUSE 帧唤醒功能进行工作的机制。当一方的接收 FIFO 达到高水线的时候，向对端发送PAUSE 帧（以太网目前定义的唯一一 种控制帧） 。PAUSE 帧中带一个时间参数，表示收到PAUSE 帧的一方要停多 MSTP设备以太业务解决方案白皮书 V1.0 18 长时间；如果时间参数不为0，则停止发送数据报文；如果时间参数等于 0，表示收到 PAUSE 帧的一方可以马上发送（唤醒功能） 。 耗尽型流控： 接收到流控帧之后，如果流控时间为 0，则取消流控，允许发送数 据帧，否则，按照流控时间禁止数据报文发送，流控事件结束后，开始发送数据 报文，而不必等待流控时间为 0 的流控帧。 2、功能介绍： 新型以太单板支持 Xon/Xoff、耗尽型两种方式的流控，符合IEEE802.3x 规范， 解决全双工模式下以太网的流量控制。 3、应用举例： 图图 8 8 流流控控示示例例 如图 8 所示：当 METRO-1 收到 5200 发送的流控帧后，首先让本端停止向5200 发送；这样来自 METRO-2 的数据将在 METRO-1 中堆积，当达到 BUFFER 的“高水线” 的时候， METRO-1 向 METRO-2 发送流控帧，格式与 802.3X 中的流控帧相同。 METRO-2 收到来自 METRO-1 的流控帧之后，停止向 METRO-1 发送数据；这样 GSR 的数据将在 METRO-2 中堆积，当达到 BUFFER 的“高水线”的时候， METRO-2 向 GSR 发送流控帧，格式与 802.3X 中的流控帧相同。从而达到使源端停止发送，端 到端实现流控而中间不丢包的目标。 2 2. .2 2 二二层层交交换换和和汇汇聚聚功功能能 2.2.1 VB（虚拟网桥） 1、技术原理： VB 其实是为了管理方便对管理域的一个划分，相当于一个虚拟的L2 Lanswitch。在城域网的应用中， VB 是基于用户划分的。即：每个用户都有自己独立 的 VB，其中包含多个 vlan 标签和 mac 地址。由于各个 VB 之间相互隔离，不同的 VB 可分配相同的 vlan 而互不影响， 而基于 vlan 划分 VB 的 L2 芯片不能区分不同用 MSTP设备以太业务解决方案白皮书 V1.0 19 户的相同 vlan。 2、功能介绍： 华为公司 Metro 设备一个站点的 VB 支持 16KMAC 地址，并且支持 源、宿 MAC 地 址过滤功能。 新型以太单板支持的 VB 规格包括： MAC 地址表的学习、老化和表项更新等，符合IEEE802.1D 桥接功能； 支持二层交换转发功能，支持本地侧交换，SDH 侧交换，支持 16K 的 MAC 地址学习空间； 支持二层交换转发用户 vlan 内部广播、多播（本地端口和SDH 上行 VC- TRUNK 号之间） 。保证不同用户和 vlan 两级数据隔离； 支持基于 VB 的快速生成树（ RSTP）功能，对 BPDU 报文进行识别并上报给 控制平面进行处理； 支持 IGMP Snooping； 支持静态路由转发； 支持广播报文抑制功能； 支持 MAC 地址过滤（黑名单功能）包括（ SA、DA 过滤） ； 支持内嵌 VB 功能，最大 16 个 VB，每个 VB 最大支持 30 逻辑端口； 对用户侧端口支持符合 IEEE802.3x 的流控功能 3、应用举例： 图图 9 9 以以太太交交换换应应用用示示例例 如图 9，每个用户即是一个独立的VB，就像一个个 Lanswitch，完成相互间的 业务传送和交换： MSTP设备以太业务解决方案白皮书 V1.0 20 实现用户域区分，可实现多个虚拟二层交换； 支持生成树协议（ 802.1d）优化二层环网拓扑 ； 基于 vlanID，IP Priority 设置 QOS 优先级，提供差分化服务 ； 支持 IGMP SNOOPING 开展组播业务 。 