Bras设备原理分类是怎样的？应用及市场前景如何分析？

概述

BRAS设备是宽带接入服务器（Broadband Remote Access Server）的缩写，是一种专门设计用于 管理和控制宽带网络接入 的关键网络设备。是ISP（Internet Service Provider）网络中的核心设备，它在网络架构中扮演着至关重要的角色，位于接入/汇聚层和骨干网之间，起到了 宽带接入网和骨干网之间的桥梁作用。

BRAS的核心功能主要体现在以下几个方面：

1. 用户接入控制 ：BRAS负责处理用户的接入请求，包括身份认证、授权和计费等关键步骤。这确保了只有合法用户才能访问网络资源，同时为不同用户提供相应的服务等级。
2. IP地址分配 ：BRAS支持多种IP地址分配方式，包括静态地址分配和动态地址分配（如DHCP）。这种灵活性使BRAS能够适应各种网络环境和用户需求。
3. QoS管理 ：BRAS提供强大的QoS（Quality of Service）管理功能，能够对不同类型的网络流量进行分类、标记和整形，确保关键业务获得所需的带宽和服务质量保障。
4. 流量控制 ：BRAS能够实时监测和控制网络流量，防止网络拥塞，同时也能有效防范DDoS等恶意流量攻击。
5. 业务汇聚 ：BRAS支持多种业务类型，如PPPoE、IPoE、L2TP等，能够将这些不同的业务汇聚到同一平台上进行统一管理。
6. 安全性管理 ：BRAS集成了防火墙、入侵检测等安全功能，为网络提供了额外的安全防护层。
7. 网络管理 ：BRAS提供了丰富的网络管理工具，包括用户管理、设备监控、故障诊断等功能，大大提升了网络运营的效率和可靠性。

通过这些功能，BRAS不仅实现了用户接入的控制和管理，还为网络运营商提供了灵活的业务部署和管理能力，成为现代宽带网络不可或缺的核心组件。

工作原理

BRAS设备的工作原理是一个复杂而高效的过程，涉及多个关键步骤和技术。在这个过程中，BRAS设备需要与其他网络组件紧密协作，以确保用户能够顺利接入网络并享受高质量的服务。以下是BRAS设备完整的工作流程：

1. 用户接入认证

当用户尝试接入网络时，BRAS设备首先接收用户的连接请求报文，其中包括用户名、密码等基本信息。BRAS随后提取这些认证信息，并将其转发给RADIUS（远程认证拨号用户服务）服务器进行验证。这个过程确保了只有经过授权的用户才能接入网络，增强了网络的整体安全性。

2. IP地址分配

一旦用户通过认证，BRAS设备会向DHCP（动态主机配置协议）服务器发起请求，为用户分配一个可用的IP地址。DHCP服务器响应BRAS的请求，提供一个未使用的IP地址。BRAS随后将这个IP地址通知给用户终端，完成用户上线过程。这种动态IP地址分配机制极大地提高了网络资源的利用率。

3. QoS管理

在用户成功接入网络后，BRAS设备会根据预设的策略实施QoS（服务质量）管理。这包括对不同类型的网络流量进行分类、标记和整形，以确保关键业务获得所需的服务质量保障。例如，BRAS可能会优先处理语音通话或视频会议等实时流量，以保证这些应用的质量不受影响。

4. 流量控制

BRAS设备还负责实时监测和控制网络流量。它可以根据配置对用户进行限速，防止网络拥塞。此外，BRAS还能识别和过滤潜在的恶意流量，如DDoS（分布式拒绝服务）攻击，从而保护网络免受此类威胁。

5. 与其他服务器的交互机制

在整个工作流程中，BRAS设备需要与多个服务器进行交互：

服务器类型	交互目的
RADIUS服务器	用户认证、计费和授权
DHCP服务器	IP地址分配
AAA服务器	认证、授权和计费
DNS服务器	域名解析

这种多方协作的机制确保了BRAS设备能够高效地处理用户接入请求，同时提供高质量的网络服务。
通过这种精心设计的工作流程和先进的技术，BRAS设备有效地管理了用户接入过程，确保了网络的安全性和服务质量，同时也为网络运营商提供了灵活的业务部署和管理能力。

BRAS设备分类

传统BRAS

在BRAS设备的发展历程中，传统BRAS占据了重要地位。这类设备的主要特点包括：

1. 控制面和转发面紧密耦合 ，导致性能相互影响，资源利用率不均衡。
2. 新业务部署受限，难以快速适应市场需求变化。
3. 硬件升级周期长，增加了运维成本。

尽管存在这些局限性，传统BRAS在早期宽带网络建设中发挥了关键作用，为后续技术发展奠定了基础。随着网络需求的变化，传统BRAS逐渐被更灵活、高效的虚拟化和云化解决方案所取代。

