第八章广域网技术.ppt

第8章广域网技术 本章要求 了解广域网的基本概念 掌握PPP协议的基本配置 掌握X 25协议的基本配置 掌握HDLC协议的基本配置 掌握FR协议的基本配置 了解ISDN的基本配置 广域网是指覆盖范围很广的长距离网络 广域网由一些结点交换机以及连接这些交换机的链路组成 广域网一般利用公用通信网络提供的信道进行数据传输 网络结构比较复杂 对照OSI参考模型 广域网技术主要位于底层的3个层次 分别是物理层 数据链路层和网络层 图8 1列出了一些经常使用的广域网技术同OSI参考模型之间的对应关系 图8 1广域网技术 1 物理层协议广域网的物理层协议描述了如何提供电气 机械 操作和功能的连接到通信服务提供商所提供的服务 广域网物理层描述了数据终端设备 DTE 和数据通信设备 DCE 之间的接口 2 数据链路层协议广域网的数据链路层定义了传输到远程站点的数据的封装形式 并描述了在单一数据路径上各系统间的帧传送方式 广域网的数据链路层协议有两种类型 面向字节和面向比特 3 网络层协议网络层协议规定了怎样分配地址 怎样把包从网络的一端传到另一端 从一个网络转发到另一个网络 8 2PPP协议 点对点协议 PPP PointtoPointProtocol 是为在两个对等实体间传输数据包 建立简单连接而设计的一种广域网协议 它通过同步和异步电路实现路由器到路由器和主机到网络 Host to Network 的连接 8 2 1PPP协议概述 PPP能支持差错检测 支持各种协议 在连接时IP地址可复制 具有身份验证功能 可以以各种方式压缩数据 支持动态地址协商 支持多链路捆绑 由以下三个部分组成 1 协议封装方式 2 LCP 3 NCP 1 PPP链路的工作过程 1 链路不可用阶段 LinkDeadPhase 2 链路建立阶段 LinkEstablishmentPhase 3 认证阶段 AuthenticationPhase 4 网络层协议阶段 Network LayerProtocolPhase 5 链路终止阶段 LinkTerminationPhase 2 PPP的认证协议 1 口令验证协议 PAPPAP是一种简单的两次握手明文验证协议 被验证方直接将用户名和口令传递给验证方 验证方将这个用户名和口令与自己用户命令配置的用户列表进行比较 如果相同则通过验证 2 挑战握手验证协议 CHAP与PAP认证比起来 CHAP认证更具有安全性 CHAP为三次握手协议 它只在网络上传送用户名而不传送口令 因此安全性比PAP高 8 2 2PPP协议的基本配置 1 PPP的配置命令 1 封装PPP协议封装PPP协议的配置命令 Router Config encapsulationPPP 2 设置对端拨号的用户名和口令设置对端拨号的用户名和口令的配置命令 Router Config username username1 password password1 注意 username1为对端的用户名 password1为对端用户名对应的口令 3 配置认证方式配置认证方式的配置命令 Router Config PPPauthentication chap chappap papchap pap list name callin 注意 PPP支持的 chap chappap papchap pap 四种认证方式 其中chap表示采用挑战握手验证协议 采用MD5加密传输 pap表示密码验证协议 用明文传输 papchap chappap两种以排列前的优先权先执行 后面的做为备份 注意两端的路由器必须使用相同的用户认证协议 去掉用户验证的命令为 noPPPauth 4 设置本地路由器名和口令 Router Config hostname hostname1 Router Config enablesecret secret string 注意 hostname1设置路由器的名字 secret string设置路由器的口令 5 设置压缩算法配置命令 Router Config compress mppc predictor stac 注意 MPPC使用LZ Lempel Ziv 算法 支持Cisco路由器和Microsoft客户端之间交换压缩数据 Stacker也一种基于LZ Lempel Ziv 的压缩算法 Predictor用于检测数据是否已经被压缩 2 PPP的基本配置其中router1和router2的s0和s1端口作为PPP专线多点连接链路 通过该专线方式 连接172 16 0 0和210 43 32 0两个网段 设置的PPP认证方式为PAP 图8 2PPP网络拓扑 8 3X 25协议 X 25 即公共分组交换数据网 它是一个以数据通信为目标的公共数据网 PDN 在PDN内 各结点由交换机组成 交换机间用存储转发的方式交换分组 为了使用户设备经PDN的连接标准化 国际电信联盟远程通信标准委员会 ITU T 制定了X 25规程 它定义了用户设备和网络设备之间的接口标准 