业务支撑网网络技术 Lesson 10 广域网

第十章广域网,学习内容：10.1广域网概述10.2配置串行链路点到点的连接10.3帧中继(FrameRelay)10.4xDSL,10.1广域网概述,ServiceProvider,广域网(WideAreaNetwork，WAN)连接的场所根据用户不同的需求提供不同的连接方案,10.1.1WAN术语,CPE(客户前端设备)：用户所拥有的设备分界点(Demarcation)：服务提供商(SP,ServiceProvider)和CPE的分隔点本地回路(LocalLoop)：把分界点连接到CO的链路中心局(CentralOffice)：用户连接到SP交换网络环境的点收费网络(TollNetwork)：SP所拥有的各种网络设备资源的集合,租用线路,同步串口,TelephoneCompany,电路交换,异步串口,ServiceProvider,包交换,同步串口,10.1.2广域网连接类型物理层,租用线路,包交换,PPP,SLIP,HDLC,HDLC,PPP,SLIP,电路交换,X.25,FrameRelay,ATM,广域网连接类型数据链路层,TelephoneCompany,ServiceProvider,10.1.3WAN技术类型,传统的WAN技术新的WAN技术,传统的WAN技术,异步拨号通过服务提供商的网络(PSTN)提供按需专用电路的标准拨号连接。运行最大速率为56Kbps.综合业务数字网(ISDN)通过服务提供商的网络拨号连接。采用BRI接口(2B+D)可以得到的速率为128Kbps；采用PRI接口(23B+D或30B+D)可以得到的典型速率分别为1.544Mbps(T1)和2.048Mbps(E1)专线为用户所私有，不与他人共享，全面控制带宽，可以搭建语音和数据的传输的虚拟通道。典型速率为1.54445Mbps之间帧中继(Framerelay)目前仍然最流行的WAN技术，服务提供商为每位用户分配相互独立的PVC(永久虚电路)来进行连接。共享带宽，节省成本。典型速率为561.544Mbps。异步传输模式(ATM)通常作为服务提供商的骨干网技术，终端用户并不使用ATM技术。典型传输速率为5622Mbps,新的WAN技术,xDSL(数字用户线)模拟以太网环境来为远程站点提供广域网链路连接。这种技术利用传统的电话交换网络来满足更高的带宽需求。对称模式的最高速率为1Mbps；非对称模式的速率上行最高为640Kbps,下行最高为8Mbps。Cable(电缆）在有线电视网络上由有线电视运营商提供的同轴电缆上网服务，在同一网络中传输数据和电视信号。其典型速率为上行最高4Mbps，下行最高为28Mbps。无线技术各站点之间不依靠电缆物理相连而进行通信的技术。典型速率为19.210Gbps。,Routerconnections,NetworkconnectionsattheCSU/DSU,EIA/TIA-232,EIA/TIA-449,EIA-530,V.35,X.21,CSU/DSU,Enduserdevice,ServiceProvider,DTE,DCE,10.1.4WAN布线,10.2配置串行链路点到点的封装,HDLC(High-LevelData-linkControl，高级数据链路控制)PPP(PointtoPointProtocol，点到点协议),10.2.1HDLC,标准HDLC：开放标准的数据链路层协议,只支持IP协议。CiscoHDLCCisco专属的数据链路层协议,Cisco路由器同步串行接口默认的封装格式,加入专属字段以支持不同的网络层协议环境。,Flag,Address,Control,Data,FCS,Flag,HDLC,支持单一的协议环境,Flag,Address,Control,Proprietary,Data,FCS,Flag,CiscoHDLC,HDLC帧格式,Cisco的HDLC具有proprietary字节提供对多协议环境的支持,HDLC命令,Router(config-if)#encapsulationhdlc,启用HDLC封装HDLC是同步串口的缺省封装格式,10.2.2PPP,PPP是一个开放标准的基于HDLC的数据链路层协议。既支持同步，也支持异步链路。还支持不同的第三层协议。支持认证。,SynchronousorAsynchronousPhysicalMedia,LinkControlProtocol,Authentication,otheroptions,NetworkControlProtocol,PPP,DataLinkLayer,PhysicalLayer,NetworkLayer,IPCP,IPXCP,ManyOthers,IP,IPX,Layer3Protocols,PPP的组件,HDLC：在串行链路上封装数据报的方法；LCP（LinkControlProtocol）：建立、保持、释放链路；NCP（NetworkControlProtocol）：封装网络协议。如IP被封装后就成了IPCP，CDP被NCP封装之后就成了CDPCP,PPPLCP配置选项,PPP会话的建立,两种PPP验证协议:PAP和CHAP,PPP会话的建立1链路建立2验证阶段3网路层协议连接,DialuporCircuit-SwitchedNetwork,密码以明文(cleartext)方式传送。主机与Router之间单向认证，Router与Router之间是双向认证的。密码对大小写敏感。发送过去的USERNAME和PASSWORD必须在对方Router验证数据库里，否则不成功。