虚拟化BRAS

在BRAS设备的演进过程中，虚拟化BRAS（vBRAS）作为一种创新性的解决方案应运而生。vBRAS的核心理念是将传统BRAS的功能虚拟化，实现了网络功能的软件化，从而显著提高了网络的灵活性和可扩展性。
vBRAS的一个关键特性是 转控分离 。这种架构将BRAS设备的控制平面和转发平面进行解耦，使得控制平面可以以云的方式集中部署，充分发挥云计算的强大计算能力。这种设计使得单机架可以管理高达千万级的用户，大大提高了网络资源的利用率。
在产品层面，华为推出的 iBRAS(Intelligent Broadband Engine Solution) 方案是一个典型案例。该方案集成了流量管理、应用加速、流量经营等多项功能，通过高性能硬件平台实现网络数据报文的分析和处理。iBRAS方案的独特之处在于其前后台分离的设计：

• 前台：由BRAS设备或SR设备上的SA（Service Awareness，业务感知）单板实现，负责流量监控、策略执行和应用
• 后台：由接入的VBP（Versatile Business Platform，多功能业务平台）实现，负责设备管理、用户管理等

这种设计使得iBRAS能够在固网、无线网络及融合网络中实现流量分析、带宽管理及网络安全防护等多种功能，充分体现了vBRAS的灵活性和适应性。

云化BRAS

云化BRAS（cBRAS）代表了BRAS技术的最新发展方向，它继承了虚拟化BRAS的优势，进一步实现了网络功能的全面云化。cBRAS的核心特点是 将控制面和转发面彻底分离 ，并通过软件定义网络（SDN）技术实现了灵活的网络资源调度和管理。
这种架构允许控制面集中部署在云端，利用云计算的弹性伸缩能力，实现资源的高效利用和快速业务部署。同时，转发面可根据实际需求灵活选择硬件平台，如高性能NP（网络处理器）设备或通用x86服务器，以适应不同场景下的性能和成本需求。这种设计不仅提高了网络的灵活性和可扩展性，还大幅降低了运维成本，为网络运营商提供了更加高效、经济的宽带接入解决方案。

BRAS应用场景

宽带接入

在宽带接入场景中，BRAS设备扮演着至关重要的角色。作为连接用户终端和核心网络的关键节点，BRAS不仅实现了用户接入控制和认证，还提供了丰富的业务汇聚和QoS管理功能，为宽带网络的高效运营提供了强有力的支持。
BRAS设备在宽带接入场景中的具体应用主要体现在以下几个方面：

1. 用户接入控制 ：BRAS设备负责处理用户的接入请求，包括身份认证、授权和计费等关键步骤。这确保了只有合法用户才能访问网络资源，同时为不同用户提供相应的服务等级。
2. IP地址分配 ：BRAS支持多种IP地址分配方式，包括静态地址分配和动态地址分配（如DHCP）。这种灵活性使BRAS能够适应各种网络环境和用户需求。
3. QoS管理 ：BRAS提供强大的QoS管理功能，能够对不同类型的网络流量进行分类、标记和整形，确保关键业务获得所需的带宽和服务质量保障。
4. 流量控制 ：BRAS能够实时监测和控制网络流量，防止网络拥塞，同时也能有效防范DDoS等恶意流量攻击。
5. 业务汇聚 ：BRAS支持多种业务类型，如PPPoE、IPoE、L2TP等，能够将这些不同的业务汇聚到同一平台上进行统一管理。

BRAS设备在宽带接入场景中的应用效果显著。以EPON（以太无源光网络）接入技术为例，BRAS设备能够有效支持EPON系统的正常运行。EPON作为一种新兴的宽带接入技术，具有高带宽、低成本、易维护等优势，在住宅宽带接入、企业接入等领域得到了广泛应用。BRAS设备通过与EPON系统的紧密结合，实现了用户接入认证、QoS管理等功能，为EPON网络提供了强有力的支持。
“BRAS设备在EPON接入场景中的应用，不仅提高了网络的接入能力和稳定性，还为用户提供了更加丰富和个性化的服务。”
随着宽带接入技术的不断发展，BRAS设备也在不断创新和升级。例如，新一代的BRAS设备开始支持10G EPON、40G/100G EPON等更高带宽的接入技术，以满足用户日益增长的带宽需求。同时，BRAS设备也开始集成更多的智能化功能，如自动配置、故障诊断等，进一步提高了网络的运营效率和用户体验。
通过在宽带接入场景中的广泛应用，BRAS设备不仅提高了网络的接入能力和服务质量，还为运营商创造了更多的商业价值。随着技术的不断进步，BRAS设备在宽带接入领域的应用前景将更加广阔，为用户带来更加优质、可靠的网络体验。

