第七章

教学目标

2

数字数据网DDN5

31

34 帧中继Frame Relay

了解广域网协议

熟悉PPP协议及其验证方法

熟悉HDLC协议33

7.1 、广域网协议简介

广域网：WAN，按地理范围划分，一百米以内是局域网（如一个公司的网络），一个城市范围的网络叫城域网（如一个城市的银行网点构成的

网络），超过一个城市以外的跨越地址范围较大的，就是广域网了。目前网络中使用的所有协议都严格遵守 OSI 的七层模型标准。 TCP协议

工作在第四层传输层， IP协议工作在第三层网络层。而广域网协议则是工作在第二层数据链路层。

即使安装了 TCP/IP协议而没有正确配置广域网协议的信息也将无法顺利完成数据传输工作。

局域网中不需要广域网协议，只有连接到外网 Internet时才需要针对广域网协议进行设置。

常用广域网协议有： PPP协议、 HDLC协议、 Frame Relay、 X.25、 xDSL、 Cable MODEM、 ISDN和ATM、MPLS、 SONET协议。

7.2、 PPP 协议

7.2.1 PPP协议简介7.2.2 PPP协议配置

PAP协议 CHAP 协议

7.2.1 PPP 协议简介

PPP 点对点协议是目前使用最广泛的广域网协议，这是因为它具有以下特性：能够控制数据链路的建立；能够对 IP地址进行分配和使用；允许同时采用多种网络层协议；能够配置和测试数据链路；能够进行错误检测；有协商选项，能够对网络层的地址和数据压缩等进行协商。

01111110 协议数据 FCS

1 字节 2或4 字节<1500字节

01111110

1 字节1-2 字节

11111111

1 字节

00000011

1 字节

PPP的帧格式


目前 PPP 主要应用技术有两种

一种是 PPP over Ethernet也就是我们常说的 PPPoE

而另一种则是PPP over ATM ，也叫 PPPoA 。


PPPoE

指 ADSL 、有线通、 FTTB 等宽带拨号采用的协议，利用以太网（ Ethernet ）资源，在以太网上运行 PPP 来进行用户认证接入的方式称为PPPoE。 PPPoE 即保护了用户方的以太网资源，又完成了宽带的接入要求，是目前家庭宽带接入方式中应用最广泛的技术标准。

PPPoA

在 ATM （异步传输模式， Asynchronous Transfer Mode ）网络上运行 PPP 协议来管理用户认证的方式称为 PPPoA 。它与 PPPoE 的原理相同，作用相同；不同的是它是在 ATM 网络上，而 PPPoE 是在以太网网络上运行，所以要分别适应 ATM 标准和以太网标准（见下图）

PPPoA 实现广域连接


① 带宽。在所有广域网协议中 PPP的带宽是最低的。

② 时延。时延是广域网固有的问题， PPP协议的时延比较长。

③ 网络资源争用。由于 PPP是点到点协议，不存在多线路合用的

问题，所以网络资源争用问题出现的机率比较低。

④ 可视性。协议的可视性主要是帮助网络管理员更深入直观的了解

协议工作状态，而 PPP协议则不具有可视性管理功能。


配置 PPP（ Configuring PPP ）：

Router(config-if)#encapsulation ppp

在端口模式下启动 PPP

Router(config)#hostname name

指定你自己路由器的主机名

Router(config)#username name- 对方 password password 确认被认证路由器的用户名和密码

Router(config-if)#ppp authentication{chap | pap}

选择 PAP 还是 CHAP 作为认证协议

7.2.2 PPP 协议配置

hostname left

username right password cisco

!

int serial 0/0

ip address 10.0.1.1 255.255.255.0

encapsulation ppp

ppp authentication pap

ppp pap sent-username left password cisco

hostname left

username right password cisco

!

int serial 0/0

ip address 10.0.1.1 255.255.255.0

encapsulation ppp


ppp pap sent-username left password cisco

hostname right

username left password cisco

!

int serial 0/0

ip address 10.0.1.2 255.255.255.0

encapsulation ppp


ppp pap sent-username right password cisco

hostname right

username left password cisco

!