,PPP认证-PAP(PasswordAuthenticationProtocol),RemoteRouter(SantaCruz),Central-SiteRouter(HQ),Hostname:santacruzPassword:boardwalk,Username:santacruzPassword:boardwalk,PAP2-WayHandshake,“santacruz,boardwalk”,Accept/Reject,PPP认证-CHAP(ChallengeAuthenticationProtocol),RemoteRouter(SantaCruz),Central-SiteRouter(HQ),Hostname:santacruzPassword:boardwalk,usernamesantacruzpasswordboardwalk,CHAP3-WayHandshake,Challenge,Response,Accept/Reject,密码不传递，而单向传递一个MD5的HASH算法算出的HASH值。密码对大小写敏感，密码要求两端必须一致主机与Router之间单向认证，Router与Router之间是双向认证的。本地验证数据库里的Username应该跟对方的Hostname一致，否则不建立连接,配置PPP验证总述,ServiceProvider,Verifywhoyouare.,RoutertoBeAuthenticated(Therouterthatinitiatedthecall.)pppencapsulationhostnameusername/passwordpppauthentication,AuthenticatingRouter(Therouterthatreceivedthecall.)pppencapsulationhostnameusername/passwordpppauthentication,EnablingPPP,EnablingPPPAuthentication,EnablingPPP,EnablingPPPAuthentication,配置PPP,Router(config-if)#encapsulationppp,激活PPP验证,配置PPP验证,Router(config)#hostnamename,给路由器命名,Router(config)#usernamenamepasswordpassword,提供需要验证的路由器的名称和密码,配置PPP验证,Router(config-if)#pppauthenticationchap|chappap|papchap|pap,激活PAP或CHAP验证,CHAP配置举例,Router(config)#hostname4500A4500A(config)#username4500Bpasswordcisco4500A(config)#interfaceserial04500A(config-if)#ipaddress192.168.100.5255.255.255.2524500A(config-if)#encapsulationppp4500A(config-if)#pppauthenticationCHAP,Router(config)#hostname4500B4500B(config)#username4500Apasswordcisco4500B(config)#interfaceserial04500B(config-if)#ipaddress192.168.100.6255.255.255.2524500B(config-if)#encapsulationppp4500B(config-if)#pppauthenticationCHAP,4500A,4500B,PSTN/ISDN,查看HDLC和PPP的封装,Router#showinterfaces0Serial0isup,lineprotocolisupHardwareisHD64570Internetaddressis10.140.1.2/24MTU1500bytes,BW1544Kbit,DLY20000usec,rely255/255,load1/255EncapsulationPPP,loopbacknotset,keepaliveset(10sec)LCPOpenOpen:IPCP,CDPCPLastinput00:00:05,output00:00:05,outputhangneverLastclearingofshowinterfacecountersneverQueueingstrategy:fifoOutputqueue0/40,0drops;inputqueue0/75,0drops5minuteinputrate0bits/sec,0packets/sec5minuteoutputrate0bits/sec,0packets/sec38021packetsinput,5656110bytes,0nobufferReceived23488broadcasts,0runts,0giants,0throttles0inputerrors,0CRC,0frame,0overrun,0ignored,0abort38097packetsoutput,2135697bytes,0underruns0outputerrors,0collisions,6045interfaceresets0outputbufferfailures,0outputbuffersswappedout482carriertransitionsDCD=upDSR=upDTR