企业网络

继宽带接入场景之后，BRAS设备在企业网络中也发挥着重要作用。BRAS设备在企业网络中的应用主要包括：

1. 分支机构互联 ：BRAS设备通过VPN技术实现总部与分支机构的安全连接，确保数据传输的私密性和完整性。
2. QoS管理 ：优化关键业务流量，如VoIP和视频会议，提高企业通信质量和效率。
3. 用户接入控制 ：实现员工和访客的身份认证和权限管理，提升企业网络安全性。

这些应用不仅提高了企业网络的可靠性和安全性，还为企业带来了更高的运营效率和投资回报。

数据中心

在数据中心环境中，BRAS设备主要应用于 网络边界安全 和 多租户隔离 两大场景。通过部署BRAS，数据中心能够实现精细化的流量管控和QoS管理，有效防止DDoS攻击，同时为不同客户提供定制化的网络服务。这种应用不仅提升了数据中心的安全性和服务质量，还为运营商开辟了新的商业模式，如基于SLA的差异化服务，从而增加收入来源。

BRAS关键技术

用户认证

BRAS设备在用户认证方面采用了多种先进技术，以确保网络接入的安全性和可靠性。这些技术不仅提高了用户体验，还为网络运营商提供了灵活的认证选择。
BRAS设备支持多种用户认证技术，每种技术都有其独特的优势和适用场景：

1. PPPoE (Point-to-Point Protocol over Ethernet) ：一种广泛应用于宽带接入的认证方式。PPPoE通过在以太网上封装PPP (Point-to-Point Protocol) 报文，实现了用户的身份验证和接入控制。它的优点包括:
2. 提供端到端的连接，确保数据传输的隐私性
3. 支持多种认证方法，如PAP (Password Authentication Protocol) 和 CHAP (Challenge Handshake Authentication Protocol)
4. 可以实现精确的流量控制和计费
2. 802.1x认证 ：基于IEEE 802.1x标准，提供端口级别的访问控制。它通常与EAP (Extensible Authentication Protocol) 结合使用，如EAP-TLS (Transport Layer Security) 或 EAP-PEAP (Protected EAP)，以实现更高级别的安全认证。802.1x认证的优点包括:
3. 提供强加密的认证过程，提高安全性
4. 支持双向身份验证，不仅验证用户身份，还可以验证设备身份
5. 可以与多种后端认证系统（如RADIUS）无缝集成
3. Web认证 ：一种适合公共场所Wi-Fi接入的认证方式。用户通过Web浏览器进行身份验证，通常在机场、咖啡厅等场所使用。Web认证的优势在于:
4. 实现简单，不需要特殊客户端软件
5. 可以提供定制化的登录界面，便于品牌推广
6. 可以灵活设置认证前后的访问权限
4. 绑定认证 ：一种增强型认证方式，通常结合用户名、密码和物理设备的MAC地址。这种方法可以有效防止未经授权的设备接入网络，提高安全性。
5. 快速认证 ：为提高用户体验，一些认证机制提供了快速认证选项，如预认证或缓存认证。这些机制可以在一定程度上减少每次连接时的完整认证过程，加快接入速度。

在实际应用中，BRAS设备通常会结合多种认证方式，以适应不同的网络环境和用户需求。例如，在企业网络中，可能会采用802.1x认证为主，辅以Web认证作为备用方式。这样既保证了高度的安全性，又提供了便捷的访客接入途径。
BRAS设备的用户认证流程通常遵循以下步骤：

1. 用户发起接入请求
2. BRAS设备收集认证信息
3. 将认证信息转发至RADIUS服务器
4. RADIUS服务器验证用户身份
5. 返回认证结果给BRAS设备
6. BRAS设备根据认证结果决定是否允许接入

值得注意的是，BRAS设备还支持 动态授权 功能。这意味着即使用户已经在线，RADIUS服务器也可以通过CoA (Change of Authorization) 报文随时修改用户的授权信息。这种机制使得网络管理员可以实时调整用户的访问权限，提高了网络管理的灵活性和及时性。
通过这些多样化的认证技术和灵活的管理机制，BRAS设备能够为不同类型的网络环境提供安全、可靠的用户接入控制，同时满足各种复杂的业务需求。