int serial 0/0

ip address 10.0.1.2 255.255.255.0

encapsulation ppp


ppp pap sent-username right password cisco

Leftrouter

Rightrouter

PSTN/ISDN

注意 : 用户名是对方的 , 密码一定要相同

区分大小写

# # 配置配置 PAPPAP 实例（实例（ Configuring PAP ExampleConfiguring PAP Example ））


hostname left

username right password sameone

!

int serial 0/0

ip address 10.0.1.1 255.255.255.0

encapsulation ppp

ppp authentication CHAP

hostname left

username right password sameone

!

int serial 0/0

ip address 10.0.1.1 255.255.255.0

encapsulation ppp


hostname right

username left password sameone

!

int serial 0/0

ip address 10.0.1.2 255.255.255.0

encapsulation ppp


hostname right

username left password sameone

!

int serial 0/0

ip address 10.0.1.2 255.255.255.0

encapsulation ppp


leftrouter

rightrouter

PSTN/ISDN


区分大小写

# # 配置配置 CHAPCHAP 实例实例 Configuring CHAP ExampleConfiguring CHAP Example ））


【网络拓扑】

图 7-3 PPP 协议配置拓扑图

【实验环境】（ 1 ）将两台 RG-R2632 路由器 R1和 R2 的串口 S1/2 相连；（ 2 ）用 V35 串口线把路由器相连，其中路由器 R1为 DCE ，路由器 R2为DTE ；【实验目的】（ 1 ）熟悉 PPP 协议的启用方法（ 2 ）掌握指定 PPP 协议的封装方法（ 3 ）掌握 PPP 协议认证模式的配置（ 4 ）熟悉 PPP 协议信息的查看与调试【实验配置】 PPP 协议有两种认证方式： PAP和 CHAP 。

PPP 协议配置实例


PPP PAP 验证

PAP 验证特点：两次握手协议明文方式进行验证

首先，客户端给出服务器端的用户名和密码（ username R1 password rapass ），并将自己的用户名和密码送给服务器端进行验证（ ppp pap sent-username R2 password

rapass ）。其次在服务器端进行验证（用户名和密码），并通告成功或失败。

Client Server

Hostname: R2Password: rapass

RequestRequestRequestRequest

Hostname： R1Password:rapass

R1R2

用户名 + 密码用户名 + 密码

验证成功验证成功

验证失败验证失败

PAP 采用两次握手方式，其认证密码在链路上是明文传输的；一旦连接建立后，客户端路由器需要不停地在链路上发送用户名和密码进行认证，因此受到远程服务器端路由器对其进行登录尝试的频率和定时的限制。

PPP CHAP 验证Client Server


ChallengeChallenge

SuccessSuccess

FailureFailure

RB+ 挑战报文RB+ 挑战报文

ResponseResponseResponseResponseRA+ 加密后的密码RA+ 加密后的密码

验证成功验证成功

验证失败验证失败

R1R2


CHAP验证特点： CHAP为三次握手协议只在网络上传输用户名，而并不传输口令安全性要比 PAP高，但认证报文耗费带宽

– 首先由服务器端给出对方（客户端）的用户名和挑战密文，客户端同样给出对方（服务器端）的用户名和加密密文，服务器端进行验证，并向客户端通告验证成功或失败。

– 在客户端 R2 建立用户名与密码，用户名是对方 ( 服务器端 R1) 的主机名；在服务器端 R1 ，也建立用户名与密码，用户名是对方 ( 客户端 R2) 的主机名。主要步骤如下