=upRTS=upCTS=up,利用debugpppauthentication命令查看PPP验证,4500B#debugpppauthentication4d20h:%LINK-3-UPDOWN:InterfaceSerial0,changedstatetoup4d20h:Se0PPP:Treatingconnectionasadedicatedline4d20h:Se0PPP:PhaseisAUTHENTICATING,byboth4d20h:Se0CHAP:OCHALLENGEid2len28from”4500A4d20h:Se0CHAP:ICHALLENGEid3len28from”4500B4d20h:Se0CHAP:ORESPONSEid3len28from”4500A4d20h:Se0CHAP:IRESPONSEid2len28from”4500B4d20h:Se0CHAP:OSUCCESSid2len44d20h:Se0CHAP:ISUCCESSid3len44d20h:dialerProtocolupforSe04d20h:%LINEPROTO-5-UPDOWN:LineprotocolonInterfaceSerial0,changedstatetoup,4500A,4500B,ServiceProvider,10.3帧中继,了解FrameRelay工作过程配置FrameRelay配置FrameRelay的子接口查看FrameRelay信息,10.3.1FrameRelay概述,使用虚电路进行连接提供面向对象的服务,FrameRelayworkshere.,DCEorFrameRelaySwitch,CSU/DSU,FrameRelay栈,OSI参考模型,FrameRelay,Physical,Presentation,Session,Transport,Network,DataLink,Application,EIA/TIA-232,EIA/TIA-449,V.35,X.21,EIA/TIA-530,FrameRelay,IP/IPX/AppleTalk,etc.,10.3.2FrameRelay术语,LocalAccessLoop=T1,LocalAccessLoop=64kbps,LocalAccessLoop=64kbps,DLCI:400,PVC,DLCI:500,LMI100=Active400=Active,DLCI:200,DLCI:100,PVC,FrameRelay术语,PVC（永久虚电路）通过共享式设备建立的端到端的逻辑电路，PVC的终点是用DLCI来寻址。DLCI（数据链路连接标识符）16-1007的逻辑数字,标识CPE和帧中继交换机之间的PVC,只在本地有效。LMI（本地管理接口）路由器和帧中继交换机之间使用的信令标准，交换机使用LMI确定已定义的DLCI及其状态。支持10s间隔的keepalive机制。Cisco支持三种LMI：CISCO：Cisco、Digital和NorthernTelecom定义，自动协商失败后默认的LMI类型，状态信息通过DLCI0传送。ANSI：ANSI标准T1.617定义，最常用的LMI类型，通过DLCI1023传送。Q933A：定义为ITU-TQ.933的LMI类型，状态信息通过DLCI0传送。CIR(CommittedInformationRate，约定/承诺信息速率)用户所希望的平均传输速率，在无拥塞时希望得到的发送速率。本地访问速率与帧中继服务提供者相连链路的时钟速率或称接口速率。可以工作在T1、T3下。,CSU/DSU,10.3.3FrameRelay地址映射,从提供商那里得到本地的DLCI号建立目的地址和本地DLCI之间的映射关系,DLCI:500,PVC,10.1.1.1,InverseARPorFrameRelaymap,IP(10.1.1.1),FrameRelay,DLCI(500),FrameRelay信号,Cisco路由器支持三种LMI标准:CiscoANSIT1.617AnnexDITU-TQ.933AnnexA,DLCI:400,PVC,Keepalive,CSU/DSU,DLCI:500,PVC,10.1.1.1,x,LMI500=Active400=Inactive,FR的反转ARP协议和LMI工作,FrameRelayCloud,1,DLCI=100,DLCI=400,172.168.5.5,172.168.5.7,FR的反转ARP协议和LMI工作,2,状态查询(StatusInquiry),2,状态查询(StatusInquiry),FrameRelayCloud,1,DLCI=100,DLCI=400,172.168.5.5,172.168.5.7,FR的反转ARP协议和LMI工作,3,LocalDLCI100=Active,4,LocalDLCI400=Active,2,StatusInquiry,2,StatusInquiry,FrameRelayCloud,1,DLCI=100,DLCI=400,3,172.168.5.5,172.168.5.7,FR的反转ARP协议和LMI工作,4,Hello,Iam172.168.5.5.,3,LocalDLCI100=Active,4,LocalDLCI400=Active,2,StatusInquiry,2,StatusInquiry,FrameRelayCloud,1,DLCI=100,DLCI=400,3,172.168.5.5,172.168.5.7,FR的反转ARP协议和LMI工作,Hello,Iam172