所以习惯上称PDN为X 25 8 3 1X 25概述 X 25协议出现在OSI模型之前 但是ITU T规范定义了在DTE和DCE之间的分层的通信与OSI模型的前三层相对应 如图8 3所示 图8 3X 25协议层次 1 物理层X 25的物理层定义了电气和物理端口特性 2 链路层X 25的链路层负责DTE和DCE之间的可靠通信传输 该层定义了用于DTE DCE连接的帧格式 3 分组层X 25的分组层描述了分组交换网络的数据交换过程 分组层协议 PLP 负责虚电路上DTE设备之间的分组交换 1 X 25网络的构成 1 分组交换机分组交换机是X 25的枢纽 根据它在网络中所处的地位 可分为中转交换机和本地交换机 其主要功能是为网络的基本业务和可选业务提供支持 进行路由选择和流量控制 实现多种协议的互联 2 用户接入设备X 25的用户接入设备主要是用户终端 用户终端分为分组型终端和非分组型终端两种 3 传输线路X 25的中继传输线路主要有模拟信道和数字信道两种形式 2 X 25的网络设备X 25网络设备分为数据终端设备 DTE 数据电路终端设备 DCE 及分组交换设备 PSE DTE是X 25的末端系统 如终端 计算机或网络主机 一般位于用户端 Cisco路由器就是DTE设备 DCE设备是专用通信设备 如调制解调器和分组交换机 PSE是公共网络的主干交换机 3 X 25的虚电路DTE之间端对端的通信通过虚电路建立 虚电路可分为PVC 永久虚电路 和SVC 临时虚电路 临时性虚电路将建立基于呼叫的虚电路 然后在数据传输会话结束时拆除 永久虚电路在两个端点结点之间保持一种固定连接 PVC通常用于经常有大量数据传输的场合 SVC通常用于有间断数据传输的场合 8 3 2X 25协议的配置 1 X 25的配置命令 1 封装X 25协议 Router Config encapsulationx25 dce dte 2 设置X 121地址配置命令 Router Config x25address x 121 address 3 设置对端路由器的映射地址配置命令 Router Config x25map ip address x1 121 address broadcast 4 设置最大的双向虚电路数配置命令 Router Config x25htc circuit number 5 设置一次连接可同时建立的虚电路数配置命令 Router Config x25nvc count 6 X 25在清除空闲虚电路前等待的时间配置命令 Router Config x25idleminutes 7 显示接口及X 25相关信息Router showinterfacesserialRouter showx25interfaceserialRouter showx25mapRouter showx25vc 8 清除X 25SVC虚电路配置命令 Router Config clearx25 端口 2 X 25的点对点配置设置如图8 8所示的X 25点对点连接 两台路由器通过DTE DCE线缆直接相连 路由器A作为DTE设备 路由器B作为DCE设备 配置路由器A和B 使二者通过X 25通信 图8 8X 25点对点连接 1 路由器A的配置RouterA configureterminalRouterA config interfaceserial0RouterA config if ipaddress192 168 0 1255 255 255 0RouterA config if encapsulationx25dteRouterA config if x25address100RouterA config if x25htc16RouterA config if x25nvc2RouterA config if x25mapip192 168 0 2101RouterA config if noshutdown 2 路由器B的配置RouterB configureterminalRouterB config interfaceserial0RouterB config if ipaddress192 168 0 2255 255 255 0RouterB config if encapsulationx25dceRouterB config if x25address101RouterB config if x25htc16RouterB config if x25nvc2RouterB config if x25mapip192 168 0 1100RouterB config if noshutdown 3 X 25的多点连接配置设置如图8 9所示的X 25多点连接 三个路由器通过X 25网络实现两两连接 其IP地址和X 121地址已在图中标出 图8 9X 25多点连接 图8 9X 25多点连接 1 Router1的配置Router1 config