基于PPPoE撥號的校園網(wǎng)統(tǒng)一部署實(shí)現(xiàn)
隨著師生對網(wǎng)絡(luò)需求不斷增大，校園網(wǎng)在高校的教學(xué)、科研、學(xué)習(xí)、生活中發(fā)揮了越來越多的支撐作用，同時也推動了教育信息化的發(fā)展。為了方便教職工在家屬區(qū)使用校園網(wǎng)，北京師范大學(xué)于2010年開始在校內(nèi)家屬區(qū)45棟家屬樓全部部署了校園網(wǎng)?？紤]到家屬區(qū)用戶以前使用歌華或者聯(lián)通寬帶，采用撥號方式上網(wǎng)，習(xí)慣按帶寬計費(fèi)模式，以及為了家屬區(qū)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)方便，我們在家屬區(qū)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中采用了PPPoE撥號方式上網(wǎng)，而不是通常在校園網(wǎng)內(nèi)采用的以太局域網(wǎng)方式。和校園網(wǎng)以太局域網(wǎng)相比，PPPoE撥號方式簡單，帶寬控制精準(zhǔn)，性價比高。在與現(xiàn)有校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)以及計費(fèi)系統(tǒng)對接時，需要做一些特殊配置，從而保證通過家屬區(qū)方便、快速的訪問校內(nèi)外資源。
PPPoE原理簡介
PPPoE(Point-to-Point Protocol over Ethernet)，以太網(wǎng)上的點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議，是將點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議(PPP)封裝在以太網(wǎng)(Ethernet)框架中的一種網(wǎng)絡(luò)隧道協(xié)議。由于協(xié)議中集成了PPP協(xié)議，所以實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)以太網(wǎng)不能提供的身份驗(yàn)證、加密以及壓縮等功能，也可用于調(diào)制解調(diào)器(cable modem)和數(shù)字用戶線路(DSL)等以以太網(wǎng)協(xié)議向用戶提供接入服務(wù)的協(xié)議體系。
PPPoE建立過程可以分為Discovery階段和PPP 會話階段。Discovery階段是一個無狀態(tài)的階段，該階段主要是選擇接入服務(wù)器，確定所要建立的PPP會話標(biāo)識符Session ID，同時獲得對方點(diǎn)到點(diǎn)的連接信息；PPP會話階段執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的PPP過程。
寬帶接入服務(wù)器(Broadband Remote Access Server，簡稱BRAS)是面向?qū)拵ЬW(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的新型接入網(wǎng)關(guān)，它位于骨干網(wǎng)的邊緣層，用來完成各種寬帶接入方式的寬帶網(wǎng)絡(luò)用戶的接入、認(rèn)證、計費(fèi)、控制、管理的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，是寬帶網(wǎng)絡(luò)可運(yùn)營、可管理的基石。寬帶接入服務(wù)器(BRAS)主要完成兩方面功能，一是網(wǎng)絡(luò)承載功能：負(fù)責(zé)終結(jié)用戶的PPPoE連接、匯聚用戶的流量功能；二是控制實(shí)現(xiàn)功能：與認(rèn)證系統(tǒng)、計費(fèi)系統(tǒng)和客戶管理系統(tǒng)及服務(wù)策略控制系統(tǒng)相配合實(shí)現(xiàn)用戶接入的認(rèn)證、計費(fèi)和管理功能。寬帶接入綜合了IP網(wǎng)絡(luò)核心技術(shù)、AAA技術(shù)、數(shù)據(jù)庫等技術(shù)，軟硬結(jié)合，對進(jìn)入寬帶網(wǎng)絡(luò)的用戶實(shí)施必要的認(rèn)證，訪問權(quán)限控制、服務(wù)質(zhì)量控制、和計費(fèi)。方案既可按時間、流量計費(fèi)，又可作為包月制的技術(shù)保障，對個人用戶實(shí)施帶寬、流量、時長等限制。
校園網(wǎng)、計費(fèi)系統(tǒng)及家屬區(qū)現(xiàn)狀
北京師范大學(xué)校園網(wǎng)以1臺H3C 9508和2臺思科6509為核心，連接了教學(xué)區(qū)各樓宇以及宿舍區(qū)樓宇，并將附中等單位通過光纖接入校園網(wǎng)。校園網(wǎng)出口通過防火墻接入教育網(wǎng)和聯(lián)通、電信。校園網(wǎng)認(rèn)證采用深瀾計費(fèi)系統(tǒng)，將計費(fèi)網(wǎng)關(guān)串聯(lián)在出口主干。校園網(wǎng)出口包括教育網(wǎng)、聯(lián)通、電信三條線路。
