Contents

Introduction

Hipótese

Resumo técnico

Vantagens e desvantagens da arquitetura PPPoE

Vantagens

Desvantagens

Considerações sobre a implementação da arquitetura PPPoE

Pontos principais da arquitetura PPPoE

Conclusão

Referências

Informações Relacionadas

Introduction

Este documento descreve uma arquitetura fim-a-fim da Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL) que usa Point-to-Point Protocol over Ethernet (PPPoE).

No ambiente atual das tecnologias de acesso, é desejável conectar vários hosts em um local remoto através do mesmo dispositivo de acesso nas instalações do cliente. Também é essencial fornecer o controle de acesso e a funcionalidade de cobrança de maneira semelhante aos serviços de discagem que usam o PPP (Point-to-Point Protocol). Em muitas tecnologias de acesso, o método mais econômico para conectar vários hosts ao dispositivo de acesso nas instalações do cliente é via Ethernet. Além disso, é desejável manter o custo desse dispositivo o mais baixo possível e o requisito de configuração menor ou nenhum.

À medida que os clientes implantam o ADSL, eles devem oferecer suporte à autenticação e autorização no estilo PPP em uma grande base instalada de equipamentos nas instalações do cliente (CPE) legados de ponte. O PPPoE oferece a capacidade de conectar uma rede de hosts em um dispositivo de acesso de bridging simples a um concentrador de acesso remoto ou concentrador de agregação. Com esse modelo, cada host usa sua própria pilha PPP. Portanto, ele apresenta ao usuário uma interface de usuário familiar. Você pode acessar o controle, a cobrança e o tipo de serviço por usuário, em vez de por local.

Hipótese

A arquitetura de linha de base pressupõe que estes itens sejam fornecidos:

- Acesso à Internet de alta velocidade e acesso corporativo ao assinante final que usa PPPoE.

- ATM como a tecnologia central de backbone, implementada pelo Cisco 6400 Universal Access Concentrator (UAC).

Essa restrição de implementação de design pode limitar o uso dessa arquitetura em outras plataformas, mas o PPPoE evolui constantemente. Leia as últimas notas de versão para produtos relacionados para aproveitar os recursos novos e atualizados.

Este documento é baseado em implantações atuais e em testes internos que usam o Cisco 6400 UAC. Este documento é uma continuação do documento Arquitetura de linha de base PPPoA e se refere a ele com frequência. Supõe-se que você leu o white paper Arquitetura de linha de base PPPoA e compreendeu os fundamentos do PPP e que leu as notas de versão para a versão mais recente do software.

Resumo técnico

Conforme especificado no RFC 2516, o PPPoE tem dois estágios distintos: um estágio de descoberta e um estágio de sessão PPP. Quando um host inicia uma sessão PPPoE, ele deve primeiro executar a descoberta para identificar qual servidor pode atender à solicitação do cliente. Em segundo lugar, ele precisa identificar o endereço MAC Ethernet do peer e estabelecer uma id de sessão PPPoE. Enquanto o PPP define uma relação ponto-a-ponto, a descoberta é inerentemente uma relação cliente-servidor.

No processo de descoberta, um host (o cliente) descobre um ou mais concentradores de acesso (os servidores) e seleciona um. Quando a descoberta é concluída com êxito, o host e o concentrador de acesso selecionado têm as informações para criar sua conexão ponto a ponto sobre Ethernet. Depois que uma sessão PPP é estabelecida, o host e o concentrador de acesso devem alocar os recursos para uma interface virtual PPP (provavelmente não é o caso para todas as implementações). Para obter mais detalhes sobre a especificação PPPoE, consulte RFC 2516.

Vantagens e desvantagens da arquitetura PPPoE

A arquitetura PPPoE herda a maioria das vantagens do PPP usado no modelo de discagem e na arquitetura PPPoA. Essas seções listam algumas vantagens e desvantagens importantes do PPPoE e como eles diferem do PPPoA.

Vantagens

Estas são algumas vantagens chave do PPPoE e como eles diferem do PPPoA:

- Autenticação por sessão com base no PAP (Password Authentication Protocol Protocolo de Autenticação de Senha) ou CHAP (Challenge Handshake Authentication Protocol Protocolo de Autenticação de Handshake de Desafio). Essa é a maior vantagem do PPPoE, pois a autenticação supera o buraco de segurança em uma arquitetura de bridging.

- A contabilidade por sessão é possível, o que permite ao provedor de serviços cobrar o assinante com base no tempo de sessão para vários serviços oferecidos. O provedor de serviços também pode exigir uma taxa mínima de acesso.

- Você pode usar PPPoE em instalações CPE atuais que não podem ser atualizadas para PPP ou que não têm a capacidade de executar PPPoA, que estende a sessão PPP sobre a LAN Ethernet interligada para o PC.