R1(config)# username R2 password samepass

R1(config-if)# encapsulation PPP

R1(config-if)# ppp authentication CHAP /* 要求进行 CHAP 认证

–验证端（服务器）Router(config)# hostname R1

R1(config)# username R2 password rapass

R1(config)# interface serial 1/2

R1(config-if)# ip address 192.168.1.1 255.255.255.252

R1(config-if)# clock rate 64000


R1(config-if)# ppp authentication pap

R1(config-if)# ppp pap sent-username R1 password rapass

R1(config-if)# no shut

R1# ping 192.168.1.2


区分大小写

–被验证端（客户端）Router(config)# hostname R2

R2(config)# username R1 password rapass


R2(config-if)# ip address 192.168.1.2

255.255.255.252


R2(config-if)# ppp authentication pap

R2(config-if)# ppp pap sent-username R2

password rapass


1． PAP 协议配置

【实验配置】

–客户端的配置Router(config)# hostname R2





R2(config-if)# ppp authentication CHAP


R2#ping 192.168.1.2

–服务端的配置Router(config)#hostname R1




R1(config-if)# clock rate 64000


R1(config-if)# ppp authentication CHAP

R1 (config-if)# no shut

R1 #ping 192.168.1.1


区分大小写

—PPP 的调试方法 R1# show interfaces serial 1/2 R1# debug ppp authentication

【实验配置】2． CHAP 协议配置

7.2.2 PPP 协议配置PPP 配置命令汇总

P309-311

Router(config)# config terminal

Router(config)# Interface serial 0

Router(config-if)# encapsulation ppp

Router(config-if)# compress [predictor|stacker]

Router(config-if)# ppp quality number_1-100

Router(config-if)# ppp multilink

Router(config)#hostname name

Router(config)#username name password password

Router(config-if)#encapsulation ppp

Router(config-if)#ppp authentication {chap | chap pap | pap chap | pap}

P308,P313

Router# show Interface

Router# debug ppp authentication

Router# debug serial interface

Router# debug arp

Router# debug frame-relay events

Router# debug ppp negotiation

Router# debug ppp packet

Router# debug ppp errors

Router# debug ppp chap

Router# no debug ppp {packet |negotiation | errors | chap}

Router# undebug all

PPP 诊断类命令


1．什么是 PPP？ PPP由哪 3部分组成？2． PPP的两种认证方法是什么？各有什么特点？

3． PAP采用几次握手？ CHAP采用几次握手？


思考题（ Questions ）

7.3.1 特点与格式7.3.2 帧信息的分段7.3.3 实际应用时的两个技术问题7.3.4 HDLC配置

7.3、 HDLC 协议

HDLC——面向比特的同步协议： High Level Data Link Control(高级数据链路控制规程）

HDLC是串行线路的默认封装，无认证。每个厂商的 HDLC都是不同的，所以一台

cisco路由器和一台非 cisco路由器通过串行连接在一起时不能配置 HDLC。

7.3、 HDLC 协议

7.3.1 特点与格式

所传输的一帧数据可以是任意位，而且它是靠约定的位组合模式，而不是靠特定字符来标志帧的开始和结束，故称“面向比特”的协议。

01111110 控制地址数据 FCS

1或2 字节1 字节 2 字节>=0

01111110

1 字节1或2 字节

HDLC帧格式

7.3.2 帧信息的分段HDLC 的一帧信息包括以下几个场 (Field ），所有场都是从最低有效位开始传

送。

1、 HDLC标志字符

2、地址场A(Address）和控制场C(Contro1 ）Header

4、帧校验场FC(Frame Check）

3、信息场I(Information）

所有信息传输必须以标志字符01111110(标志场F)开始和结束。从开始标志到结束标志之间构成一帧(Frame）。所有的信息是以帧的形式传输的。

地址场用来规定

与之通信的次站

的地址，可为任

意长度。控制场

规定若干个命

令，为 8位或 16

位。

跟在控制场之

后， I场包含有

要传送的数据亦

称为数据场。不

是每一帧都必须

有信息场。

跟在控制场之

后， I场包含有

要传送的数据亦

称为数据场。不

是每一帧都必须

有信息场。

7.3.3 实际应用时的两个技术问题

（ 1 ）“ 0” 位插入／删除技术。（ 2） HDLC 异常结束。

HDLCHDLC 协议规定，在一帧之内不允许出现数据间隔。在两帧信息之间，协议规定，在一帧之内不允许出现数据间隔。在两帧信息之间，发送器可以连续输出标志字符序列，也可以输出连续的高电平，它被发送器可以连续输出标志字符序列，也可以输出连续的高电平，它被称为空闲（称为空闲（ IdleIdle ）信号。）信号。

