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1、项目四、广域网协议封装与验证教学目标:广域网(WAN)是一个运行的地域超过局域网 的数据通信网络。广域网将组织位于各地的多个部分 连接起来、并与其他组织连接、与外部服务(比如数 据库)连接以及与远程用户连接。通常可以传输各种 各样的通信类型,比如语音、数据和视频。电话和数 据是最常用的广域网服务。具体来将主要包括以下几 方面的知识: (1) 广域网连接; (2) 广域网布线; (3) DDN技术; (4) PPP和HDLC协议; (5) PPP配置; (6) 帧中继技术; (7) 帧中继配置。任务8:广域网PPP协议封装8.1 工作任务某公司下属多个分公司,并且总公司与分 公司分别设在不同的城
2、市,总公司与分 公司之间的网络通过路由器相连,保持 网络连通。现要在路由器上做适当配置 ,实现公司内部主机相互通信。8.2 相关知识 作为网络工程师,需要了解本工作任务所涉及的 以下几方面知识: 广域网布线; DDN技术; PPP和HDLC协议; PPP配置。 路由器主要用于广域网。当前存在着各种各样的 广域网技术,性能和价格有着千差万别的变化 。专线、帧中继、ISDN、xDSL技术是目前企 业经常采用的服务。8.2.1 串行点对点链路 1. 广域网技术概述图8.1 广域网连接示意图中 央交换局交换机本地回路分界点用户终端 设备路由器 广域网(WAN)是一个运行的地域超过局域网 的数据通信网络
3、。广域网通常使用电信运 营商提供的数据链路在广域范围上访问网 络带宽。广域网将组织位于各地的多个部 分连接起来、并与其他组织连接、与外部 服务(比如数据库)连接以及与远程用户 连接。广域网通常可以传输各种各样的通 信类型,比如语音、数据和视频。中央交换局交换机本地回路分界点用户终 端设备 路由器图8.1 广域网连接示意图图8.2 DTE和DCE之间的连接DTEDCEEIA/TIA-232 V.35 X.21 HSSI OthersCSU/DSU (Modem) 广域网的主要设备有路由器、CSUDSU、Modem、通信服 务器等。如果本地回路是数字回路,则路由器需要连接到 CSUDSU(即图8.
4、1中的用户终端设备)。广域网技术主 要体现在OSI参考模型的下两层:物理层和数据链路层。 广域网的物理层协议描述了广域网连接的机械、电气、规 程和功能,广域网还描述了DCE、DTE之间的接口。广域 网的连接需要通信服务供应商提供,如图8.2所示 Cisco的设备直尺的串行标准或接口类型包括:EIA/TIA-232 (V.24,以前称为RS-232)、V.35、EIA/TIA530等。DTEDCECSU/DSU 图8.2 DTE和DCE之间的连接TE(Modem) EIA/TIA-232 V.35 X.21 HSS接的机械、电 2. 广域网连接的选择一般如图8.3所示,有两种类型的广域网连 接可
5、供选择:专线和交换连接。交换连 接可以是电路交换或者是分组交换。租用线路: T1/E1线路 T3/E3线路专线型广域网交换型电路交换基本电话服务 ISDN分组/信元交换X.25 帧中继 ATM交换式 多兆数据服务图8.3 广域网连接(1) 专线连接与DDN接入专线连接是一种租用线路的方式,提供全 天候服务。专线通常用于传送数据资料 、语音,同时也可以传送视频图像。在 数据网络设计中,专线通常提供主要网 站或园区间的核心连接或主干网络连接 ,以及LAN对LAN的连接。CSU/DSU(通道服务单元/数字服务单元) 是一个数字接口装置(或两个分离的数 字装置),用以适配和连接数据终端设 备(DTE)
