以太网技术和业务的标准化现状

2019-11-04 20:49:01

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供稿：网友

　　摘要：国际上许多标准化组织都在对以太网技术和业务进行标准化。介绍了ITU-T、IETF、MEF和IEEE等几个主要的标准化组织在以太网标准方面的进展情况，使读者对以太网的标准化现状有一个比较全面的了解。
　　
　　要害词：以太网，业务，标准
　　
　　以太网取得成功的主要因素包括良好的标准化、互通性、经济性和易用性。如今，人们试图将以太网扩展到城域网甚至广域网，采用与ip一致的以太网帧结构，实现不同网络之间的无缝连接，而且中间不需要任何格式转换，形成从局域网、接入网、城域网到广域网一致的以太网结构。
　　
　　虽然以太网有诸多的优点，但是要使其成为真正的电信级技术以替代传统的帧中继和ATM，还需克服自身的局限性，如：缺乏端到端的QoS保证 网络故障恢复较慢 缺少业务性能监视和OAM能力，可扩展性差等。
　　
　　以太网既可以作为一种传送和承载技术，也可以作为一种业务提供给用户。许多网络技术都可以支持以太网业务，如SDH、ATM、WDM和IP/MPLS等。目前，关于以太网业务还没有统一的标准，各个标准组织和厂商提出了各种各样的以太网业务，如EPL、EVPL、VPWS、VPLS、ELSAN和TLS等等。标准的不统一对以太网业务的应用和推广都很不利，因为这使得运营商、设备厂商和网络用户对不同的以太网业务有不同的理解。针对这种情况，本文将比较全面地介绍国际上主要标准组织，包括ITU-T、IETF、MEF和IEEE，关于以太网业务和技术的标准化现状。
　　
　　一、ITU-T标准现状
　　ITU-T是国际上最重要的电信行业标准化组织，国际上大的运营商和设备制造商都非常重视ITU-T的标准。ITU-T主要关注运营商网络的体系结构，因此其关于以太网技术和业务的标准重点是规范如何在不同的传送网上承载以太网帧，包括SDH、OTN、ATM和MPLS等。ITU-T与以太网相关的标准主要由SG15和SG13研究组负责制订。
　　
　　ITU-T SG15 WP3工作组负责制订传送网承载以太网的标准，目前正在制订的标准包括：
　　
　　（1）以太网层网络体系结构G.8010
　　
　　G.8010基于IEEE 802.1D、 802.1Q、 802.3 和802.1ad标准，使用G.805和G.809定义的建模方法描述以太网的功能结构。其中描述的以太网功能结构从网络角度出发，包括以太网分层结构、客户特性信息、客户层／服务层关联、网络拓扑和分层网络功能等。通过这种功能结构提供以太网信号的传输、复用、路由、监视、性能评价和网络生存性。该建议不包含以太网使用的服务层网络功能结构，这些功能结构在其它的建议或IETF标准中定义。基本的以太网分层结构包括以太网MAC层网络（面向无连接）和以太网PHY层网络（面向连接）。
　　
　　（2）以太网业务框架G.8011
　　
　　该建议定义了一种描述以太网业务的框架，这种框架由网络结构拓扑和特征属性构成。该建议定义的以太网业务由G.8010描述的通用层网络结构支持，与特定的网络实现技术无关。G.8011从运营商网络的角度定义了以下几种类型的以太网业务：
　　
　　①以太网专线（EPL）：EPL有两个业务接入点，实现对用户以太网MAC帧进行点到点的透明传送。不同用户不需要共享SDH带宽，因此具有严格的带宽保障和用户隔离，不需要采用其它的QoS机制和安全机制。由于是点到点传送，因此不需要MAC地址学习。
　　
　　②以太网虚拟专线（EVPL）：EVPL与ＥＰＬ的主要区别是不同的用户需要共享SDH带宽因此需要使用VLAN ID或其它机制来区分不同用户的数据。假如需要对不同用户提供不同的服务质量，则需要采用相应的QoS机制。假如配置足够多的带宽资源，则EVPL可以提供类似EPL的业务。
　　
　　③ 以太网专用LAN（EPLAN）：EPLAN至少具有两个业务接入点。不同用户不需要共享SDH带宽，因此具有严格的带宽保障和用户隔离，不需要采用其它的QoS机制和安全机制。由于具有多个节点，因此需要基于MAC地址进行数据转发并进行MAC地址学习。
　　
　　④以太网虚拟专用LAN（EVPLAN）：EVPLAN与EPLAN的主要区别是不同的用户需要共享SDH带宽。因此需要使用VLAN ID或其它机制来区分不同用户的数据。假如需要对不同用户提供不同的服务质量，则需要采用相应的QoS机制。
　　
　　（3）传送网承载以太网的体系结构G.8012.x
　　
　　这一系列建议定义通过传送网连接两个或多个以太网接口，提供各种以太网业务的功能结构。承载以太网业务的传送网可以是SDH、ATM、PDH、MPLS或OTN等。G.8012.１定义以太网专线业务，计划在2004年4月的ITU-T SG15会议上通过。其它的业务类型将在后续的建议中定义。通过这种方式可以加快建议的制订进程。
　　
　　（4）以太网传送网设备功能块特性G.eequ
　　
　　该建议定义用于支持以太网业务的传送网设备的功能需求。以太网传送网设备需要支持G.8012.ｘ定义的以太网传送业务和UNI/NNI接口，满足G.8010定义的以太网层网络体系结构，以及Y.17ethperf和Y.17ethoam定义的以太网传送性能监视和OAM能力等。该建议与关于SDH设备功能块特性的G.783建议相类似。