7.3.4 HDLC 配置注：锐捷路由器广域网默认封装方式为注：锐捷路由器广域网默认封装方式为

HDLCHDLCRouter BRouter A

S0/0:193.1.1.1/30 S0/0:193.1.1.2/30

DCE DTE配置点到点串行连接

配置作为 DTE端的 RouterB

配置作为 DCE端的 RouterA

7.3.4 HDLC 配置

【网络拓扑】

图 7-1 HDLC 配置拓扑图

【实验环境】（ 1 ）将两台 RG-R2632 路由器 R1和 R2 的串口 S1/2 相连；（ 2 ）用 V35 串口线通过 HDLC 链路把路由器相连，其中路由器 R1为 DCE ，

路由器 R2为 DTE ；【实验目的】（ 1 ）熟悉串口线 V35 的连接方法（ 2 ）掌握 HDLC 的封装方法（ 3 ）熟悉链路状态的查看与调试命令

HDLCHDLC 配置实例配置实例

Router2 配置： RG-2632>en 14 Password:****** RG-2632#config terminal RG-2632(config)#hostname R2 R2(config)# interface Serial0 R2(config-if)#encapsulation hdlc R2(config-if)#ip address 192.168.1.2

255.255.255.0 R2(config-if)# no shut R2(config-if)# exit R2(config)# exit R2# show running R2#ping 192.168.1.2 R2#ping 192.168.1.1 //测试 HDLC链路的连通性

Router1 配置： RG-2632>en 14 Password:****** RG-2632#config terminal RG-2632(config)#hostname R1 R1(config)# interface Serial0 R1(config-if)# encapsulation hdlc R1(config-if)#ip address 192.168.1.1

255.255.255.252 R1(config-if)#clock rate 64000 //R1作为 DCE端设备

R1(config-if)#no shut R1(config-if)#end R1# show running R1#ping 192.168.1.1 //测试本机接接口工作是否正常

R1#ping 192.168.1.2

【实验配置】本实验主要描述两个路由器 R1和 R2 通过一条 HDLC 串口线相连的配置过程，在这个例子中，两个路由器 R1、 R2的 S1口 IP 分别为： 192.168.1.1/30和 192.168.1.2/30， R1 连接在电缆的DCE 端， R2为 DTE 端。

与 HDLC 有关的命令Router(config-if)#encapsulation hdlc HDLC是 CISCO 串行线路的默认封装

帧中继

7.4.1 帧中继概述 7.4.2 配置帧中继交换机7.4.3 帧中继 Frame-Relay静动态映射7.4.4 帧中继和 OSPF 在非广播型网络

中的综合配置7.4.5 帧中继和 OSPF 在点到点网络中

的综合配置7.4.6 帧中继和 OSPF 在点到多点网络

中的综合配置

7.4.1 帧中继概述

帧中继是八十年代初发展起来的一种数据通信技术，英文名 Frame Relay 。它是从 X.25 分组通信技术演变而来的。什么是帧中继 ? 它有什么优点 ? 用帧中继来干什么 ?

我们可以将帧中继技术归纳为以下几点：

帧中继技术主要用于传递数据业务，它使用一组规程将数据信息以帧的形式 ( 简称帧中继协议 ) 有效地进行传送。它是广域网通信的一种方式。帧中继所使用的是逻辑连接，而不是物理连接，在一个物理连接上可复用多个逻辑连接 ( 即可建立多条逻辑信道），可实现带宽的复用和动态分配。帧中继协议是对 X.25 协议的简化，处理效率很高，网络吞吐量高，通信时延低 . 帧中继的帧信息长度远比 X.25 分组长度要长，最大帧长度可达 1600 字节 / 帧，适合于封装局域网的数据单元，适合传送突发业务。

7.4.2 配置帧中继交换机【实验任务】配置一台有四个 V.35 串口的路由器作为帧中继交 (图 7-6)

7.4.2 配置帧中继交换机R4(config)# hostname FR

FR(config)# frame-relay switching // 将路由器模拟成帧中继交换机FR(config)# interface serial 1/2

FR(config-if)# encapsulation frame-relay ietf // 封装帧中继格式为 ietfFR(config-if)# frame-relay intf-type dce // 指定接口类型为 dceFR(config-if)# frame-relay lmi-type ansi // 本地接口管理类型为 ansiFR(config-if)# frame-relay route 102 interface serial 1/3 201 // 两个同步口之间的 dlci互换FR(config-if)# frame-relay route 103 interface serial 2/0 301 // 同上FR(config-if)# clock rate 64000 （同理配置 FRSwitching 上的其他接口）

