专栏首页鲜枣课堂到底什么是BRAS?

到底什么是BRAS?

大家好,我们今天聊聊BRAS。

英文好的同学估计会有点懵。因为“BRAS”这个词,在英文里,是“胸罩”的意思。

我们作为通信专业科普公众号,肯定不会研究内衣。今天文章所说的BRAS,是另一个BRAS,全名叫做Broadband Remote Access Server,也就是宽带接入服务器。

顾名思义,BRAS和我们的宽带上网业务有关。事实上,它对每个人都非常重要。如果没有它,我们家里的宽带就无法正常工作,我们也就无法畅游网络世界。

█ 什么是BRAS

在详细介绍BRAS之前,我们先做一点知识铺垫。

在以往的文章中,我多次给大家介绍过传输网

传输网是我们整个通信网络的底座,负责把各地的家庭用户、政企用户和数据中心连接起来。它也是互联网的主干。

我们整个传输网,分别是骨干网和城域网。

骨干网,又分为国家骨干网(一干)和省级骨干网(二干)。

城域网呢,顾名思义,就是单个城市范围内的通信网络(简称MAN,Metropolitan Area Network)。

城域网也有进一步细分,分为三层:核心层、汇聚层、接入层。

我们现在都是光纤上网,每家每户都有“光猫”。

我之前和大家介绍过,“光猫”学名叫做ONT,属于PON(Passive Optical Network,无源光网络)系统。而PON系统,属于城域网的接入层。(关于PON,详细看这里:链接

PON,说白了,就是把一根光纤变成N根光纤,实现千家万户的“光连接”。

大家可能会想到路由器。路由器也是分发和聚合的作用,一根网线变成N根网线。

那么,PON是不是一个“光纤版”的路由器呢?

准确来说,不是。

PON是底层的系统,它只管光,只负责把光送到你家。换句话说,它只是把水管接到你家里,但是,水管里并没有水。

想要有水,你必须先去自来水公司开户。

于是,我们就需要BRAS

大家如果捣鼓过无线路由器或光猫,那么一定对这个界面很眼熟:

是的,PPPOE拨号的界面。

输出用户名密码之后,点拨号,成功了,就能上网了。如果不拨号,仅仅是网口亮了灯,你还是无法上网的。

这个PPPOE拨号,相当于就是你告诉运营商你的宽带账户信息,然后让运营商给你拧开水管,送水上门。

这就是一个典型的认证鉴权过程。BRAS最主要的作用之一,就是认证鉴权。

说白了,如果没有BRAS,运营商就不能对用户进行身份识别,也不能判断用户的权限,更不能对用户进行计费。

说了半天,BRAS到底在哪呢?

如下图所示,BRAS一般部署在城域网的核心层。

现在比较流行的分层叫法,也会把BRAS所在的这层,叫做业务控制层。

CR:Core Router,核心路由器

SR:Service Router,业务路由器

SW:Switch,交换机

从组网图也可以看出,BRAS是接入网和骨干网之间的桥梁。它是一个网关,牢牢控制着用户的数据进出骨干网。换句话说,它就像一个高速公路的收费站,对用户进行管理和计费。

它再往上,就是骨干网的核心路由器CR,是整个城域网流量的出入口。

用户如果想要上网,首先要确保PON的光通路是OK的。然后,光猫(也可以是无线路由器)和BRAS之间,建立一个PPP会话

PPP,Point to Point Protocol(点对点协议),是一种数据链路层协议。建立PPP会话后,用户就可以访问互联网(接入骨干网)。

前面我们说的PPPOE,就是PPP over Ethernet(以前还有PPPOA,也就是PPP over ATM)。

PPP会话的建立过程如下图所示,都是协议流程,我就不详细介绍了,大家可以查询相关资料。

BRAS通过与认证系统和计费系统的配合,完成认证和计费功能。

值得一提的是,为了完成认证,还有一个重要的网元,那就是RADIUS服务器(Remote Authentication Dial In User Service,远程用户拨号认证系统)。上面图中,BRAS收到终端侧过来的用户名密码,就要去找RADIUS认证。

除了认证、鉴权和计费之外,BRAS还可以用于QoS、安全管理、组播和VPN等。

它作为宽带网络的控制中心,其实就是宽带网络的核心网。它与运营商的运营支撑平台相结合,还能开展很多充满想象力的增值业务,是名副其实的“大管家”。

█ BRAS的发展演进

BRAS在ADSL时代就已经诞生了。当时宽带用户数量激增,BRAS有效地简化了网络架构,实现了集中化的管理功能,为宽带业务大爆发奠定了基础。

后来,它不仅支持了xDSL,还支持Cable Modem、以太网接入(LAN)、无线宽带数据接入(WLAN)、FTTx(也就是刚才我们说的光纤入楼、入户)等多种方式网络类型,支撑了宽带IP网络和ATM网络的数据接入,成为运营商和政企客户的最爱。

2017年左右,BRAS开始了新的演进变化。

前面我提到,BRAS其实就像移动网里的核心网。核心网在10多年前,有一个明显的演进,就是控制和转发分离。也就是说,设备进行解耦,控制面和数据转发面分开,各走各的通路。(参考:从2G到5G,核心网,你到底经历了什么?

这一趋势,也发生在BRAS的身上。

传统BRAS,作为网关,既要负责用户管理,也要负责数据流的转发,负担很重,性能很难提升上来。

而且,BRAS设备的数量很多,随着网络规模持续扩大,还有一些新业务上线,BRAS的维护工作量越来越大。部署新业务的速度,也非常慢,影响网络的长期发展。

于是,BRAS开始解耦,把将多台BRAS设备上的用户管理功能抽取出来并且集中,形成控制面(Control Plane,简称CP)。BRAS设备上,保留路由器的控制面以及BRAS的转发面,形成转发面(User Plane,简称UP)。

和移动核心网一样,除了把控制面集中起来之外,还引入了虚拟化(云化),形成了vBRAS。好处和云核心网是一样的,可以灵活进行弹性扩容、缩容,简化运维,统一标准接口,提升设备性能。

采用vBRAS之外,转发面也变得灵活。

对于大流量业务,可采用高性能硬件,分布式部署,满足转发性能需求。对于大session小流量业务,可采用x86云化设备,集中式部署,节约成本。

vBRAS的出现,体现了城域网云化的趋势。它的底层演进逻辑,和4G/5G移动通信网是一样的。

值得一提的是,除了形态变化之外,BRAS的定位也有些变化。

随着设备性能的提升,前面我们看到的在一起的BRAS和SR(业务路由器),设备功能逐渐融合为MSE(Multi-Service Edge,多业务边缘路由器)或BNG(Broadband Network Gateway,宽带网络网关)。这也是某种形式的合体。

好了,以上就是关于BRAS的全部内容。

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作者:小枣君
原始发表时间:2022-03-17
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