2.2.2 强大的汇聚能力 华为 Metro 产品以太网单板可实现 nFE- FE、nFE - GE、nGE- GE， 组网能力强。 图图 1 10 0 以以太太网网 单单板板业业务务汇汇聚聚能能力力 2.2.3 生成树协议 STP/RSTP 1、技术原理： STP 的基本思想就是生成 “一棵树” ，树的根是一个称为根桥的交换机，根据设 置不同，不同的交换机会被选为根桥，但任意时刻只能有一个根桥。由根桥开始，逐 级形成一棵树，根桥定时发送配置报文，非根桥接收配置报文并转发，如果某台交换 机能够从两个以上的端口接收到配置报文，则说明从该交换机到根有不止一条路径， 便构成了循环回路，此时交换机根据端口的配置选出一个端口并把其他的端口阻塞， 消除循环。当某个端口长时间不能接收到配置报文的时候，交换机认为端口的配置超 时，网络拓扑可能已经改变，此时重新计算网络拓扑，重新生成一棵树。 MSTP设备以太业务解决方案白皮书 V1.0 21 2、功能介绍： 生成树协议最主要的应用是为了避免局域网中的网络环回，解决成环以太网网络 的“广播风暴 ”问题，从某种意义上说是一种网络保护技术，可以消除由于失误或 者意外带来的循环连接。 STP 也提供了为网络提供备份连接的可能，可与SDH 保护 配合构成以太环网的双重保护 。新型以太单板支持符合 IEEE 802.1d 标准的生成树 协议 STP 及 802.1w 规定的快速生成树协议 RSTP，收敛速度可达到 1s。 但是，由于协议机制本身的局限， STP 保护速度慢（即使是 1s 的收敛速度也无 法满足电信级的要求），如果在城域网内部运用STP 技术，用户网络的动荡会引起 运营商网络的动荡而，且SDH 网络本身有比较完善的保护机制，所以城域运营网络可 以对外支持 STP，提供一定的网络保护功能。 3、应用举例： 图图 1 11 1 S ST TP P 协协议议应应用用示示例例 如图 11：启动生成树协议后， 导致循环连接的网桥端口（如果处于活动状态） 将被设置成阻塞状态，这样就可以指定网络拓扑中没有回路的存在。当环网中原有 的以太路由发生故障，即 主数据链路失效时 ，处于阻塞状态的网桥 被激活，于是为 网间网提供了一条新的路径。 2.2.4 组播协议 IGMP Snooping 1、技术原理： IGMP 组播协议通过对组播报文的检视，获得网络上各有效端口对组播业务的需 求，并据此对各组播业务进行转发，可以有效的减少广播包。如果不对组播报文进行 特殊处理，组播报文将被丢弃；如果对组播业务直接采用广播的方式，将导致带宽 的浪费。 IGMP 协议处在三层，完成的功能为管理整个 IGMP 协议的执行，包括发出查询报 MSTP设备以太业务解决方案白皮书 V1.0 22 文以及路由器之间的协商、组播表项的维护等操作。而 MSTP 设备处在二层，以太网单板实 现的是 IGMP Snooping，即 IGMP 协议侦听功能，完成的功能为将三层的 IGMP 报文转化为 二层可以识别的协议，包括侦听三层的 IP 报文，转化为二层地址并在二层进行转发以及在 交换机内部维护组播表等操作。由此可以看出，三层的 IGMP 包括了主动发出查询报文进行 管理等功能，二层的 SNOOPING 包括被动的侦听、IP 报文转化为 mac 报文、表项维护等功 能。 新型以太单板的端口存在 PE（接入服务提供商边缘网络的端口）和P（接入服 务提供商核心网络的端口）属性，如果组网时，端口的连接是PE 属性，则 通过 IGMP 报文中的多播组 ID 来记录用户的端口，将对应ID 的多播组业务发到对应的 ID 的用户端口。