基于PPPoE撥號(hào)的校園網(wǎng)統(tǒng)一部署實(shí)現(xiàn)

隨著師生對(duì)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(lái)越多的支撐作用，同時(shí)也推動(dòng)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(kāi)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(hào)方式上網(wǎng)，習(xí)慣按帶寬計(jì)費(fèi)模式，以及為了家屬區(qū)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)方便，我們?cè)诩覍賲^(qū)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中采用了PPPoE撥號(hào)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(hào)方式簡(jiǎn)單，帶寬控制精準(zhǔn)，性價(jià)比高。在與現(xiàn)有校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)以及計(jì)費(fèi)系統(tǒng)對(duì)接時(shí)，需要做一些特殊配置，從而保證通過(guò)家屬區(qū)方便、快速的訪問(wèn)校內(nèi)外資源。

PPPoE原理簡(jiǎn)介

PPPoE(Point-to-Point Protocol over Ethernet)，以太網(wǎng)上的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議，是將點(diǎn)對(duì)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(guò)程可以分為Discovery階段和PPP 會(huì)話階段。Discovery階段是一個(gè)無(wú)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(huì)話標(biāo)識(shí)符Session ID，同時(shí)獲得對(duì)方點(diǎn)到點(diǎn)的連接信息；PPP會(huì)話階段執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的PPP過(guò)程。

寬帶接入服務(wù)器(Broadband Remote Access Server，簡(jiǎn)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(lái)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(jì)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(yíng)、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(jì)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(jì)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(kù)等技術(shù)，軟硬結(jié)合，對(duì)進(jìn)入寬帶網(wǎng)絡(luò)的用戶實(shí)施必要的認(rèn)證，訪問(wèn)權(quán)限控制、服務(wù)質(zhì)量控制、和計(jì)費(fèi)。方案既可按時(shí)間、流量計(jì)費(fèi)，又可作為包月制的技術(shù)保障，對(duì)個(gè)人用戶實(shí)施帶寬、流量、時(shí)長(zhǎng)等限制。

校園網(wǎng)、計(jì)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(tái)H3C 9508和2臺(tái)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(guò)光纖接入校園網(wǎng)。校園網(wǎng)出口通過(guò)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(jì)費(fèi)系統(tǒng)，將計(jì)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(guò)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(shí)間早，面臨設(shè)備老化、掉線等問(wèn)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(kāi)始建設(shè)校內(nèi)生活區(qū)網(wǎng)絡(luò)。該區(qū)域中，現(xiàn)有勵(lì)耘區(qū)13棟、別墅7棟、老年活動(dòng)中心、麗澤區(qū)14棟、樂(lè)育區(qū)9棟、樂(lè)育活動(dòng)站，總計(jì)43棟樓和兩個(gè)活動(dòng)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(jì)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(tái)華為S5328為家屬區(qū)總匯聚，匯聚各樓的光纖，45臺(tái)E328作為樓宇匯聚，190多臺(tái)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(guò)PPPoE撥號(hào)，在深瀾Radius服務(wù)器上進(jìn)行認(rèn)證，根據(jù)計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)庫(kù)里用戶的身份進(jìn)行密碼確認(rèn)，認(rèn)證通過(guò)后向BRAS設(shè)備下發(fā)IP 分配策略、ACL訪問(wèn)策略、帶寬策略等。用戶通過(guò)與BRAS直連的H3C 9508直接接入校園網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)校園網(wǎng)資源以及通過(guò)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)訪問(wèn)校外互聯(lián)網(wǎng)資源。

家屬區(qū)用戶根據(jù)用戶類(lèi)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(wèn)校內(nèi)所有資源，而家屬區(qū)非教工用戶不能訪問(wèn)圖書(shū)館資源及其他資源；家屬區(qū)辦公用戶可以免費(fèi)訪問(wèn)國(guó)內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)。這些策略分別在BRAS設(shè)備和計(jì)費(fèi)系統(tǒng)上配置ACL策略實(shí)現(xiàn)。

對(duì)應(yīng)計(jì)費(fèi)模式，按照現(xiàn)在公網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)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(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)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(hào)分配按照樓宇和房間號(hào)編排，和用戶所在房間對(duì)應(yīng)。家屬區(qū)劃分了4000多個(gè)VLAN，每個(gè)用戶一個(gè)單獨(dú)的VLAN，VLAN與家屬區(qū)用戶接入端口對(duì)應(yīng)，并在各樓預(yù)留一定的VLAN。為了賬號(hào)使用安全，在計(jì)費(fèi)系統(tǒng)里對(duì)用戶VLAN進(jìn)行了綁定，每個(gè)用戶的賬號(hào)只能從自己家的端口VLAN認(rèn)證，即使賬號(hào)被盜，也無(wú)法在其他樓宇房間使用。

圖2 家屬區(qū)撥號(hào)認(rèn)證示意

圖3 家屬區(qū)用戶賬號(hào)管理

北師大實(shí)現(xiàn)了基于PPPoE撥號(hào)家屬區(qū)網(wǎng)絡(luò)與校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)及計(jì)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(shí)，我們也看到，基于PPPoE撥號(hào)的網(wǎng)絡(luò)存在一些問(wèn)題，例如對(duì)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(shí)；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(hào)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(shì)，既方便管理，也便于維護(hù)。