教職工家屬區(qū)大部分是通過歌華有線電視網(wǎng)接入互聯(lián)網(wǎng)。由于原網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時間早，面臨設(shè)備老化、掉線等問題，為滿足教職工家屬區(qū)網(wǎng)絡(luò)信息化需求，在進(jìn)行大量的前期調(diào)查和研究工作的基礎(chǔ)上，開始建設(shè)校內(nèi)生活區(qū)網(wǎng)絡(luò)。該區(qū)域中，現(xiàn)有勵耘區(qū)13棟、別墅7棟、老年活動中心、麗澤區(qū)14棟、樂育區(qū)9棟、樂育活動站，總計43棟樓和兩個活動站，都需要接入到校園網(wǎng)中。
圖1 家屬區(qū)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/strong>
基于PPPoE的家屬區(qū)網(wǎng)絡(luò)與校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)和計費(fèi)系統(tǒng)
北京師范大學(xué)家屬區(qū)網(wǎng)絡(luò)以華為MA5200G為BRAS設(shè)備，兩臺華為S5328為家屬區(qū)總匯聚，匯聚各樓的光纖，45臺E328作為樓宇匯聚，190多臺E026作為二層終端接入。
用戶在家屬區(qū)使用普通網(wǎng)線接入家屬區(qū)網(wǎng)絡(luò)，通過PPPoE撥號，在深瀾Radius服務(wù)器上進(jìn)行認(rèn)證，根據(jù)計費(fèi)數(shù)據(jù)庫里用戶的身份進(jìn)行密碼確認(rèn)，認(rèn)證通過后向BRAS設(shè)備下發(fā)IP 分配策略、ACL訪問策略、帶寬策略等。用戶通過與BRAS直連的H3C 9508直接接入校園網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)訪問校園網(wǎng)資源以及通過計費(fèi)系統(tǒng)訪問校外互聯(lián)網(wǎng)資源。
家屬區(qū)用戶根據(jù)用戶類型分為家屬區(qū)教工、家屬區(qū)非教工和家屬區(qū)辦公用戶。其中家屬區(qū)教工用戶可以訪問校內(nèi)所有資源，而家屬區(qū)非教工用戶不能訪問圖書館資源及其他資源；家屬區(qū)辦公用戶可以免費(fèi)訪問國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)。這些策略分別在BRAS設(shè)備和計費(fèi)系統(tǒng)上配置ACL策略實(shí)現(xiàn)。
對應(yīng)計費(fèi)模式，按照現(xiàn)在公網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商習(xí)慣，設(shè)置1Mbps和2Mbps等，收費(fèi)方式主要以校園卡充值和校內(nèi)轉(zhuǎn)賬單充值。校園卡充值系統(tǒng)和計費(fèi)數(shù)據(jù)庫對接，從而實(shí)現(xiàn)家屬區(qū)用戶方便繳費(fèi)充值。
BRAS上Raius配置：
radius-server group radius
radius-server authentication 172.16.*.* 1812 weight 0
radius-server accounting 172.16.*.* 1813 weight 0
radius-server shared-key jsqtest
radius-server class-as-car
radius-server attribute translate
undo radius-server user-name domain-included
家屬區(qū)賬號分配按照樓宇和房間號編排，和用戶所在房間對應(yīng)。家屬區(qū)劃分了4000多個VLAN，每個用戶一個單獨(dú)的VLAN，VLAN與家屬區(qū)用戶接入端口對應(yīng)，并在各樓預(yù)留一定的VLAN。為了賬號使用安全，在計費(fèi)系統(tǒng)里對用戶VLAN進(jìn)行了綁定，每個用戶的賬號只能從自己家的端口VLAN認(rèn)證，即使賬號被盜，也無法在其他樓宇房間使用。
圖2 家屬區(qū)撥號認(rèn)證示意
圖3 家屬區(qū)用戶賬號管理
北師大實(shí)現(xiàn)了基于PPPoE撥號家屬區(qū)網(wǎng)絡(luò)與校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)及計費(fèi)認(rèn)證的統(tǒng)一部署。使用BRAS和普通二層交換機(jī)，成本較低，管理方便，在小區(qū)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中非常適用。同時，我們也看到，基于PPPoE撥號的網(wǎng)絡(luò)存在一些問題，例如對下一代互聯(lián)網(wǎng)IPv6的標(biāo)準(zhǔn)支持不完善；在建設(shè)初期，前期VLAN規(guī)劃比較費(fèi)時；如果需要設(shè)置固定IP比較復(fù)雜；不適合不能進(jìn)行PPPoE撥號的特殊設(shè)備，例如電控終端、校園卡PoS機(jī)商務(wù)網(wǎng)關(guān)等。但隨著PPPoE技術(shù)和設(shè)備的不斷發(fā)展和成熟，網(wǎng)絡(luò)扁平化，三層核心更加集中和強(qiáng)大將是趨勢，既方便管理，也便于維護(hù)。
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