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日幸
5 years ago
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1 IPTV 基础培训无线院高巍 1 分享提高成长

学员要求 : 从事中国电信数据支撑工作或者对 IPTV 专题研究有兴趣的设计人员课时 : 2.

2 课件信息课件目标课件基本信息内容摘要 :1 IPTV 基础概念 ;2 网络组播技术 ;3 IPOE 认证技术 ; 课程目的 : 掌握 IPTV 承载网相关技术要求, 包括组播技术组播复制点设计原则 IPOE/DHCP 认证技术,IPTV 典型认证流程等学员要求 : 从事中国电信数据支撑工作或者对 IPTV 专题研究有兴趣的设计人员课时 : 2.5 小时讲师 : 高巍课件制修订记录课件版本制修订日期制修订页次制修订摘要制修订人联系方式 V 年 8 月新编高巍分享提高成长

3 目录页 1 IPTV 基础概念 2 网络组播技术 3 IPOE 认证技术

4 IPTV 基础概念什么是 IPTV

5 IPTV 基础概念总体架构及标准

6 IPTV 基础概念运营商网络架构统一网管平台业务管理平台 BOSS 系统后台支撑层网管子系统 CMS BMS 报表子系统运营管理层头端子系统网管元数据注入运营数据同步 / 授权 / 订购 CDN 内容库 EPG 报表统计边缘节点 (CDN) DSLAM 内容分发 Router IP 承载网络 Router DSLAM 服务网络层边缘节点 (CDN) Home Gateway TV STB 终端展示层

7 IPTV 基础概念承载网要求

8 目录页 1 IPTV 基础概念 2 网络组播技术 3 IPOE 认证技术

9 组播技术介绍组播和单播单播组播

10 组播技术介绍体系结构组播协议分为主机 - 路由器之间的组成员关系协议和路由器 - 路由器之间的组播路由协议组成员关系协议包括 IGMP( 互连网组管理协议 ) 组播路由协议分为域内组播路由协议及域间组播路由协议域内的组播协议又分为密集模式与稀疏模式域内组播路由协议主要使用 PIM( 协议无关组播 )-SM,PIM-DM, DVMRP( 距离向量组播路由选择协议 ) 协议

11 组播技术介绍组播 IP 地址 : 组播地址组播地址范围保留组播地址用户组播地址本地管理组地址此 5 位地址不作映射, 因此 32 个 IP 组播地址映射成一个 MAC 地址组播 MAC 地址 : 以太网 : e-xx-xx-xx 48 位 MAC 地址 ( 以太网 /FDDI) IP 组播地址后 23 位映射到 MAC 地址中

12 组播技术介绍 IGMP(Internet Group Management Protocol) 协议是主机与路由器之间唯一信令协议 RFC1112 规定了 IGMP V1( 支持 windows95) RFC2236 规定了 IGMP V2( 支持 windows 和大多数 Unix 最新的服务包 ) IGMP Draft-ietf-idmr-igmp-v3-03.txt 规定了最新的 IGMP V3

13 组播技术介绍 IGMP 主动报告加入组普遍查询响应报告离开组消息指定组查询

14 组播技术介绍 IGMP / /16 查询消息查询消息竞选失败停发查询消息路由器失效停发查询消息重新发送查询消息

15 组播技术介绍 IGMP /16 查询消息响应报告响应报告响应报告响应报告路由器定期发送查询子网中每个组只有一个成员发送响应报告其它成员被抑制不再发送报告

16 组播技术介绍无组播功能交换机转发组播数据报 IGMP 组播??

17 组播技术介绍二层交换机组播功能实现 IGMP 转发表 MAC 地址端口 ,2,5

18 组播技术介绍 PIM(Protocol Independent Multicasting) 独立于单播协议 ( 使用任意单播路由 ), 依赖单播协议进行 RPF 检查 UDP 端口号 :103 PIM 路由器组地址为 : PIM 协议分为 : PIM_DM( 协议无关组播 _ 密集模式 ) PIM_SM( 协议无关组播 _ 稀疏模式 ) PIM