需要特别指出的是，此时在单板内部，以太网端口与VC TRUNK 处 于等同的地位，多播组的成员可能是以太网端口，也可能是VC TRUNK，这样从 VC TRUNK 下到新型以太单板上的组播业务有可能发到对应的以太网端口，也有可能发到 另一个 VC TRUNK。 如果组网采用 P 属性端口连接，则由于 P 属性端口之间存在一个 MESH 结构， 组播/广播的报文的转发有限制：只能转发到PE 属性端口去，不能再转发到P 属性 端口，否则会因为 MESH 结构的环路存在，导致网络出现广播风暴的问题。 2、功能介绍： IGMP 组播协议解决多个用户访问同一数据源时的流量问题，能保证多媒体业务占 用网络的最小带宽。 以太组播能根据组成员的加入、离开而动态地创建、维护和删除 组播地址表。此时，组播帧依据各自的组播地址表进行转发。 3、应用举例： 例如视频点播，如图 12，三个用户访问一个视频源，如果为一个用户创建一个 视频流，则中间转发结点必然会出现带宽不够的情况。解决方法是只建立一个视频流， 在转发结点将数据复制多份送到用户。 MSTP设备以太业务解决方案白皮书 V1.0 23 图图 1 12 2 视视频频点点播播示示例例 2 2. .3 3 环环路路封封装装 2.3.1 MPLS标签技术 新型以太网板支持 Martini 格式的 MPLS 标签技术，具体参见 2.1.3.2 部分。 2.3.2 Stackable vlan标签技术 1、技术原理： 对于一个带了 vlan 标识的报文，是指在原来的以太网帧头中的源地址后增加了 一个 4 字节的 802.1Q 帧头。但是按照 802.1Q 的标准定义，最多支持 4096 个 vlan。因此，当一个局域网有超过4K 个用户需要分配 vlan ID 的时候，会出现数量 不足的问题。因此，当有超过4096 个 vlan 需求的时候，需要采用 vlan 嵌套技术 进行扩展。 2、功能介绍： 新型以太单板除了支持通过 MPLS 标签实现业务的隔离之外，还支持通过 Stackable vlan 来实现：对以太网数据报文进行重新添加vlan 标签，而不管报文 中原来是否带有 vlan 标签。通过这个后添加的vlan 标签，在不同用户使用相同的 VC-TRUNK 通道传送数据业务时能 够起到用户隔离的作用。同时，也可以根据用户的 需要，在报文从以太网端口传出后还携带Stackable vlan。Stackable vlan 技术实现 了用户 vlan 的扩展和隔离，突破了 vlan 数目的限制，使得用户数据更安全可靠。 3、应用举例： 在 IP DSLAM 应用中， VLAN 业务主要应用于以下两个方面： MSTP设备以太业务解决方案白皮书 V1.0 24 为了安全隔离用户，宽带号码、实现账号与端口绑定、IPMAC端口绑定功 能等等解决方案中，都要求唯一标记和识别用户，此时可能针对一个用户的不同业务 （包括视频、话音、上网等）分配不同的VLANID。 专线业务中的用户分配私有VLANID。 如果只采用一层 VLAN 标签，这些给运营带来诸多问题，表现最为突出的就是 VLAN ID 数目瓶颈问题和 VLAN 调度管理问题 。于是， Stackable vlan（Q in Q） 成为一种解决方案。 在 802.1Q VLAN 包上另外增加一个甚至多个私有标签，从而获得 可扩展性。 即在原有用户数据中的 vlan 标签之外再添加一个标签，实现唯一标记和 识别用户，区分同一 vc 通道中的不同用户或者同一用户的不同业务。网络调度模 型如下图 13 所示。 图图 13 stack vlan 的的网网络络调调度度模模型型 2 2. .4 4 业业务务封封装装和和映映射射 2.4.1 封装协议 新型以太单板支持 GFP/LAPS/PPP 三种封装协议， 用户可以