中小企業(yè)網(wǎng)絡(luò)管理：廣域網(wǎng)技術(shù)圖文講解

本文主要是介紹廣域網(wǎng)的相關(guān)內(nèi)容，那么到底什么是廣域網(wǎng)呢？我們?nèi)魏我粋�人學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)的時候都學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)按照所覆蓋的范圍分為LAN，MAN以及WAN，從這里就可以看出來廣域網(wǎng)所覆蓋的范圍肯定是最廣，最大的。所以廣域網(wǎng)是提供一種遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)，它一般需要使用運(yùn)營商所提供的服務(wù)來實(shí)現(xiàn)。例如，需要使用到電信，移動，聯(lián)通等這些運(yùn)營商所提供的設(shè)備和服務(wù)來搭建我們的廣域網(wǎng)環(huán)境。

廣域網(wǎng)的分類

如果按照數(shù)據(jù)交換方式，廣域網(wǎng)可以分為電路交換和包交換網(wǎng)絡(luò)

如果按照線路是公用還是私用可以分為專線和公共網(wǎng)絡(luò)。

下數(shù)據(jù)交換方式：

電路交換：電路交換又稱為線路交換，最典型的就是電話網(wǎng)絡(luò)，也就是說你與對方打電話時，一旦連接成功，則使用的是一條專用的物理線路，此時這條線路，只有你和對方可以使用，別人無法使用，所以線路的利用率很低，那么在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中指的是利用ISP網(wǎng)絡(luò)為每一次會話過程建立一條專用的物理電路，因此從源到目標(biāo)只能使用這一條線路，不能說自己選擇路徑!常用的連接方式有：ISDN、ADSL

包交換：有的資料中也把包交換稱為分組交換，其實(shí)我個人認(rèn)為包交換和分組還是有區(qū)別的，見下面的注意。包交換與電路交換最大的區(qū)別就在于，電路交換是使用一條物理的線路，所以路徑是固定的，而包交換使用的不一定是同一個路徑，也就是說這個包可以自由選擇一個適合自己的線路來進(jìn)行傳輸，包交換常用的連接方式：X.25和FR，它的優(yōu)點(diǎn)是，可以實(shí)現(xiàn)共享物理線路，因為是共享物理線路，所以價格要便宜很多，因此來說它的性價比較高，一般可用于長時間連接;長距離的連接，對于最終用戶來說，只是在兩個連接之間建立了一條虛電路。

注意：這里還有一種網(wǎng)絡(luò)叫分組交換網(wǎng)絡(luò)：我們也叫信元交換，什么是“信元”?把已經(jīng)數(shù)字化的語音、數(shù)據(jù)和圖像等信息分割成許多固定長度的分組，這個分組就叫信元。每個信元的固定長度是53個字節(jié)，分成信頭和信息域兩個部分。信頭的長度是5個字節(jié)，在信元的前面部分，內(nèi)容是各種控制信息，主要是去向地址等;信息域的長度是48個字節(jié)，是在信頭的后面，內(nèi)容是用戶要傳送的信息。各種要傳送的信息不論是語音、數(shù)據(jù)還是圖像，都要先分割成信元。每個信元可以自由選擇路由，到達(dá)對方后再組成一個新的數(shù)據(jù)包!ATM使用的是分組交換!

私網(wǎng)和公網(wǎng)的概念：

所謂專線指的是在這個網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)氖撬阶缘男畔�，或者是本公司，本單位的信息，那么正是因為這個原因一般來說專線的價格是比較貴的，因此一般是企業(yè)需要大量數(shù)據(jù)傳輸，長時間的連接，才會使用專線，因為是專線所以數(shù)據(jù)是比較安全的。

一般來說專線會有三種形式：

第一種情況是如果距離比較近，那么我們就自己搭建一個網(wǎng)絡(luò)，這個很明顯，我們自己組建的網(wǎng)絡(luò)，肯定是傳輸我們自己的信息。如我們現(xiàn)在有兩個公司，我們可以自己連接兩個公司。

第二種情況是距離有點(diǎn)遠(yuǎn)，如兩個城市，那么我們自己搭建就不行了，此時我們也可以使用專線，只是中間要租用ISP的線路。也就是借助ISP來組建自己的專線。那么對于兩端的用戶來說，中間的ISP就像是一個“透明人”是不存在的一樣，

第三種情況和第二種情況有點(diǎn)類似，也是距離有點(diǎn)遠(yuǎn)，中間也是ISP，但是此時為了安全，采用的是VPN技術(shù)。這樣中間的數(shù)據(jù)是加密的。從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)保護(hù)!所以有人說VPN也是專線的一種，是有道理的!