interfaceSerial0Router1 config if encapsulationx25Router1 config if ipaddress10 0 0 1255 255 255 0Router1 config if x25address100001Router1 config if x25htc16Router1 config if x25nvc2Router1 config if x25mapip10 0 0 2100002broadcastRouter1 config if x25mapip10 0 0 3100003broadcastRouter1 config if noshutdown 2 Router2的配置Router2 config interfaceSerial0Router2 config if encapsulationx25Router2 config if ipaddress10 0 0 2255 255 255 0Router2 config if x25address100002Router2 config if x25htc16Router2 config if x25nvc2Router2 config if x25mapip10 0 0 1100001broadcastRouter2 config if x25mapip10 0 0 3100003broadcastRouter2 config if noshutdown 3 Router3的配置Router3 config interfaceSerial0Router3 config if encapsulationx25Router3 config if ipaddress10 0 0 3255 255 255 0Router3 config if x25address100003Router3 config if x25htc16Router3 config if x25nvc2Router3 config if x25mapip10 0 0 1100001broadcastRouter3 config if x25mapip10 0 0 2100002broadcastRouter3 config if noshutdown 8 4HDLC协议 8 4 1HDLC概述 高层数据链路控制协议HDLC是一个工作在链路层的点对点的数据传输协议 它有两种类型 一种是ISOHDLC结构 支持同步全双工操作 分为物理层及LLC两个子层 一种是CiscoHDLC结构 无LLC子层 CiscoHDLC对上层数据只进行物理帧封装 ISOHDLC与CiscoHDLC是两种不兼容的协议 在Cisco路由器之间用同步专线连接时 采用CiscoHDLC比采用PPP协议效率高得多 但是 如果将Cisco路由器与非Cisco路由器进行同步专线连接时 不能用CiscoHDLC 因为它们不支持CiscoHDLC 可以采用PPP协议 8 4 2HDLC协议的基本配置 1 HDLC的基本配置命令 1 封装HDLC协议配置命令 Router Config encapsulationhdlc 2 设置DCE端线路速度配置命令 Router Config clockrate speed 3 设置压缩算法配置命令 Router Config compressstac 2 HDLC的基本配置设置如图8 10的网络连接方式 实现HDLC的路由协议配置 图8 10HDLC的连接配置 HDLC基本配置如下 1 Router1的配置Router1的配置命令如下 Router1 configureterminalRouter1 config interfaceSerial0Router1 config if ipaddress192 168 0 1255 255 255 0Router1 config if encapsulationhdlcRouter1 config if clockrate1000000Router1 config if noshutdown 2 Router2的配置Router2的配置命令如下 Router2 configureterminalRouter2 config interfaceSerial0Router2 config if ipaddress192 168 0 2255 255 255 0Router2 config if encapsulationhdlcRouter2 config if noshutdown 8 5FR FR FrameRelay 帧中继 是从X 25分组技术派生出来的分组交换技术 传输速率一般为64Kbps 2Mbps 最高可达34Mbps 它采用永久虚电路和交换虚电路技术 可实现点对点和点对多点通信 FR省略了X 25的一些功能 如提供窗口技术和数据重发技术 而是依靠高层协议提供纠错功能 这是因为FR工作在更好的WAN设备上 这些设备较之X 