19 组播技术介绍 RPF 逆向路径转发 (RPF-- Reverse Path Forwarding) 组播包的转发不是基于 IP 包的目的地址的, 而是用 RPF 检查决定是否转发和丢弃输入信息包 RPF 检查的过程如下 : 路由器检查到达组播包的源地址, 如果信息包是在可返回源站点的接口上到达, 则 RPF 检查成功, 信息包被转发如果 RPF 检查失败, 丢弃信息包对组播包源地址的检查是通过查询单播路由表来实现的

20 组播技术介绍 RPF 源接收者 RPF 检查失败, 数据包从错误接口到达接收者接收者组播数据包错误接口到达的组播数据包

组播技术介绍 RPF 来自 192.18.0.32 的组播数据 S1 S0 S2 网段 192.18.0.0/16 168.

21 组播技术介绍 RPF 来自的组播数据 S1 S0 S2 网段 / /24 接口 S1 S0 数据从 S0 到达,RPF 检查失败, 路由器丢弃包 /16 S2

22 组播技术介绍 RPF 来自的组播数据 S0 S1 S2 网段 / /24 接口 S1 S0 数据从 S1 到达,RPF 检查成功, 路由器转发数据包 /16 S2

23 组播技术介绍 PIM-DM 源接收者 1 2 组播数据流剪枝消息停发组播数据流 3

24 组播技术介绍 PIM-DM 源接收者组播数据流 IGMP 加入组嫁接消息嫁接应答 3 2 1

25 组播技术介绍 PIM-SM PR/DR DR 源接收者组播数据流 IGMP 加入加入消息

26 组播技术介绍 PIM-SM DR 1 RP DR 源接收者 2 接收者组播数据流单播注册消息接收者单播注册停止消息接收者

27 组播技术介绍 MSDP MSDP 描述了多个 PIM-SM 域互连的机制, 要求域内组播路由协议必须是 PIM-SM, 允许不同域的 RP 共享其组播源信息

28 组播技术介绍 Anycast RP Anycast RP 通过在相同 PIM-SM 域内两个具有相同地址的 RP 之间形成 MSDP 对等体关系, 从而实现域内 RP 之间的负载分担和冗余备份在相同 PIM-SM 域内, 将多个路由器的接口上都配置 RP 功能, 并且这些接口具有相同 IP 地址并且这些 RP 之间建立 MSDP 相邻关系,

29 IPTV 组播复制点 BRAS 面向 PPPOE 进行组播复制 STB 以 PPPoE 方式接入认证, 则组播业务流将被封装到 PPPoE 中, 目的 MAC 地址是主机的 MAC 地址, 对接入网设备而言, 是一个单播报文, 和其它普通的 Internet 业务报文没有任何区别,DSLAM 和以太网交换机等接入设备不需要做任何改造和配置修改组播 MAC 地址变为单播 MAC 面向 VLAN 进行组播复制 STB 以 DHCP 方式 ( 或者 WEB 认证方式 ) 接入认证, 将不同用户通过 VLAN 进行隔离 ( 即 PVPU 方式 ), 那么接入网设备无需做任何改造和配置更改

30 IPTV 组播复制点 OLT/ DSLAM IGMP PROXY 这种方式适用于 DSLAM 上的不同用户通过 VLAN 进行安全隔离的情况 IGMP-PROXY 的作用就是代理用户 VLAN 的 IGMP 主机, 实现与上联的 PIM 路由器之间的 IGMP 协议交互 IGMP SNOOPING 这种方式适用于 DSLAM 上的不同用户属于同一 VLAN 的情况 ( 用户端口之间通过设备内部机制相互隔离 )

31 IPTV 组播复制点 BRAS

32 IPTV 组播复制点 OLT

33 IPTV 组播复制点对比方案说明对已经承担宽带用户接入控制的 BRAS, 如果还要承担大规模 IPTV 用户的组播复制和 QOS 控制, 将不堪负荷组播复制点在 BRAS, 如果用户规模达到一定程度, 二层承载网络的带宽资源利用率较差, 流量将非常大

34 承载网关键技术组播改造

35 目录页

36 目录页 1 IPTV 基础概念 2 网络组播技术 3 IPOE 认证技术

37 业务背景从数据网的现状来看, 随着承载业务的丰富, 特别随着语音视频的丰富, 其他市场范围的发展会成为必然趋势 IPTV 家庭网关视频通话 WLAN 业务的认证, 需要对于现有的认证方式有所突破 IPoE 认证方式是大势所趋