7.4.3 帧中继 Frame-Relay静动态映射

静态映射

动态映射

FR 静动态映射

7.4.3静态映射在 R1上输入如下代码（ R2,R3 类似）R1(config)#int s1/2

R1(config-if)#ip add 192.168.123.1 255.255.255.0

R1(config-if)#encapsulation frame-relay ietf //封装帧中继格式为 ietfR1(config-if)#no frame-relay inverse-arp

//禁止帧中继使用反向 ARP （即禁止态学习地址和 DLCI之间的映射）R1(config-if)#frame-relay lmi-type ansi //定义帧中继本地接口管理类型为ansiR1(config-if)#frame-relay map ip 192.168.123.2 102 //建立帧中继静态地址映射R1(config-if)#frame-relay map ip 192.168.123.3 103

R1(config-if)#no shut // 启用该接口R1(config-if)#exit

7.4.3动态映射

在 R1上输入如下代码（ R2,R3 类似）R2632-1(config)#interface s1/2R2632-1(config-if)#encapsulation frame-relayR2632-1(config-if)#no frame-relay inverse-arpR2632-1(config-if)#frame-relay lmi-type ciscoR2632-1(config-if)#no shutdownR2632-1(config)#interface s1/2.102 point-to-point // 进入子接口R2632-1(config-subif)#ip address 12.12.12.1 255.255.255.0R2632-1(config-subif)#frame-relay interface-dlci 102 // 动态映射的方法R2632-2(config)#interface s1/2R2632-2(config-if)#encapsulation frame-relayR2632-2(config-if)#no frame-relay inverse-arpR2632-2(config-if)#frame-relay lmi-type ciscoR2632-2(config-if)#no shutdownR2632-2(config)#interface s1/2.102 point-to-pointR2632-2(config-subif)#ip address 12.12.12.2 255.255.255.0R2632-2(config-subif)#frame-relay interface-dlci 201

7.4.4 帧中继和 OSPF 在非广播型网络中的综合配置

(图 7-6)R1:R1(config)#interface Serial1/0R1(config-if)#ip address 12.12.12.1 255.255.255.0

R1(config-if)#encapsulation frame-relayR1(config-if)#ip ospf network non-broadcastR1(config-if)#no arp frame-relay

R1(config-if)#frame-relay map ip 12.12.12.2 102 broadcastR1(config-if)#no frame-relay inverse-arp

R1(config)#router ospf 1R1(config-router)#network 12.12.1.1 0.0.0.0 area 0R1(config-router)#network 12.12.12.1 0.0.0.0 area 0R1(config-router)#neighbor 12.12.12.2

7.4.4 帧中继和 OSPF 在非广播型网络中的综合配置

(图 7-6)R2 ：R2(config)#interface Serial1/0R2(config-if)#ip address 12.12.12.2 255.255.255.0

R2(config-if)#encapsulation frame-relayR2(config-if)#ip ospf network non-broadcast R2(config-if)# no arp frame-relay

R2(config-if)#frame-relay map ip 12.12.12.1 201 broadcastR2(config-if)# no frame-relay inverse-arp

R2(config)#router ospf 1R2(config-router)#network 12.12.2.2 0.0.0.0 area 0R2(config-router)#network 12.12.12.2 0.0.0.0 area 0R2(config-router)#neighbor 12.12.12.1R2(config-router)#endR2#

7.4.5 帧中继和 OSPF 在点到点网络中的综合配置

(图 7-6) R1:R1(config)#interface Serial1/0

R1(config-if)#ip address 12.12.12.1 255.255.255.0

R1(config-if)#encapsulation frame-relay

R1(config-if)#ip ospf network point-to-point

R1(config-if)#no arp frame-relay


R1(config)#router ospf 1

R1(config-router)#network 12.12.1.1 0.0.0.0 area 0


7.4.5 帧中继和 OSPF 在点到点网络中的综合配置

(图 7-6)

R2 ：R2(config)#interface Serial1/0



R2(config-if)#ip ospf network point-to-point

R2(config-if)# no arp frame-relay

R2(config-if)#frame-relay map ip 12.12.12.1 201 broadcastR2(config-if)# no frame-relay inverse-arp