流量控制

BRAS设备在流量控制方面采用了多项先进技术和策略，以确保网络资源的有效利用和关键业务的服务质量保障。这些技术不仅提高了网络的效率，还为用户提供了更好的体验。
BRAS设备在流量控制方面采用了多项先进技术和策略，以确保网络资源的有效利用和关键业务的服务质量保障。这些技术不仅提高了网络的效率，还为用户提供了更好的体验。以下是BRAS设备在流量控制方面涉及的关键技术和策略：

1. 深度包检测（DPI）技术 ：BRAS设备的核心技术之一。DPI技术通过对网络流量进行全面分析，能够识别出各种应用和协议的流量特征。这种精细的流量识别能力为后续的流量控制和管理提供了坚实的基础。例如，DPI技术可以区分出视频流、文件传输、网页浏览等各种类型的流量，从而实现更有针对性的流量管理策略。
2. 流量整形 ：BRAS设备常用的流量控制策略。它通过设定流量阈值和缓冲区大小，可以平滑突发流量，防止网络拥塞。流量整形技术通常与DPI技术相结合，根据不同类型的流量设置不同的整形规则。例如，对于实时性强的语音和视频流量，可以设置较高的优先级和较小的缓冲区，以保证其低延迟传输；而对于文件传输等非实时流量，则可以设置较低的优先级和较大的缓冲区，以便在不影响关键业务的情况下充分利用网络带宽。
3. 基于类的流量监管（CBWFQ） ：BRAS设备中常用的一种高级流量控制算法。CBWFQ能够根据预先定义的流量类别，为不同类别的流量分配不同的带宽份额。这种方法特别适用于需要保证关键业务服务质量的场景。例如，在企业网络中，可以将电子邮件、视频会议等关键业务划分为高优先级类别，为其预留足够的带宽，确保这些应用始终能够获得良好的用户体验。
4. 动态带宽分配（DBA） ：BRAS设备在流量控制方面的另一项重要技术。DBA技术能够根据网络的实际负载情况，动态调整各个用户或业务的带宽分配。这种自适应的流量控制机制能够有效应对网络流量的波动，最大化网络资源的利用率。例如，在高峰期，DBA技术可以自动增加热门应用的带宽分配，而在低谷期，则可以将多余的带宽分配给其他应用，从而实现网络资源的最优利用。
5. 流量镜像 ：BRAS设备中的一项重要功能。它能够将指定的网络流量复制一份，发送到专门的分析设备或系统进行深入分析和处理。这种技术在网络安全监控和故障排查等方面发挥着关键作用。通过流量镜像，网络管理员可以实时监控网络流量，及时发现异常行为，采取相应的防御措施。

通过综合运用这些技术和策略，BRAS设备能够实现对不同类型流量的精细化管理，确保关键业务的服务质量，同时最大限度地提高网络资源的利用率。这种智能的流量控制机制不仅提高了网络的效率，还为用户提供了更好的体验，使BRAS设备成为现代宽带网络中不可或缺的重要组成部分。

QoS管理

在BRAS设备的关键技术中，QoS管理是一项至关重要的功能。BRAS设备通过 深度包检测（DPI）技术 实现精准的流量识别和分类，进而应用 基于类的流量监管（CBWFQ） 策略，为不同类型的网络流量分配合适的带宽资源。这种机制确保了关键业务（如语音和视频）获得优先处理，同时通过 流量整形 技术平滑突发流量，有效防止网络拥塞，从而全面提升网络的服务质量和用户体验。

BRAS市场分析

市场规模

在全球信息技术快速发展和数字化转型的大背景下，BRAS设备市场呈现出蓬勃发展的态势。这一趋势不仅反映了网络基础设施升级的需求，也彰显了BRAS设备在现代网络架构中的关键地位。
根据权威机构的统计数据，BRAS设备市场正经历着快速增长。 2022年全球BRAS设备市场规模达到数百亿元人民币 ，预计在未来几年内将继续保持稳定增长。这一增长趋势主要得益于以下几个因素：

1. 5G网络部署加速 ：随着5G技术的广泛应用，对高性能、高容量BRAS设备的需求激增。5G网络的超高速率和低延迟特性要求BRAS设备具备更强的数据处理能力和更精细的流量控制机制，推动了高端BRAS设备市场的扩张。
2. 物联网设备激增 ：智能家居、工业物联网等领域的快速发展导致网络接入设备数量呈指数级增长。这不仅增加了BRAS设备的部署需求，还对其性能和可扩展性提出了更高要求。
3. 云化和虚拟化趋势 ：云化BRAS(cBRAS)和虚拟化BRAS(vBRAS)技术的兴起为市场注入了新的活力。这些新技术打破了传统BRAS设备的硬件限制，实现了更灵活、高效的网络资源管理和业务部署，吸引了大量企业和运营商的关注。
4. 网络安全需求上升 ：随着网络攻击事件频发，对具备强大安全功能的BRAS设备需求日益增长。这促使BRAS设备制造商加大研发投入，不断提升产品的安全性能，进一步扩大了市场空间。