　　
　　（5）以太网业务复用G.ESM
　　
　　该建议定义在传送网上进行以太网业务复用的功能和结构，称为XYZ层。利用不同方式的业务提供商（SP）封装，在运营商的网络中至少有4种方法可以进行以太网业务的复用和交换：使用SP以太网（MAC－in－MAC）进行MAC交换；使用SP桥接（Q-in-Q）进行链路复用；使用GFP的扩展头提供运营商地址和流标签；使用各种MPLS解决方案（MPLS L2 VPN和PWE3等）。目前该建议的具体内容还在讨论之中。
　　
　　（6）多承载和多运营商环境中的业务治理结构G.asm
　　
　　该建议最初是想定义端到端的SDH承载以太网业务的治理，目前其范围扩展到了对客户专线业务（CPLS）治理结构的定义。CPLS可以是传统的SDH和PDH专线，也可以是以太网专线。该建议还定义用于完成治理任务的治理参数、格式和协议等。
　　
　　（7）MPLS层网络结构G.mta
　　
　　该建议使用G.805描述的建模方法描述MPLS网络的功能结构。MPLS网络功能从网络角度出发，包括MPLS网络分层结构、客户特征信息、客户层／服务层关联、网络拓扑和分层网络功能等。通过这种功能结构提供MPLS信号的传输、复用、路由、监视、性能评价和网络生存性。
　　
　　ITU-T SG13 WP3主要研究以太网的性能和流量治理，目前主要关注的是以太网OAM。已经和正在制订的标准包括：
　　
　　（1）以太网OAM需求Y.1730
　　
　　该建议提供用于以太网用户平面OAM功能的动机和需求。其范围包括点到点和多点到多点以太网连接的OAM功能需求，连接类型可以是专用和共享两种方式。该建议不涉及OAM的行政治理方面。
　　
　　（2）以太网OAM机制Y.17ethoam
　　
　　该建议是Y.1730提出的以太网OAM需求的一个具体实现方法。以太网OAM机制包括故障治理（如环回、连接监视、通道踪迹和AIS/RDI等）、性能测量和发现。该建议还定义了用于以太网OAM的以太网帧格式。
　　
　　二、IETF标准现状
　　在以太网标准方面，IETF主要研究如何在分组网络（如IP／MPLS）中提供以太网业务。与以太网标准相关的工作组主要是端到端虚拟线模拟（PWE3：Pseduo Wire Emulation Edge-to-Edge）工作组和L2VPN工作组。
　　
　　1.PWE3
　　
　　PWE3是一种在分组交换网络（PSN）上模拟各种点到点业务的机制，被模拟的业务可以是TDM专线、ATM、FR或以太网等。PWE3利用PSN上的隧道机制来模拟一种业务的必要属性，这里的隧道称为虚拟线（PW）。采用PWE3机制，运营商可以将所有的传送业务转移到一个融合的网络（如IP/MPLS）之中。从用户的角度来看，可以认为PWE3模拟的虚拟线是一种专用的链路或电路。PWE3将是提供许多以太网业务的基本构成元素，如各种L2 VPN和传送网承载的以太网业务。但是PSN在QoS方面的某些不足（如时延和抖动）可能使得一些应用无法在虚拟线上承载。
　　
　　IETF PWE3工作组目前正在制订业务封装和业务模拟的标准。PWE3协议侧重于特定业务的端到端模拟和维护，而不是规范隧道的创建和放置。PWE3封装使用的隧道技术包括IP、L2 TP或MPLS，并对这些PSN使用相同的技术规范。
　　
　　PWE3对于运营商的重要意义在于能够在统一的IP／MPLS网上承载PPP/HDLC、FR、ATM和以太网等各种业务；突破了传统以太网4096个VLAN数量的限制；可以实现与其它封装方法的共存，实现不同业务的互连互通。由于虚拟线技术不仅限于用来提供以太网业务，因此与只针对以太网业务的L2 VPLS相比，它将有更为广泛的应用前景。
　　
　　2. L2 VPN
　　
　　L2 VPN工作组负责制订由运营商提供的L2 VPN实施方案。L2 VPN工作组并不制订新的协议，而是对现有的协议提出功能需求。例如该工作组不会制订新的封装机制，而是使用PWE3工作组制订的封装协议。L2 VPN工作组目前正在制订以下标准：
　　
　　①虚拟专线业务 VPWＳ：在IP／MPLS网上提供L2点到点连接业务，如PPP/HDLC、FR、ATM和以太网业务等。该标准主要基于闻名的Martini草案。
　　
　　②虚拟专用LAN业务（VPLS）：在IP／MPLS网上模拟LAN业务，在广域网范围实现以太网设备的互联。VPLS可以通过MPLS或VLAN堆叠（Q-in-Q）来实现。从用户的角度来看，VPLS使得运营商的网络看起来类似一个VLAN。一个VPLS具有特定的SLA，保护属性和可用性属性，MAC地址学习能力和数据转发能力。VPLS的应用可能会对传统的FR和ATM业务产生影响。
　　
　　③只支持IP的L2 VPN：在IP／MPLS网上提供只支持IP的L2 VPN业务，实现IP设备的互联。用户的IP设备可以看作是连接到一个LAN，或是一个点到点的电路。
　　
　　三、MEF标准现状
　　为了使以太网标准符合运营商的要求，在2001年6月成立了作为工业实体的城域以太网论坛（MEF）。MEF的目的是保证各种已应用

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