MWN Ethernet-basierte & mobile drahtlose Zugangsarchitekturen · FIFO FIFO SMII 24x MAC (RX) 24x...

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Harald WidigerRonald Hecht

Daniel DuchowStephan KubischDirk Timmermann

Universität RostockFakultät für Informatik und Elektrotechnik

Institut für Angewandte Mikroelektronik und DatentechnikRichard-Wagner Str. 31, 18119 Rostock-Warnemünde

Tel./Fax: ++49 (0)381 498 - 3529 / - 3601

Natalia OssipovaDjamshid Tavangarian

Universität RostockInstitut für Informatik

Lehrstuhl für RechnerarchitekturAlbert-Einstein-Strasse 21, 18059 RostockTel./Fax: ++49 (0)381 - 498 7521 / - 7522

MWNEthernet-basierte & mobile drahtlose Zugangsarchitekturen

Workshop Mobilität und Multimedia –Von den Grundlagen bis zur Anwendung

2Harald Widiger Mobile Wired & Wireless Networks

Gliederung

1. Ethernet-basierter Zugang (Übersichtsgrafik)1. MAC Address Translation2. MPLS-UNI3. Ethernet Aggregator4. AAA – Autorisierung, Authentifizierung, Accounting5. Multicast im Ethernet

2. Hybride Kommunikation1. Das Hybrid-Roaming-System2. HybComm-Client3. mSCTP-Protokollstack4. HybComm-Server

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1 - Ethernet-basierter Zugang


1.1 - MAC Address Translation

• Uplink: Ersetzen der Source-Address (SA) eines Frames durch eine festgelegte Provider-MAC-Adresse (PMAC)

• Downlink: Ersetzen der Destination-Address (DA) eines einkommen-den Frames durch die korrekte Customer-MAC-Adresse (CMAC)

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1.2 – MPLS (Multi ProtocolLabel Switching)


1.2 - MPLS-UNI

• Uplink: Versehen der Ethernetframes mit MPLS-Labelstackauf Basis von SA, DA, Virual LAN (VLAN), TrafficClass (TC) …

• Downlink: Entfernen des MPLS-Labelstacks und Weiter-versenden des Ethernetframes

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1.3 – Ethernet Aggregator

• Aggregation von 24 100MBit Ethernet Schnitt-stellen auf eine Gigabit Schnittstelle

1DSL/

Ethernet..n

User

Linecards

Linecard

DSL Port Aggregator

Gigabit Ethernet

1...n

DSL/ Ethernet

GigabitEthernet

Zentral-knoten


1.3 – Ethernet Aggregator

• Implementierung als VHDL Verhaltensmodell• Nutzbar als „executable specification“ und Produkt-

Explorator

FIFO

FIFO

SMII24x

MAC(RX)24x

MAC(TX)24x

GMAC(RX)2x

GMAC(TX)2x

TBI_1

ARL/ DA-Check

SDRAMFrameBuffer

RX-FIFO24x

TX-FIFO24x

Scheduler

SDRAM-IFace

TBI_0

MTVT MCT

Queue-Manager

WT

WFQ-Manager

VLAN-Check

Aging-Logic

MAC/VLAN

Learning

µC-IFace

MonitoringCounter

MDIOIFace

Inte

rface

-Sel

ecto

r

Rule-Check

Rule-Table

Pattern-Table

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1.4 – AAA - Autorisierung, Authentifizierung, Accounting

• Port-basierte Netzwerk-Zugangssteuerung für IEEE-802-Netze (Ethernet) -> IEEE Std 802.1X

• Wichtige Bedingung: 1:1-Beziehung von Supplicant und Authenticator Port, weil Port-basierend


1.4 - AAA• Geteilte Implementierung des 802.1X; Authenticator + Systeminterne

Kommunikation• Umsetzung der 1:1 Port Beziehung

1. Port Information -> durch EAPOL-Frames des 802.1X2. Port Control Information -> durch RADIUS/EAP-Messages3. Access Controller -> durch HW/SW Filter

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1.5 – Multicast• Standard Ethernet Multicast Transport/Replication

-> jedes angeschlossene Gerät darf Multicast empfangen• Erweiterung um Kontroll- und Steuermechanismus

– Multicast Access Controller (MC) auf Line Cards– Multicast Authenticator (MA) auf zentralem Knoten– Nachrichtenaustausch zwischen MC, MA und RADIUS

MCMA

X

ISP RADIUS

Customer AuthenticationMulticast Control Path


2. Das Hybrid-Roaming-System

HybCommClient

Bluetooth

WLAN

ISP

UMTSISP HybComm

ServermSCTP-StackmSCTP-ProxyAAA-ServerBilling-Server

IP-Networks

Intranet

Wired Network

mSCTP

Ethernet / DSL

mSCTP TCP

Web-ServicesApplications

mSCTP-StackRoaming-ManagerAAA-ClientBilling-Client

GSM / GPRS

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2.1 HybComm-Client

• Roaming-Manager– Grafische Benutzeroberfläche zur Konfiguration von:

• Roaming-Modi• Roaming-Kriterien

– Datenpufferung bei Verbindungsunterbrechungen (kein Netz erreichbar)

• AAA-Client• Billing-Client• mSCTP-Protokollstack

– mSCTP = Stream Control Transmission Protocol (SCTP) + Dynamic Address Resolution (DAR)

– Zuverlässiges, nachrichtenorientiertes Transportprotokoll


2.2 mSCTP-Protokollstack

• mSCTP– Multihoming: parallele Nutzung

mehrerer IP-Adressen durch ein Endgerät– Kompatibel mit IPv4, IPv6, IPSec, Mobile IP

• TCP/SCTP-Schnittstelle– Socket API zur Kompatibilität mit TCP-

basierten Anwendungen– Umschaltung: direkte Kommunikation oder über den mSCTP-Proxy

• Sicherheit:– Interne Mechanismen von SCTP

• z.B. Kontrollsumme für SCTP-Packete: CRC32– Verschlüsselung von IP-Packeten durch IPSec

• Ziele:– Plattformunabhängige Implementierung in Java– Umsetzung für mobile Geräte auf Basis von Kertasarie VM

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2.3 HybComm-Server

• mSCTP-Proxy– Ermöglicht die Kommunikation mit den SCTP nicht

unterstützenden Geräten

– Nicht erforderlich, wenn beide miteinander kommunizierenden Geräte mSCTP unterstützen


2.3 HybComm-Server

• AAA-Server– z.B. RADIUS oder Diameter– Gültige Zugangsdaten für verschiedene Netze

• Billing-Server– Kommunikation über den mSCTP-Proxy: Erfassung

von Abrechnungsdaten– Direkte mSCTP-Kommunikation:

• Erfassung von Abrechnungsdaten durch den mobilen Client• Synchronisation von Abrechnungsdaten in regelmäßigen

Abständen

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• MAT• MPLS-Uni• Ethernet-Aggregator• AAA• Multicast

• HybComm-Client– mSCTP Protokollstack

• HybComm-Server

Danke für Ihre Aufmerksamkeit

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