6、上的物理接口和电信运营商 交换网络中的数据电路端接设备(DCE )(如一个电信交换机)上相应的接口 。CSU/DSU也是为上述设备间的通信提 供信号时钟。图8.4显示了CSU/DSU在网 络中的位置。 CSU/DSUCSU/DSUCSU/DSUCSU/DSU图8.4 专用串行连接中CSU/DSU的位置专线网络常用的典型连接技术有: 56kbps。 64kbps。 T1(1.544Mbps)美国标准。 E1(2.048 Mbps)欧洲标准。 E3(34.064 Mbps)欧洲标准。 T3(44.736 Mbps)美国标准。 xDSL:一种新兴的正在不断发展的针对家庭使用的广域网技 术。 SONE
7、T:一系列高速的物理层技术。 路由器的同步串行连接使用如下标准连接到DCE(如 CSU/DSU): EIA/TIA-232(RS-232)。 EIA/TIA-449。 V.35。 X.21。 EIA-530 (2)分组交换连接和租用线路和电路交换式线路不同,包交 换不依赖于承载网提供的专用的点对点线 路。 帧中继、SMDS和X.25都属于包交换式的广域 网技术。 包交换网络可以传送大小不一的帧(数据包 )或大小固定的单元。(3)电路交换连接在电路交换式网络中,专用物理电路只是每一个通信对话临时建立的。交换式电路由一个初始建立信号触发所建立 。这个呼叫建立过程决定了呼叫ID、目的ID和连接类型。
8、当传输结束时,中断信号负责中断电路。典型的电路交换式链路有如下几种:异步串口连接(POTS);ISDN基本速率接口(BRI);ISDN基群速率接口(PRI)。(4)信元交换 信元交换服务(Cell-switch service)提供了一种 专用连接交换技术,将数字化的数据组织成信 元单元,然后用数字信号技术将其在物理介质 传输。 信元交换服务最常用的有两种:异步传输模式( Asychronous Transfer Mode ,ATM)和交换式 多兆比特数据服务(Switched Multimegabit Data Service,SMDS)。2. 广域网布线(1)广域网的物理层根据设备距离服务
9、的不同、速度的不同和 实际服务的不同,在广域网中用于路由 器的线缆和接头也有很多差异。 图8.5列出支持目前的广域网解决方案的 数据链路层和物理层的实现。所选择的 物理层类型需要根据距离、速度和所需 要的接口类型确定。链路控制 (HDSL )Cisco 的高级数据 PPP帧中继ISDNBRI (使用PPP)DSL调制解 调器 线缆调 制解 调器EIA/TIA-232 EIA/TIA-449 X.21 V.24 V.35RJ-45(注意引脚 与以太网不同)RJ-11(与电 话线配合工 作) F(与有线电 视线路配合 工作) 图8.5 广域网物理层的实现(2)广域网串行连接 串行传输是一种数据比特
10、在单个信道上串 行发送的数据传送方式。广域网通信使 用串行传输。 表8-1比较了EIA/TIA-232和EIA/TIA-449, V.35,X.21,EIA-530等多种用于广域网 连接的物理层标准。数据(bps) 距离(m)EIA/TIA-232 距离(m)EIA/TIA-449, V.35,X.21,EIA-530 2400601250480030625960015312192001515638400157811520003.7/T1(1.544Mbps) /15表8-1 物理层标准比较图8.6所示为可选的各种串行接头。串行接头用于连接终 端用户设备和服务提供商。注意,Cisco路由器上的
11、串 行端口使用专用的60针接头,或者体积更小的“智能串 行”接头,它能在一块广域网接口卡上支持两个串行连接。图8.6 广域网串行连接(3)路由器与串行连接 在广域网上如果连接的两端都是路由器, 一台路由器是DTE,另一台路由器是提 供时钟的DCE。 如果对路由器进行串行连接,路由器必须 有固定的或者智能化的端口。图8.7所示 为一台带有固定串行端口的路由器。 (4)路由器与ISDN BRI连接 并不是所有的Cisco路由器都包括本地ISDN终端 ,也不是所有的都包含相同参考点的接口。首 先要确定路由器是否支持ISDN BRI。查看路由 器后面板以确定其是否符合如下两种情况:图8.7 固定串行接
