Оптические каналы связи

9.3. Протокол туннелей на сетевом уровне L2 (L2TP)

Важным дополнением Протоколов РРР и РРТР является протокол L2TP (Layer Two Tunneling Protocol, более подробное описание смотри http://book.itep.ru/4/44/l2pr.htm). Протокол L2TP расширяет модель PPP, позволяя размещение терминальных точек L2 и PPP в различных физических устройствах, подключенных к сети с коммутацией пакетов. В L2TP пользователь имеет соединение L2 с концентратором доступа (например, модемным пулом, ADSL DSLAM, и т.д.), а концентратор, в свою очередь, туннелирует индивидуальные PPP -кадры в NAS (Network Access Server). Это позволяет разделить обработку PPP -пакетов и реализацию шлюза L2.

Очевидным преимуществом такого разделения является то, что вместо требования завершения соединения L2 в NAS, соединение может завершаться в локальном концентраторе, который затем продлевает логический канал PPP через общую инфраструктуру, такую, как, например, Интернет. C точки зрения пользователя нет никакой разницы между завершением туннеля на уровне L2 в NAS или через L2TP.

Многоканальный PPP [RFC1990] требует, чтобы все каналы, образующие многоканальную связь, были объединены в группу с помощью одного NAS. Благодаря возможности формирования сессий PPP с оконечными адресами, отличными от точки присоединения, L2TP может использоваться для схем, когда все каналы приходят на вход одного NAS.

На диаграмме ( рис. 9.19) показана схема работы протокола L2TP и функции LAC и LNS. Целью здесь является туннелирование кадров PPP между удаленной системой или клиентом LAC (L2TP Access Concentrator) и LNS (L2TP Network Server), размещенной в LAN.

Рис. 9.19. Схема работы протокола L2TP

Удаленная система инициирует PPP -соединение с LAC через коммутируемую телефонную сеть PSTN. LAC затем прокладывает туннель для PPP -соединения через Интернет, Frame Relay или ATM к LNS, посредством чего осуществляется доступ к исходной LAN (Home LAN). Адреса удаленной системе предоставляются исходной LAN через согласование с PPP NCP. Аутентификация, авторизация и аккоунтинг могут быть предоставлены областью управления LAN, как если бы пользователь был непосредственно соединен с сервером сетевого доступа NAS.

LAC-клиент (ЭВМ, которая исполняет программу L2TP) может также участвовать в туннелировании до исходной LAN без использования отдельного LAC. В этом случае, ЭВМ, содержащая программу LAC клиента, уже имеет соединение с Интернет. Затем создается "виртуальное" PPP -соединение и локальная программа L2TP LAC формирует туннель до LNS. Как и в вышеописанном случае, адресация, аутентификация, авторизация и аккоунтинг будут обеспечены областью управления исходной LAN.

L2TP использует два вида пакетов, управляющие и информационные сообщения. Управляющие сообщения используются при установлении, поддержании и аннулировании туннелей и вызовов. Информационные сообщения используются для инкапсуляции PPP -кадров, пересылаемых по туннелю. Управляющие сообщения используют надежный контрольный канал в пределах L2TP, чтобы гарантировать доставку. Информационные сообщения, если происходит их потеря, повторно не пересылаются.

На рис. 9.20 показано взаимоотношение PPP -кадров и управляющих сообщений по управляющему и информационному каналам L2TP. PPP -кадры передаются через ненадежный канал данных, инкапсулированных сначала в L2TP, а затем в транспортные пакеты, такие, как UDP, Frame Relay, ATM и т.д.. Управляющие сообщения посылаются через надежный управляющий канал L2TP, который передает пакеты в пределах того же пакетного транспорта.

Рис. 9.20. Структура протокола L2TP

Порядковые номера необходимы во всех управляющих сообщениях и применяются в управляющем канале для обеспечения надежной доставки. Информационные сообщения могут использовать порядковые номера, чтобы восстановить порядок пакетов и детектировать потерю кадров. Все коды посылаются в порядке, принятом для сетей (старшие октеты — первые).

Необходимая процедура установления PPP -сессии туннелирования L2TP включает в себя два этапа (см. рис. 9.21):

1. установление управляющего канала для туннеля, и
2. формирование сессии в соответствии с запросом входящего или исходящего вызова.

Туннель и соответствующий управляющий канал должны быть сформированы до инициализации входящего или исходящего вызовов.

L2TP-сессия должна быть реализована до того, как L2TP сможет передавать PPP -кадры через туннель. В одном туннеле могут существовать несколько сессий между одними и теми же LAC и LNS.

Рис. 9.21. PPP-туннелирование в протоколе L2TP