ИССЛЕДОВАНИЕ СЕТИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ FTTH С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОТОКОЛА PPPOE
ИССЛЕДОВАНИЕ СЕТИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ FTTH С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОТОКОЛА PPPOE
Онбосын Мерей Амангелдиулы
магистрант, Академия логистики и транспорта,
Република Казахстан, г. Алматы
Оспанова Нуржамал Акбаевна
доктор PhD, ассоциированный проф., Академия логистики и транспорта,
Република Казахстан, г. Алматы
АННОТАЦИЯ
Сегодня с ростом инфокоммуникационных технологий возрастает роль организации новых решений по обеспечению передачи информации по каналам связи. Сети FTTH подразумевает организацию подключения оптической линии связи со стороны оператора до абонента (физического лица).
В проекте проведена исследовательская работа по внедрению решений FTTH в жилом массиве со стороны оператора связи. Со стороны оператора для авторизации пользователей подразумевается использование протокола PPPoE. Для этого использовано ПО EVE-NG.
Ключевые слова: сети передачи данных, технология оптического доступа FTTH, протокол PPPoE.
1. Введение
Сети передачи данных оптического доступа до домов FTTH способны обеспечить высокие скорости. Для того, чтобы обеспечить безопасность авторизации пользователей и присвоить IP-адресацию пользователям исследуем использование протокола PPPoE.
Актуальность проекта выражается в том, что для клиентов операторов связи наиболее важно качество, надежность, бесперебойный процесс работы и безопасность. В свою очередь операторам необходимо обеспечить экономию адресного пространства и безопасность подключений. Обеспечить высокие скорости, надежность способна технология FTTH за счет оптического подключения, а PPPoE способна обеспечить экономию адресного пространства и авторизацию пользователей. Для того, чтобы обеспечить все эти качественные параметры на высоком уровне проведем исследование этих технологии и протокола.
Цель исследование: изучить качественные параметры сетей передачи данных оптического доступа к жилым массивам с применением протокола PPPoE для авторизации пользователей.
Для того, чтобы выполнить цель исследования, выполним ряд задач:
- провести обзор технологий оптического доступа и протокола PPPoE;
- провести исследование внедрения оптического доступа на сети оператора связи в программном обеспечении GNS3.
Предмет исследования: показать поведение сети при внедрении оптического доступа к домам на основе протокола PPPoE.
Новизна работы: в статье мною проделан комплексный анализ внедрения оптического доступа к жилым массивам со стороны оператора связи в виде организации схемы в программном обеспечении.
2. Литературный обзор
В исследовательской работе использована в большей степени зарубежная литература. Большой объем информации по обзору технологий приведены в книге Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети, издание №2. Также мною использован материал из книги Э. Таненбаум, Д. Уэзеролл «Компьютерные сети», 5 издание. Все расчеты взяты из данного материала.
Для организации настройки использован материал из книги У. Одома CCNA 640-802 Official Cert Library, 3rd Edition, 2011 год. Все этапы конфигурации описаны в данном материале книги. Для исследования использован материал из видео обучения CBT Nuggets. На сайте приведены все данные по настройкам сетей в EVE-NG.
3. Основные аспекты организации сетей оптического доступа с использованием PPPoE
Сети FTTH – это сети оптического доступа, в основе которых лежит организация оптического доступа абонентов к сети. Такие линии связи могут быть организованы на большие расстояния. Это связано с особенностями передачи информации по оптическим линиям связи.
Организация сети оптического доступа FTTH – это дорогостоящее решение за счет того, что стоимость организации такое решения и стоимость самого кабеля очень высокие. Такое решение наиболее перспективно. Технология подразумевает подключение абонентов оптическими волокнами, при чем подключение волокон обеспечивается непосредственно до квартиры или частного дома. В случае частного дома оптоволокно протягивается до подвала или крыши.
Подключение абонентов может различаться в зависимости от типа технологии, которую мы используем для организации сети. В сети PON используются OLT и ONT для организации сети со стороны оператора непосредственно до абонента. Если ядро организовано на основе активной оптической сети, то в сети используются коммутаторы и маршрутизаторы.
Детали подключения FTTx при активной оптической сети и пассивной оптической сети приведены на рисунке 1.
Рисунок 1. Варианты организации сетей FTTx
Из рисунка 1 видно, что в центральном офисе расположено оборудование, которое обеспечит передачу трафика от центрального узла к абонентам. В данном случае оборудование не обязательно расположено в центральном офисе, оно может быть расположено в наиболее удобном месте, чтобы обеспечить полное подключение большого количества абонентов.
На рисунке продемонстрированы 4 технологии подключения до абонентов FTTx: VDSL, ADSL, Ethernet, PON.
Архитектуру сети оптического доступа до домов можно подразделить на следующие топологии:
- топология «Кольцо»;
- топология «Звезда»;
- топология «Дерево».