值得注意的是，BRAS设备市场正呈现出明显的 多元化和细分化 趋势。除了传统的大型运营商市场外，中小企业和垂直行业对定制化BRAS解决方案的需求日益增长。这为BRAS设备供应商提供了更多市场机会，同时也推动了产品线的丰富和完善。
在中国市场，BRAS设备的增长势头尤为强劲。随着“新基建”政策的推进和数字经济的蓬勃发展，国内BRAS设备市场迎来了前所未有的发展机遇。预计到2027年，中国BRAS设备市场规模有望突破百亿元大关，年复合增长率(CAGR)将达到两位数。
面对这一巨大市场机遇，各大BRAS设备厂商纷纷加大研发投入，推出了一系列创新产品和解决方案。例如，华为的iBRAS方案、中兴的ZXR10系列BRAS产品等都在市场上取得了良好反响。这些产品不仅满足了传统宽带接入需求，还为新兴的物联网、5G等应用场景提供了有力支持，进一步推动了整个BRAS设备市场的繁荣发展。

主要厂商

在BRAS设备市场中，多家知名厂商凭借技术创新和产品质量脱颖而出。以下是几家主要的BRAS设备供应商：

1. 华为：推出了iBRAS(Intelligent Broadband Engine Solution)方案，集成了流量管理、应用加速和流量经营等多项功能。
2. 中兴通讯：开发了ZXR10系列BRAS产品，支持多种接入技术和丰富的业务功能。
3. 思科：作为网络设备巨头，提供高性能的BRAS解决方案，满足大规模网络需求。
4. 阿尔卡特朗讯：专注于固定接入领域，提供全面的BRAS产品组合。
5. 烽火通信：在国内市场占据重要地位，提供适应本地需求的BRAS解决方案。

这些厂商的产品不仅满足传统宽带接入需求，还为新兴的物联网、5G等应用场景提供了有力支持，推动了整个BRAS设备市场的创新发展。

发展趋势

BRAS设备市场正迎来新一轮的技术革新和产业升级。随着云计算、大数据和人工智能等新兴技术的快速发展，BRAS设备的未来发展呈现出以下几大趋势：

1. 云原生BRAS技术突破 ：中国电信近期推出的业界首款运营级云原生BRAS设备标志着BRAS技术进入了一个全新的发展阶段。这款设备采用了先进的微服务化设计理念，实现了功能的细粒度拆分与重组，大大提升了业务开放性、弹性和绿色节能水平。
2. 异构算力架构创新 ：云原生BRAS设备首次采用了CPU+DPU的异构算力方式。这种创新架构不仅保证了云原生UP与传统物理UP在转发能力等方面的性能相当，还实现了业务的灵活开发与部署。DPU技术在IP承载网络领域的应用，预计将带动相关产业链的快速发展。
3. 边缘计算深度融合 ：随着5G和物联网技术的普及，BRAS设备正朝着边缘计算方向演进。云原生BRAS设备通过随边缘云部署，能够更好地满足用户灵活快速接入的需求，为未来的分布式网络架构奠定基础。
4. AI技术赋能 ：BRAS设备正逐步整合人工智能技术，以提升网络的智能化管理水平。通过机器学习算法，BRAS设备可以实现更精准的流量预测和资源分配，优化网络性能，同时降低运营成本。
5. 绿色节能 ：随着可持续发展理念深入人心，BRAS设备的能效比成为重要考量因素。云原生BRAS通过微服务化设计和异构算力架构，显著提升了能源利用效率，为构建绿色低碳的网络基础设施做出贡献。

这些发展趋势不仅展示了BRAS设备技术的创新潜力，也为整个网络通信行业指明了未来发展方向。随着这些技术的不断成熟和应用，我们可以期待看到更加智能、高效和环保的网络基础设施，为数字经济的快速发展提供强有力的支撑。 

结论

总之，BRAS设备作为一种重要的网络设备，在各个领域中都具有重要的应用价值。未来，随着网络技术的不断发展和普及，BRAS设备市场也将会越来越广阔，同时也将会在网络安全和流量控制方面发挥着越来越重要的作用。