7.4.6 帧中继和 OSPF 在点到多点网络中的综合配置

(图 7-6) R1:R1(config)#interface Serial1/0


R1(config-if)#encapsulation frame-relayR1(config-if)#ip ospf network point-to-multipoint R1(config-if)#no arp frame-relay


R1(config)#router ospf 1R1(config-router)#network 12.12.1.1 0.0.0.0 area 0R1(config-router)#network 12.12.12.1 0.0.0.0 area 0

7.4.6 帧中继和 OSPF 在点到多点网络中的综合配置

(图 7-6)

R2 ：R2(config)#interface Serial1/0



R2(config-if)#ip ospf network point-to-multipoint

R2(config-if)# no arp frame-relay

R2(config-if)#frame-relay map ip 12.12.12.1 201 broadcast2(config-if)# no frame-relay inverse-arp




数字数据网 DDN

7.5.1 DDN概述7.5.2 DDN 配置实例

7.5.1 DDN概论

1

DDN 是同步数据传输网，不具备交换功能。

2

DDN 具有高质量、高速度、低时延的特点。

4

传输安全可靠。采用多路由的网状拓扑结构 , 传输中任何一个节点发生故障，节点均会自动迂回改道，不会中断用户的端到端的数据通信。

3

DDN 为全透明传输网，可以支持数据、图像、声音等多种业务。

5

网络运行管理简便。 DDN 将检错纠错功能放到终端来完成，简化了网络运行管理和监控内容，也为用户参与网络管理创造了条件。

DDN是数字数据网 Digital Data Network的英文简称，是利用数字信道传输数据信号的数据传输网。

DDN的主要特点：

7.5.2 DDN 配置实例

图 7-9 DDN 网络连接拓补图

7.5.2 DDN 配置实例

内部局域网： 192.168.1.0/24 路由器的 Ethernet 0:192.168.1.1/24Serial 1/2: 202.10.1.1/30 ；

ISP 路由器 Serial 1/2: 202.10.1.2/30 。在这里，内部网路由器作为 DTE 端设备，它的有关 DDN 的主要配置如下：Router#config terminalRouter (config) #interface Serial 1/2Router (config-if) #no shutdown

Router (config-if) # encapsulation hdlc //DDN 的常用封装类型为 HDLCRouter (config-if) #ip address 202.10.1.1 255.255.255.252Router (config-if) #exitRouter (config) # interface f 1/0Router (config-if) #ip address 192.168.1.1 255.255.255.0Router (config-if) # no shutdownRouter (config-if) #end

1、选择题 1 ）在路由器上进行广域网连接时必须设置的参数是（） A. 在 DTE端设置 CLOCK RATE B. 在 DCE端设置 CLOCK RATE C. 在路由器上配置远程登录 D. 添加静态路由 2）下列关于 HDLC 的活法错误的是（） A. HDLC运行于同步串行线路 B. 链路层封装标准 HDLC协议的单一链路只能承载单一的网络层协议 C. HDLC是面向字符的链路层协议，其传输的数据必须是规定字符集 D. HDLC是面向比特的链路层协议，其歘数的数据必须是规定字符集 3）下列关于 PPP 协议的说法哪个是正确的（） A. PPP协议时一种 NCP协议 B. PPP协议于 HDLC同属于广域网协议 C. PPP协议只能工作在同步串行链路上 D. PPP协议时三层协议 4）以下封装协议使用 CHAP或者 PAP 验证方式的是（） A. HDLC B. PPP C. SDLC D. SLIP

课后练习及实验


2．问答题 1）广域网协议中 PPP协议具有什么特点？ 2） PAP和 CHAP各自的特点是什么？ 3）简述 CHAP的验证过程？ 4）什么是 DDN？它的特点是什么？ 5） HDLC协议的特点是什么？

5 ）为两次握手协议，他通过在网络上以明文的方式传递用户及口令来对用用户进行验证。

A. HDLC

B. PPP

C. SDLC

D. LIP


3．操作题实验：图 7-9有两台计算机，分别通过一个三层交换机（ S3550）和路由器 R3 连接路由器 R1和 R2，使用PPP 协议验证， PAP和 CHAP两种方式。

• 图 7-9 广域网实验

第七章

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