- O PPPoE preserva a sessão ponto-a-ponto usada por provedores de serviços de Internet (ISPs) no modelo de discagem atual. O PPPoE é o único protocolo capaz de executar ponto a ponto sobre Ethernet sem a necessidade de uma pilha IP intermediária.

- O Network Access Provider (NAP) ou Network Service Provider (NSP) pode fornecer acesso seguro a um gateway corporativo sem o gerenciamento de circuitos virtuais permanentes (PVCs - Permanent Virtual Circuits) de ponta a ponta e sem o uso de roteamento de Camada 3 e/ou túneis de Protocolo de Encapsulamento de Camada 2 (L2TP - Layer 2 Tunneling Protocol). Isso torna escalável o modelo de negócios da venda de serviços de atacado e VPNs (Virtual Private Networks, redes virtuais privadas).

- O PPPoE pode fornecer acesso de host (PC) a vários destinos em um determinado momento. Você pode ter várias sessões PPPoE por PVC.

- O NSP pode subscrever em excesso com a implementação de intervalos ociosos e de sessão com a ajuda de um servidor RADIUS (Remote Authentication Dial-In User Service) padrão do setor para cada assinante.

- Você pode usar o PPP com o recurso de gateway de seleção de serviço (SSG).

Desvantagens

Estas são algumas desvantagens-chave do PPPoE e como eles diferem do PPPoA:

- Você deve instalar o software cliente PPPoE em todos os hosts (PCs) que se conectam ao segmento Ethernet. Isso significa que o provedor de acesso deve manter o CPE e o software cliente no PC.

- Como a implementação de PPPoE usa RFC 1483 Bridging, ela é susceptível a tempestades de broadcast e possíveis ataques de negação de serviço.

Considerações sobre a implementação da arquitetura PPPoE

Esses são alguns pontos importantes a serem considerados antes de você implementar esse tipo de arquitetura.

- O número de assinantes com suporte. O número de servidores PPPoE necessários depende do número de sessões.

- Se as sessões PPP são terminadas no roteador de agregação do provedor de serviços ou encaminhadas para outros gateways corporativos ou ISPs.

- Se o provedor de serviços ou o destino final do serviço fornece o endereço IP.

- No caso de mais de um usuário, se todos os usuários precisam alcançar o mesmo destino ou serviço final ou se todos têm destinos de serviço diferentes. Os assinantes finais exigem acesso simultâneo a vários destinos?

- O software cliente PPPoE que o provedor de acesso usa e se o software foi testado, o sistema operacional que o host usa e se esse sistema operacional pode tomar uma decisão de roteamento inteligente.

- Como o provedor de serviços cobra os assinantes com base em uma taxa fixa, uso por sessão ou serviços usados.

- Implantação e fornecimento de CPEs, DSLAMs e pontos de agregação de presença (POPs).

- O modelo de negócios do NAP. O modelo também inclui a venda de serviços em larga escala, como acesso corporativo seguro e serviços de valor agregado, como voz e vídeo? Os NAPs e os NSPs são a mesma entidade?

- O modelo de negócios da empresa. É comparável a uma transportadora de câmbio local independente (ILEC), uma transportadora de troca local competitiva (CLEC) ou um ISP?

- Os tipos de aplicativos que o NSP oferece ao assinante final.

- O volume upstream e downstream antecipado do fluxo de dados. Considere o rendimento do NRP, a engenharia de tráfego e quaisquer problemas de QoS.

Este documento discute como a arquitetura PPPoE se adapta a diferentes modelos de negócios para provedores de serviços e como os provedores podem se beneficiar com a ajuda dessa arquitetura.

Arquitetura de rede

Considerações de projeto para a arquitetura PPPoE

Esta seção aborda problemas que se aplicam especificamente à arquitetura PPPoE.

Antes da implantação de qualquer arquitetura, é essencial entender o modelo de negócios do provedor de serviços e quais serviços ele oferece. Você precisa saber o software cliente usado no PC. O software mais comum é o Routerware. Como o software cliente está instalado em um PC, o técnico do provedor de serviços precisa ter um bom conhecimento desse PC e de seu sistema operacional.

Conforme especificado no RFC 2516, a opção Maximum receive unit (MRU) não deve negociar para um tamanho maior que 1492. A Ethernet tem um tamanho máximo de payload de 1500 octetos. O cabeçalho PPPoE é de 6 octetos e o ID do protocolo PPP é de 2 octetos, portanto, a MTU (Maximum Transmission Unit, unidade máxima de transmissão) de PPP não deve ser maior que 1492. Isso é obtido com a configuração de IP MTU 1492 para interfaces de modelo virtual PPPoE.

Por padrão, nenhuma interface de acesso virtual é pré-clonada quando um grupo PPPoE VPDN é configurado. Os usuários podem alterar o número máximo de interfaces de acesso virtual pré-clonadas emitindo o comando global virtual-template <number> pre-clone <number>.