25的WAN设备具有更可靠的连接服务和更高的可靠性 8 5 1FR的概述 1 帧中继的协议层次帧中继只使用两个通信层 物理层和帧模式承载服务链接访问协议 LAPF 图8 11FR协议层次 2 帧中继相关术语 1 虚电路 VC 虚电路 VC 通过为每一对DTE设备分配一个连接标识符 实现多个逻辑数据会话在同一条物理链路上进行多路复用 帧中继网络提供的虚电路包括永久虚电路 PVC 和交换虚电路 SVC 2 数据链路连接标识符 DLCI 数据链路连接标识符 Data LinkConnectionIdentifier DLCI 是一个在路由器和帧中继交换机之间标识逻辑电路的数值 帧中继交换机通过在一对路由器之间映射DLCI来创建和识别在DTE和FR之间的逻辑虚电路 相当于MAC地址 3 本地管理接口 LMI 本地管理接口LMI LocalManagementInterface 是路由器和帧中继交换机之间的一种信令标准 负责管理设备之间的连接及维护连接状态 总共有三种类型的本地管理接口 Cisco ANSI和Q933a 在路由器上必须配置正在使用的LMI类型 4 承诺信息速率 CommittedInformationRate CIR 也叫保证速率 是ISP承诺将要被提供的有保证的速率 一般为一段时间内 承诺速率测量间隔T 的平均值 其单位bps 5 超量突发 ExcessBrust EB 在承诺信息速率之外 帧中继交换机试图发送而未被准许的最大额外数据量 单位为bit 超量突发依赖于服务提供商提供的服务状况 但它通受到本地环路端口速率的限制 6 前向显式拥塞通知 FECN 告诉路由器接收的帧在所经通路上发生过拥塞 7 后向显式拥塞通知 BECN 这个信息设置在遇到拥塞的帧上 而这些帧将沿着与拥塞帧相反的方向发送 这个信息用于帮助高层协议在提供流控时采取适当的操作 8 5 2FR接入配置 1 帧中继的配置命令 1 设定封装帧中继协议的配置命令 Router config if encapsulationframe relay cisco ietf 2 配置DCE时钟频率的配置命令 Router config if clockrate 频率值 3 指定LMI类型的配置命令 Router config if frame relaylmi type ansi cisco q933a 4 配置物理接口类型的配置命令 Router config if frame relayintf type dce dte 5 设置虚电路的DLCI号的配置命令 Router config if frame relayinterface dlci dlci number broadcast 6 配置帧中继映射的配置命令 Router config if frame relayroute dlci id1 interface Serial id dlci id2 7 映射协议地址与DLCI号的配置命令 Router config if frame relaymapprotocol typeprotocol addressdlci broadcast 8 激活接口的配置命令 Router config if noshutdown 9 帧中继配置的检验命令如下 Router showinterfaces 显示有关帧中继网络的端口信息 Router showframe relayroute 查看有关帧中继信息 Router showframe relaylmi 查看LMI流量的统计信息 Router showframe relaypvc DLCI号 显示所有或指定的PVC的状态 Router showframe relaymap 显示路由器上配置的所有映射 验证帧中继的连接状况 Router debugframe relaylmi 监视路由器与帧中继交换机之间的LMI信息交换 以便发现帧中继电路的故障 2 FR的基本配置设置如图8 12的网络拓扑结构 其中router1作为FR帧中继交换机 通过这三个路由器 采用帧中继方式连接210 43 32 0 10 0 0 0 172 16 0 0三个网段 配置过程见课本P174 图8 12帧中继方式网络拓扑 8 6ISDN及其配置 ISDN IntegratedServicesDigitalNetwork 综合业务数字网 是基于公共电话网的数字化网络 它利用普通的电话线实现双向高速数字信号的传输 可在其上开展语音 数据 视频 图像等各项通信业务 因而被形象地称作 一线通 8 6 1ISDN概述 综合数字业务网由数字电话和数据传输服务两部分组成 ISDN的基本速率接口 BasicRateInterface BRI 服务提供2个B信道和1个D信道 2B D BRI的B信道速率为64Kbps 用于传输用户数据 D信道的速率为16Kbps 主要传输控制信号 1 N ISDN窄带综合业务数字网 N ISDN 是以数字电话网为基础发展而成的通信网 它