38 DHCP 核心技术 DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) 是 TCP/IP 协议簇中的一种, 主要是用来给网络客户机分配动态的 IP 地址 DHCP 运行分为四个基本过程, 分别为请求 IP 租约提供 IP 租约选择 IP 租约和确认 IP 租约客户在物理子网上发送广播来寻找可用的服务器客户收到一个 IP 租约提供时, 告诉所有其他的 DHCP 服务器它已经接受了一个租约提供 DHCP 服务器收到 IP 租约请求, 提供一个 IP 租约当 DHCP 服务器收到来自客户的 DHCPREQUEST 消息后, 它就开始了配置过程的最后阶段客户端服务端

39 DHCP 核心技术 DHCP 协议本身并没有用来认证的功能, 但是 DHCP 可以配合其他技术实现认证, 即 DHCP+ 认证方式 : DHCP + web 方式 ; DHCP + 客户端方式 ; 利用 DHCP+option

40 IPTV 业务需求基于 IPTV 业务的特殊性要求, 对接入系统的要求如下 : 1. 能够支持组播应用的顺利开展, 减少运营商在核心网络扩容改造方面的巨额投资 ; 2. 能够区分不同的终端类型以进行业务分离, 顺利支持增值业务的开展 ; 3. 实现认证流和业务流分离, 接入认证和业务认证分离, 以提高宽带视频等多媒体增值业务的提供效率 ; 4. 能够控制同一用户的终端类型及数量, 方便运营商对终端设备采取集中式管理, 提高自身的运营效率 ; 5. 具备高并发 IP 地址请求处理能力, 保证所有用户能够顺利登录网络并接受服务 ; 6. 认证系统必须具有强大的可扩展性和稳定性, 能够可靠提供业务并顺应 IPTV 等新型业务快速发展的趋势

41 宽带业务认证与地址管理现状 AAA Server 4. 根据用户帐号进行认证 1.PC 发起 PPPOE 认证请求 5. 认证通过后给 PC 分配地址 Internet 家庭网络 BAS PC DSLAML DHCP Server MAIN 3.BAS 发起 Radius 请求到 AAA 进行认证 TV 机顶盒 1. 启动后发起 PPPOE 请求 2.DSLAML 将报文发到 BAS 设备 Video Content

42 DHCP+ VS PPPOE 认证方式 PPPoE 认证 DHCP+ 认证接入控制 PPP 连接 DHCP Option 82 DHCP Option 60 客户端支持支持目前 STB 支持 DHCP Option 60 的相对较少组播支持不支持支持业务流封装开销单播 VoD 为 PPP 封装组播为以太网封装以太网封装 IP 地址分配方式 IPCP DHCP IP 地址分配流程先认证后分配 IP 通过 DHCP Option 82& 60 进行认证协议标准标准协议非标准协议 PPPoE 认证方式更适合上网这样需要能对用户进行实时计费的业务与 RADIUS Server 配合标准协议 DHCP+ 认证方式更适合 IPTV 这样通过包月方式非标准协议进行运营, 需要通过组播方式进行开展的业务附加设备 RADIUS Server DHCP Server 用户异常离线检测时间快较慢

43 IPTV 业务认证与地址管理 2.DSLAML 根据用户的位置信息, 将 DHCP 报文增加到 OPTION82 后发送到 DHCPServer AAA Server 4. 根据 OPTION 信息进行认证 Internet 家庭网络 PC MAIN TV 机顶盒 1. 启动后发起 DHCP 请求 DHCP Server 3. 把 OPTION 信息封装 5. 认证通过后给 PC 分配到 RADIUS 扩展字段进地址行认证 Video Content