.168.5.7.,4,5,FrameRelayMap172.168.5.5DLCI400Active,FrameRelayCloud,DLCI=100,DLCI=400,FrameRelayMap172.168.5.7DLCI100Active,5,172.168.5.5,172.168.5.7,FR的反转ARP协议和LMI工作,Hello,Iam172.168.5.7.,4,5,FrameRelayMap172.168.5.5DLCI400Active,FrameRelayCloud,DLCI=100,DLCI=400,FrameRelayMap172.168.5.7DLCI100Active,5,Hello,Iam172.168.5.5.,6,172.168.5.5,172.168.5.7,FR的反转ARP协议和LMI工作,Keepalives,Keepalives,Hello,Iam172.168.5.7.,4,5,FrameRelayMap172.168.5.5DLCI400Active,FrameRelayCloud,DLCI=100,DLCI=400,FrameRelayMap172.168.5.7DLCI100Active,5,Hello,Iam172.168.5.5.,6,7,7,172.168.5.5,172.168.5.7,10.3.4FR的基本配置,配置FR的静态映射,查看FrameRelay信息,显示协议、DLCI、和LMI的相关信息,Router#showinterfaces0Serial0isup,lineprotocolisupHardwareisHD64570Internetaddressis10.140.1.2/24MTU1500bytes,BW1544Kbit,DLY20000usec,rely255/255,load1/255EncapsulationFRAME-RELAY,loopbacknotset,keepaliveset(10sec)LMIenqsent19,LMIstatrecvd20,LMIupdrecvd0,DTELMIupLMIenqrecvd0,LMIstatsent0,LMIupdsent0LMIDLCI1023LMItypeisCISCOframerelayDTEFRSVCdisabled,LAPFstatedownBroadcastqueue0/64,broadcastssent/dropped8/0,interfacebroadcasts5Lastinput00:00:02,output00:00:02,outputhangneverLastclearingofshowinterfacecountersneverQueueingstrategy:fifoOutputqueue0/40,0drops;inputqueue0/75,0drops,显示LMI信息,Router#showframe-relaylmiLMIStatisticsforinterfaceSerial0(FrameRelayDTE)LMITYPE=CISCOInvalidUnnumberedinfo0InvalidProtDisc0InvaliddummyCallRef0InvalidMsgType0InvalidStatusMessage0InvalidLockShift0InvalidInformationID0InvalidReportIELen0InvalidReportRequest0InvalidKeepIELen0NumStatusEnq.Sent113100NumStatusmsgsRcvd113100NumUpdateStatusRcvd0NumStatusTimeouts0,查看FrameRelay信息,显示PVC数据通讯信息,查看FrameRelay信息,Router#showframe-relaypvc100PVCStatisticsforinterfaceSerial0(FrameRelayDTE)DLCI=100,DLCIUSAGE=LOCAL,PVCSTATUS=ACTIVE,INTERFACE=Serial0inputpkts28outputpkts10inbytes8398outbytes1198droppedpkts0inFECNpkts0inBECNpkts0outFECNpkts0outBECNpkts0inDEpkts0outDEpkts0outbcastpkts10outbcastbytes1198pvccreatetime00:03:46,lasttimepvcstatuschanged00:03:47,显示路由信息,Router#showframe-relaymapSerial0(up):ip10.140.1.1dlci100(0 x64,0 x1840),dynamic,broadcast,statusdefined,active,查看FrameRelay信息,清除动态的FrameRelay映射关系,查看FrameRelay信息,Router#showframe-relaymapSerial0(up):ip10.140.1.1dlci100(0 x64,0 