Para proteger o roteador contra ataques de negação de serviço, o PPPoE (por padrão) permite que apenas uma sessão seja originada de um endereço MAC em um VC. Os usuários podem emitir os comandos pppoe session-limit per-mac e pppoe session-limit per-vc para alterar os padrões.

O processo de contabilidade, autorização e autenticação é o mesmo do PPPoA. A única diferença é que atualmente, a autenticação baseada em VPI/VCI, que está disponível para PPPoA e não está disponível para PPPoE, pode usar as arquiteturas L2TP e SSG para serviços de atacado.

Pontos principais da arquitetura PPPoE

CPE

O CPE está configurado para RFC 1483 Bridging puro. Cada CPE consome apenas um par VPI/VCI e todas as sessões PPPoE iniciadas por hosts por trás deste CPE são transportadas nesse único VC.

Gerenciamento de IP

A alocação de endereço IP para o host individual que executa o cliente PPPoE é baseada no mesmo princípio do PPP na negociação IPCP do modo de discagem. A origem do endereço IP depende do tipo de serviço que o assinante compra e onde as sessões PPP terminam. O PPPoE usa o recurso de rede de discagem do Microsoft Windows, e o endereço IP atribuído é refletido no adaptador PPP.

A atribuição de endereço IP pode vir do concentrador de acesso que termina as sessões PPPoE ou, no caso de L2TP, dos gateways domésticos. O endereço IP é atribuído para cada sessão PPPoE.

O CPE não pode fazer Network Address Translation/Dynamic Host Configuration Protocol (NAT/DHCP) porque está ligado em ponte e não há endereço IP alocado a ele.

Como o destino de serviço é alcançado

Estas são as maneiras de alcançar o destino do serviço:

- O término das sessões PPP no provedor de serviços

- tunelamento L2TP

- Com o uso do SSG

As explicações detalhadas dessas arquiteturas são abordadas em documentos separados.

Descrição operacional do PPPoE

Esta versão do software cliente PPPoE suporta os estágios de descoberta e sessão descritos no RFC 2516. Há quatro etapas para o estágio de descoberta. Quando ela é concluída, ambos os pares conhecem a ID da sessão PPPoE e o endereço Ethernet do peer, que juntos definem exclusivamente a sessão PPPoE. Estas são as etapas:

1. O host envia um pacote de iniciação por broadcast.

O host envia o pacote de iniciação de descoberta ativa (PADI - Ative Discovery Initiation) de PPPoE com o destination_addr definido para o endereço de broadcast. O PADI consiste em uma marca que indica o tipo de serviço solicitado.

2. Um ou mais concentradores de acesso enviam pacotes de oferta.

Quando o concentrador de acesso ou o roteador recebe um PADI que pode servir, ele envia um pacote de PADO (Ative Discovery offer, oferta de descoberta ativa) PPPoE. O destination_addr é o endereço unicast do host que enviou o PADI. Se o concentrador de acesso não puder atender ao PADI, ele não deve responder com um PADO. Como o PADI foi transmitido, o host pode receber mais de um PADO.

3. O host envia um pacote de solicitação de sessão unicast.

O host procura os pacotes PADO que recebe e escolhe um. A escolha é baseada nos serviços oferecidos por cada concentrador de acesso. Em seguida, o host envia um pacote PADR para o concentrador de acesso escolhido. O campo destination_addr é definido como o endereço Ethernet unicast do concentrador de acesso ou do roteador que envia o PADO.

4. O concentrador de acesso selecionado envia um pacote de confirmação.

Quando o concentrador de acesso recebe um pacote PADR, ele se prepara para iniciar uma sessão PPP. Ele gera uma ID de sessão exclusiva para a sessão PPPoE e responde ao host com um pacote de confirmação de sessão de descoberta ativa (PADS - Ative Discovery Session Confirmation) PPPoE. O campo destination_addr é o endereço Ethernet unicast do host que envia o PADR.

Uma vez iniciada a sessão de PPPoE, os dados de PPP são enviados como em qualquer outro encapsulamento de PPP. Todos os pacotes Ethernet são unicast.

Um pacote de PADT (Encerramento de descoberta ativa) PPPoE pode ser enviado pelo host ou pelo concentrador de acesso a qualquer momento após o estabelecimento de uma sessão para indicar que uma sessão PPPoE foi encerrada.

Para obter uma explicação mais detalhada, consulte RFC 2516.

Conclusão

Para o ADSL, o PPPoE ganha popularidade e está atrás apenas do PPPoA.

Referências

- RFC 2516 - Um método para transmitir PPP sobre Ethernet (PPPoE)

- RFC 1483 - Encapsulamento multiprotocolo sobre camada de adaptação ATM 5

- RFC 2364 - Ponto a ponto sobre AAL5

Informações Relacionadas

- Arquitetura de linha de base PPPoA

- Suporte técnico DSL

- Suporte Técnico - Cisco Systems