12、口图8.7 固定串行接口 如果路由器上标注了“BRI” 字样,说明其已经具有了一个 BRI。本地ISDN接口已经内置到路由器中,此路由器是一 个TE1设备,并且此路由器已经包含了ISDN TA的功能 如果路由器上没有标注“BRI” 字样,则说明路由器使用一 个串行接口连接。串行接口非本地ISDN接口,必须额外 使用一个外部的TA设备,并且将它连接到路由器的串行 接口上来提供一个BRI连接。(5)路由器与DSL连接图8.8 路 由器与DSL连接 DSL技术是一种调制解调器技术 ,支持在双绞电话线上进行 便宜的高速数字传输。异步 数字用户线(ADSL)是最常 见的,它是一个更大的,统 称为xDSL
13、的技术家族的一部 分。 Cisco800系列路由器配有固定接 口DSL,如Cisco 827-4V ADSL路由器有一个ADSL接 口,如图8.8所示,该接口能 通过DSL将用户连接到 Internet或企业局域网。图8.8 路由器与DSL连接(6)路由器与有线电视电缆的连接 Cisoc uBR905线缆接入路由器,在有线电 视系统上为住宅、小型办公室和家庭办 公室用户提供了高速的网络接入。如图 8.9所示。 图8.9 路由器与有线电视电缆的连接8.2.2 DDN数字专线1. DDN概述 DDN(Digital Data Network)即数字数据网, 是利用数字信道传输数据信号的数据传输 网
14、,它基于同步时分复用、电路交换的基 本原理实现,向用户提供永久性和半永久 性连接的数字数据传输信道,既可以用于 计算机之间的通信,也可用于传送数字化 传真、数字话音、数字图像信号或其他数 字信号。(1) DDN的网络结构 如图8.10所示,DDN网络由数字传输电路和相应的数字交叉复用设备组成。其中 ,数字传输主要以光缆传输电路为主,数字交叉连接复用设备对数字电路进 行半固定交叉连接和子速率的复用。 DTE(数据终端设备):接入DDN网的用户端设备,可以是局域网,通过路 由器连至对端,也可以使一般的异步终端或图像设备,以及传真机、电传机 、电话机等。DTE和DTE之间全透明传输。 DSU(数据业
15、务单元):可以是调制解调器或基带传输设备,以及时分复用、语 音数字复用等设备。DTE和DSU主要功能是业务的接入和接出。 NMC(网管中心):可以方便地进行网络结构和业务的配置,实时地监视网络 运行情况,进行网络信息、网络节点告警、线路利用情况等收集、统计报告 。 (2)DDN的优点 (1)提供透明传输网 (2)传输速率高,网络延时小 (3)网络安全可靠 (4)提供灵活的连接方式和组网环境 (5)网络管理简便 DTEDDN节点图8.10 DDN网络结构DSUDTELANDSUDDN节点NMC2. PPP协议l(1)PPP简介lPPP(Point to Point)即点对点协议,是为同等单元之间
16、传 输数据包而设计的数据链路层协议。如图8.11所示。lPPP是现在主流的一种国际标准WAN封装协议,可支持如 下连接类型:l同步串行连接l异步串行连接lISDN连接lHSSI连接l由于PPP协议具有协议简单、动态IP地址、可对传输数据 进行压缩和入网用户的认证等优点,因而成为广域网使用 非常广泛分协议之一。其主要用于家庭拨号上网、ADSL 上网、局域网的点对点连接等。 PPP封装图8.11 PPP提供多种连接广域网(2)PPP认证协议在PPP会话中验证阶段是可选的。如果需要验证,那么 验证将发生在网络层协议配置阶段之前,在链路建立 完毕并且已经选择了验证协议之后,通信双方就可以 被验证了。 在验证阶段要求链路的发起方在验证选项中填写验证信 息,以便确认用户得到了网络管理员能够发起通信的 许可。 在配置PPP验证时,可以选择使用密码验证协议( Password Authentication Protocol,PAP)或询问握手验 证协议(Challenge Handshake Authentication Protocol, CHAP)。 PAP或C