x1840),dynamic,broadcast,statusdefined,activeRouter#clearframe-relay-inarpRouter#shframemapRouter#,Star(HubandSpoke),FullMesh,PartialMesh,FrameRelaydefault:nonbroadcast,multiaccess(NMBA),10.3.5选择FR拓扑结构,问题:广播帧必须复制给其它已经建立的连接,RoutingUpdate,A,C,B,路由信息的可达性,B,C,D,A,实现路由信息的可达性,解决方法:在NBMA环境的网络中使用水平分割可能造成一些问题划分子接口可以解决水平分割造成的问题一个物理端口可以被划分成多个逻辑意义上的子接口,SubnetA,SubnetB,SubnetC,S0,PhysicalInterface,LogicalInterface,10.3.6子接口的配置,点到点(PointtoPoint)子接口看作是专线一个点到点连接的子接口要求是自己的子网适用于星型拓扑结构多点(Multipoint)子接口应用在NBMA网络，因此它们无法解决水平分割所带来的问题由于使用的是单独的子网可以保存地址空间适用于partial-mesh和full-mesh拓扑结构中,A,10.17.0.1s0.2,B,配置点到点的子接口,interfaceSerial0noipaddressencapsulationframe-relay!interfaceSerial0.2point-to-pointipaddress10.17.0.1255.255.255.0bandwidth64frame-relayinterface-dlci110!interfaceSerial0.3point-to-pointipaddress10.18.0.1255.255.255.0bandwidth64frame-relayinterface-dlci120!,s0.310.18.0.1,C,10.17.0.2,10.18.0.2,DLCI=110,DLCI=120,interfaceSerial2noipaddressencapsulationframe-relay!interfaceSerial2.2multipointipaddress10.17.0.1255.255.255.0bandwidth64frame-relaymapip10.17.0.2120broadcastframe-relaymapip10.17.0.3130broadcastframe-relaymapip10.17.0.4140broadcast,s2.1=10.17.0.2/24,s2.2=10.17.0.1/24,s2.1=10.17.0.4/24,s2.1=10.17.0.3/24,RTR1,B,RTR3,RTR4,多点子接口配置举例,DLCI=120,DLCI=130,DLCI=140,10.4xDSL,10.4.1xDSL概述10.4.2xDSL技术应用10.4.3PPPOE10.4.4PPPOA,10.4.1xDSL概述,在宽带接入市场中,各种技术为了争夺家庭和远端用户,竞争已经渐入白热化。目前主要有两大主流技术相互竞争，即xDSL和Cable。xDSL技术又分为两类：非对称(ADSL)和对称(SDSL)。ADSL使用下行速率高，上行速率低；SDSL的上行和下行速率相同。ADSL是最常用的DSL技术,10.4.2xDSL技术应用,ADSL(非对称DSL)的类型ADSL(非对称DSL)：可以让语音和高速数据同时在电话线上传输。上行传输速率为16640Kbps；下行传输速率为512Kbps8Mbps。G.liteADSL：不使用频率分离器实现语音和数据的同时传输。上行速率最大为512Kbps；下行速率最大为1.5MbpsRADSL(速率自适应DSL)：根据电话线质量不同自动调节连接速率，比ADSL传输的距离更远.VDSL(甚高/超高比特率DSL)在50m的短环路中支持最高26Mbps的传输速率。大部分情况下VDSL通过光纤把相邻的办公室同中心办公室相连。,xDSL技术应用,SDSL(对称DSL)的类型SDSL(对称DSL)上行和下行速率从128Kbps2.32MbpsSHDSL(对称高数据率DSL)一种工业标准SDSL技术。数据传输率范围为192Kbps2.3Mbps。HDSL(高数据率DSL)数据传输率为2.3Mbps。不支持在双绞线中同时传输传统的语音服务。HDSL2(第二代HDSL)是HDSL的改进使用ATM或其他技术。上行和下行速率都为1.5Mbps。支持语音、数据、视频同时在双绞线上进行传输IDSL(ISDNDSL）上行和下行速率都为144Kbps。IDSL与ISDN技术不同之处在于，IDSL服务一直在线的，而ISDN需要拨号后才能使用。,10.4.3PPPOE,PPPOE(PointtoPointProtocoloverEthernet,以太网上的点对点协议）PPPOE协议提供了在广播式的网络（如以太网）中多台主机连接到远端的访问集中器（宽带接入服务器）上的一种标准。能实现在广播式网络上对用户进行计费和管理。,1.PPPOE概述,2、PPPOE协议初始化过程,PPPOE协议共包括两个阶段，即PPPOE的发现阶段（PPPOEDiscoveryStage）和PPPOE的会话阶段（PPPOESessionStage）。,（1）PPPOE的发现阶段,PPPOE的初始化过程是至关重要的，它不仅要在广播式的网络上确定一对一的逻辑关系，而且还要为PPPOE的会话阶段准备一些必要条件，如访问集中器唯一分配的会话ID（SessionID）。,（2）PPPOE的会话阶段,一旦PPPOE会话阶段开始，PPP数据就会以其他所有PPP封装方式封装并发送出去，所有的广播帧都是单播的。,10.4.4PPPOA,PPPOA(PPPOverATM)和PPPOE在操作上是类似的。PPPoA和PPPoE的主要区别在于发起PP