项目四、广域网协议封装与验证

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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