44 DHCP 设置方式性能 / 容量地址规划 / 管理对 option 值支持冗余备份机制内置 DHCP 并发数约为 350sessions/sec; 容量为几万级地址规划按照 PPPoE 模式 ; 地址调整变更困难 ; 只能通过 CLI 方式进行配置和管理对 option 值支持有限, 大部分服务器都不支持 option60 值不具备外置 DHCP 并发数大约为 2100sessions/sec; 容量为百万级管理功能强, 地址规划和调整容易 ; 可通过 GUI 和 CLI 方式进行配置和管理对 option 值支持程度高, 支持常用的 option 值, 例如 option60,82 等具备冗余备份机制, 支持 1: 1, 有些系统支持 N:1 扩展 / 安全 / 可靠性外置 DHCP 扩展性弱, 安全 / 可靠性依靠 MSE 本身扩展性高, 扩容容易 ; 具有安全机制 ; 可靠性程度高

45 IPoE IPTV vs PPPOE IPTV BAS 作为末级组播复制控制点, 组播流提供 PPPOE 以单播的方式推送到 STB 汇聚交换机 /OLT 承载 IPTV 业务与 PPPOE 互联网业务没有任何区别 BAS IP MAN/PIM 域 SR 汇聚交换机 /OLT Internet IPTV SR 二平面 PIN 域汇聚交换机 /OLT BAS 一平面 SR 作为组播业务控制网关汇聚交换机 /OLT 支持 L2 组播协议 IGMP Snooping 功能 DSLAM/ONU 只需与互联网业务一样透传 PPPOE 业务 DSLAM/ONU DSLAM/ONU DSLAM/ONU 需要支持 IGMP,DHCP Relay, 支持 Option 82 STB RG STB 为 PPPOE 客户端 STB RG 每用户多 PVC 接入, IPTV 与上网业务采用不同 PVC; STB RG 每用户多 PVC 接入, IPTV 与上网业务采用不同 PVC; RG STB STB 为 DHCP 客户端 PPPOE IPTV 业务网路模型 IPOE IPTV 业务网络模型

46 IPoE IPTV vs PPPoE IPTV 带宽的节省 : 相对于目前 BRAS PPPoE 的 IPTV 组播业务, 采用 IPoE 组播后,SR 与汇聚交换机之间的带宽将极大的节省 ;IPTV 用户越多, 带宽节省越大 ; 参考右边说明 ; 组播复制点下移, 减轻业务层面 SR/BRAS 的复制压力 ; 因为在 SR 上 IPoE 不是逐用户复制 ; 由于 IPoE 省去了 PPP 协议层, 节省了协议头开销, 也简化了机顶盒的流量处理开销 ; 假设有 100 个组播频道, 每个频道 2M; 假设有 1000 个用户收看组播频道, 则 PPPoE 模式下,BRAS 与汇聚交换机之间需要 2G 带宽 ; IPoE 模式下,SR 与汇聚交换机之间只需要 200M 带宽承载全部组播流, 与用户数无关, 用户数越大, 带宽占用越有优势 ; IP MAN/PIM domain BRAS GE 跨 vlan 复制 GE SR vlan 3090 IPTV vlan 3090 vlan 3090 RG RG

47 IPoE IPTV 对各层网络设备功能的要求汇聚交换机支持 vlan/ 选择性 qinq; 支持链路捆绑功能 ( 可选 ); 组播复制点下移到 DSLAM, DSLAM 设备需支持跨 VLAN 组播复制 ;IGMP snooping/option82 插入功能 ; Internet 一平面 GE 汇聚交换机 /PON-OLT GE DSLAM /ONU 二平面 /PIM domain GE GE IPTV SR 需支持 DHCP RELAY, 支持 QoS 防 DOS 攻击支持 PIM 协议 ; 家庭网关 RG 工作于桥模式 (Bridged); 机顶盒启用 IPoE+DHCP 方式 ; RG RG

48 IPOE 认证方式保持现有 RADIUS 用户控制架构不变 ( 兼容 PPPoE 业务 ) 采用 DHCP 动态主机配置机制技术进行 IP 地址的集中管理与分配在 DSLAM/PON 中插入 Option82 线路信息规程, 为接入认证提供物理网络通路的定位信息利用终端设备 MAC 地址 (Media Access Code 介质访问代码 ) 终端固有网络物理属性进行身份识别鉴权 MAC 地址共 48 位, 最大可为 280 万亿个终端不重复排序, --- 可称之为 : IP 指纹综合上述四种机制单元, 利用 Option82 线路信息与 MAC 地址这终端固有物理网络属性进行用户的身份识别确认后由 DHCP 主机自动分配网络地址的方式组成了称之为 : IPoE 认证体系