На рисунке 2 продемонстрирована детальная схема подключения абонентов к сети. Из рисунка видно, каким образом организовано подключение на стороне оператора. Оператору связи предоставляют услуги IP TV, Internet, телефонии. Оператор связи в свою очередь обеспечивает передачу данного трафика в сторону абонентов. Далее из рисунка видно, что подключение организовано к сети через терминалы POS. POS – это сплиттер либо активное оборудование, которое обеспечивает подключение большого количества клиентов FTTx. Разделитель в свою очередь обеспечивает подключение ко всем ONT/ONU, которые установлены в домах.
Рисунок 2. Подключение клиентов по технологии FTTx
В сети FTTH для получения клиентами доступа необходимо обеспечить процесс авторизации и получения IP-адреса клиентами. Чтобы клиенты получили доступ к услугам оператора связи важно обеспечить процесс авторизации. Если обойти этот этап, то о безопасности и экономии адресов можно не задумываться. Чтобы обеспечить процесс авторизации и безопасности допускается настроить протокол PPPoE.
Протокол PPPoE – это модуль соединения между несколькими хостами. Модуль полностью аналогичен архитектуре клиент-сервер. Данный кадр работает на втором уровне модели OSI и обеспечивает обмен фреймами РРР через протокол канального уровня Ethernet. Данный протокол обеспечивает дополнительные параметры безопасности:
- аутентификация;
- сжатие данных;
- шифрование.
Формат кадров РРРоЕ – 1492 байт, этот объем меньше обычного кадра Ethernet объемом 1500 байт.
PPPoE – это протокол туннелирования, который обеспечивает конфигурацию адреса сетевого уровня модели OSI, а также и другие протоколы. Все эти параметры могут быть настроены на РРР.
На рисунке 3 продемонстрирован принцип работы протокола PPPoE.
Рисунок 3. Принцип работы протокола PPPoE
Процесс установления PPPoE соединения осуществляется в трех этапах:
1. Процесс инициации соединения PPPoE между сервером данного протокола и клиентом (оборудованием абонента);
2. Процесс создания подключения через протокол LCP, в результате соединения происходит согласование таких важных характеристик, как аутентификация, шифрование, сжатие информации;
3. На заключительном этапе происходит аутентификация оборудования клиента на базе протокола аутентификации CHAP. На данном этапе могут быть использованы и другие протоколы, такие как EAP. Данный протокол предусматривает использование расширяемого протокола авторизации. Процесс обмена адресами сетевого уровня осуществляется именно на данном уровне. Клиент получает адрес с помощью протокола IPCP. После всех этих трех этапов установления соединения устанавливается связь между абонентом и сетью оператора.
4. Исследование сети передачи данных в программе GNS3
Для проведения исследования составим небольшую сеть со стороны оператора связи в сторону абонентов в программе GNS3.
На рисунке 4 продемонстрирована небольшая сеть FTTH.
Рисунок 4. Сеть FTTH от оборудования оператора до клиента
Облако ISP и роутер PPPoE Server – это сторона оператора связи. Оператор связи организует подключение к оборудованию клиента на основе протокола состояния канала OSPF. Для связи роутеров абонента и оператора используется адресация 10.1.3.0/30. Вся адресация клиента может быть сообщена через протокол динамической маршрутизации OSPF.
Сеть клиентской части настроены, адреса сети сообщаются оператору связи через протокол OSPF. Для того, чтобы компьютеры могли получить адреса, они проходят этапы аутентификации и авторизации, после чего абонентом могут быть получены адреса сетевого уровня.
Для того, чтобы абоненты могли получить адреса, они должны пройти все эти 3 этапа установки PPPoE.
Как видно из настроенной схемы сети, абонентами получены адреса 192.168.16.1 и 192.168.16.2 через протокол PPPoE. Проверим связь со стороны оператора связи до адресов, полученными клиентами. Такая проверка продемонстрирована на рисунке 5.
Рисунок 5. Проверка соединения абонентов с адресами 192.168.16.1 и 192.168.16.2 и оператора связи
Результат исследования.
После того, как связь установлена, можно сделать вывод, что клиенты могут получить доступ к ресурсам Интернета.
Из преимуществ сети можно выделить следующие моменты:
- оптическая сеть способна обеспечить подключение на большие расстояние, что очень удобно для частного сектора, но также и способно обеспечить больший уровень качества и надежности. Такие характеристики не способен обеспечить любое другое решение. Поэтому за сетями FTTx большое будущее.
- протокол PPPoE способен обеспечить большой уровень защиты авторизованных данных и экономию адресного пространства. Это не способно обеспечить подключение по типу P2P.
Список литературы:
- В. Олифер, Н. Олифер, Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. Юбилейное 6 издание, - 2021 год.
- Э. Таненбаум, Д. Уэзеролл "Компьютерные сети" 5-е изд. – 2016.
- Уэнделл Одом - Официальное руководство Cisco по подготовке к сертификационным экзаменам CCNA ICND2 200-101. Маршрутизация и коммутация, - 2015.
- Д. Куроуз, К. Росс "Компьютерные сети. Нисходящий подход" - 2016.
- «Основы GPON», Huawei Technologies Co, Ltd Huawei Confidential, 2007
- Online IT Training Videos, IT Certification Training | CBT Nuggets – Сайт по подготовке и повышению квалификации IT-специалистов.