49 IPTV 认证系统 1.DHCP Discovery 2.DHCP Relay 4.DHCP Offer 3.DHCP Offer UE 5.DHCP Request 8.DHCP Ack MSE 6.DHCP Request 7.DHCP Ack DHCP Server 1.1 REQUEST 1.2 ACCEPT 非 SESSION 级 IPOE SESSION 级 IPOE AAA

50 非 Session 级 IPoE UE 1.DHCP Discovery 4.DHCP Offer 5.DHCP Request 8.DHCP Ack 支持 DHCP Relay 支持 DHCP Snooping MSE/SR 2.DHCP Relay 3.DHCP Offer 6.DHCP Request 7.DHCP Ack 将 DHCP Option 中用户名密码等信息转换成 Radius 属性根据规则为用户分配 IP 地址 DHCP Server 2.1 REQUEST 2.2 ACCEPT 根据 DHCP Server 送过来的用户名密码, 进行认证, 并返回结果 AAA

51 Session 级 IPoE 1.DHCP Discovery 2.DHCP Relay 4.DHCP Offer IP SESSION 3.DHCP Offer UE 5.DHCP Request 8.DHCP Ack MSE 6.DHCP Request 7.DHCP Ack DHCP Server 将 DHCP Option 中的用户名密码等信息转换成 Radius 属性, 通过 AAA 认证支持 DHCP Relay 支持 DHCP Snooping; 1.1 REQUEST 1.2 ACCEPT 根据规则分配 IP 地址根据认证请求, 提取用户名密码进行认证 ; 提取 NAS-Port-ID 进行用户绑定 ; AAA

52 方案比较非 Session 级 IPoE 无 session 控制, 只能根据租约时间进行较粗略按时长计费会话控制 Session 级 IPoE 有 session 控制, 能够实现比较精确的时长流量等计费方式, 与 PPPoE 类似 DHCP Server 是整个系统的核心, 提供认证计费代理以及地址分配功能设备只要求做 DHCP Relay 和 DHCP Snooping 总体流程 MSE 设备是整个系统的核心, 进行接入控制, 与 PPPoE 方式类似 DHCP Server 只完成地址分配功能只需新增 DHCP 系统, 并利用 SR 设备进行 IPoE 接入无须对现有设备升级, 改造复杂度较小改造复杂度需要新增 MSE 设备, 或对现有的设备进行升级, 改造的复杂度较大较成熟, 基本具备部署的条件成熟度需设备支持

53 非 SESSIONS 级 IPOE 用户接入流程

54 SESSIONS 级 IPOE 用户接入流程

55 IPoE 业务接入流程在 IPoE 接入方式下, 用户认证并获得业务授权的业务流程如下 : 1. 用户的业务终端发出 DHCP Discover 消息, 该消息通过二层接入设备中继至 SR, 二层接入设备可以根据要求在 DHCP Discover 中插入 Option 82, 提供用户的线路信息 ; 2. SR 保持住用户的 DHCP Discover, 提取相关信息 ( 例如 MAC Option 82), 并利用 RADIUS 协议与 BIAS 平台的 RADIUS 服务器进行交互, 对用户进行认证, 获取用户的业务控制以及 QoS 策略 ;RADIUS 服务器基于用户的 MAC 地址或线路信息对用户进行认证, 确定用户的业务类型, 并下发相关的业务授权及 QoS 策略给 SR;

56 56 分享提高成长

Chapter #

Chapter # 第三章 TCP/IP 协议栈本章目标通过本章的学习, 您应该掌握以下内容 : 掌握 TCP/IP 分层模型掌握 IP 协议原理理解 OSI 和 TCP/IP 模型的区别和联系 TCP/IP 介绍主机主机 Internet TCP/IP 早期的协议族全球范围 TCP/IP 协议栈 7 6 5 4 3 应用层表示层会话层传输层网络层应用层主机到主机层 Internet 层 2 1 数据链路层