總結(jié)：如果企業(yè)不差錢，項目需要大量數(shù)據(jù)傳輸，對數(shù)據(jù)的安全性有一定的要求肯定是專線，否則就可以利用HDLC、x.25、FR、PPP等方式來進(jìn)行連接。

X.25簡介：

至于X.2已經(jīng)是一個步入晚年的老人，使用的包交換技術(shù)，但因為年歲高，不能再適應(yīng)現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)需要，我們在此不再詳細(xì)研究它，在此我們只是簡單介紹：

X.25由三種設(shè)備組成,分別是DTE，DCE，PSE，那么這三種設(shè)備大家都已經(jīng)知道了，分別是數(shù)據(jù)終端設(shè)備，數(shù)據(jù)連接設(shè)備，分組交換設(shè)備。DTE指的是端設(shè)備，一般是指廣域網(wǎng)中的PC或是主機(jī)，DCE一般是通信設(shè)備像調(diào)制解調(diào)器，交換機(jī)等。PSE則是網(wǎng)間連接設(shè)備。我們來看一個圖就能明白這三者之間的關(guān)系：

▲X.25

X.25吞吐率的主要部分是用于錯誤檢查開銷的，早期的X.25網(wǎng)絡(luò)工作在電話線上，電話線這個介質(zhì)可靠性不好，因此X.25有一套復(fù)雜的差錯處理及重發(fā)機(jī)制，因此X.25運(yùn)行的時候速度就不怎么快了，接口不可支持高達(dá)64Kbps的線路，CCITT在1992年重新制定了這個標(biāo)準(zhǔn)，并將速率提高到2Mbps。X.25的優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)實(shí)惠安裝容易。缺點(diǎn)是反復(fù)的錯誤檢查過程頗為費(fèi)時并加長傳輸時間。大家以后也不會再用到x.25了。下面咱們來看一下它的接班人：FR，并且速率一般在56Kbit/s到2Mbit/s

幀中繼：

幀中繼我們稱為FrameRelay簡稱為FR，F(xiàn)R為什么能夠取代X.25，主要是因為X.25的差錯以及誤碼率比較大，這當(dāng)然是和X.25的介質(zhì)有關(guān)，那么X.25為了解決差錯和誤碼率有一些相應(yīng)的解決方法，但是這樣的話，效率就顯的不是很高了。由于網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)的發(fā)展，現(xiàn)在的廣域網(wǎng)一般是光網(wǎng)絡(luò)，那么這樣的網(wǎng)絡(luò)差錯和誤碼率就非常少了，就不再需要花更多的開銷來解決差錯和誤碼問題，效率顯得更高了，那么我們所說的FR，就是把X.25的一些冗余排錯功能給去掉了，速率也得到了提升，所以總結(jié)幀中繼有如下特點(diǎn)：永久式交換，不是撥號;有效處理突發(fā)的數(shù)據(jù)流量(這是ISP給用戶的峰值速率);速度高(這是ISP給用戶的承諾速率);費(fèi)用不是很貴。

剛才咱們介紹的X.25和FR都是包交換網(wǎng)絡(luò)，下面咱們來簡單看一個電路交換的連接例子：

ISDN：綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)

ISDN中會涉及到很多術(shù)語，可能不太好理解：如圖：

▲ISDN

這么多的東西是干什么用的?大家不要想的太復(fù)雜，其實(shí)這些東西就代表了一個轉(zhuǎn)換，將不同的接口類型轉(zhuǎn)換為一個ISDN網(wǎng)絡(luò)可以使用的接口類型：因為傳輸介質(zhì)不同，接口也不同，就必須轉(zhuǎn)換為一個ISDN所支持的標(biāo)準(zhǔn)。我們簡單分析一下：如果是一個路由器我們稱為非ISDN終端設(shè)備，也就是我們上圖中所說的TE2，它需要經(jīng)過終端適配器TA先轉(zhuǎn)換成S標(biāo)準(zhǔn)。如果是ISDN終端設(shè)備，就直接稱為TE1，它直接就是S標(biāo)準(zhǔn)了，但還不能直接使用，還需要經(jīng)過NT2的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為T標(biāo)準(zhǔn)，然后再經(jīng)過NT1轉(zhuǎn)換為U就可以連接到ISDN交換局中的相應(yīng)設(shè)備上了!所以我們需要要連接到ISDN設(shè)備上就需要必須自己的設(shè)備處于什么角色，需要什么樣的轉(zhuǎn)換。

那么有的朋友就要問了，你哆哩吧嗦的說這么多，到底為了說什么?我們往下看：

我們主要說ISDN中包括兩種信息：D信道和B信道

D信道用來傳送信令信息，一般速度是16Kbps或64Kbps，我們在建立鏈路，以及對鏈路進(jìn)行維護(hù)時都需要使用相應(yīng)的信令。

B信道才真正承載用戶數(shù)據(jù)信息(每個B信道為64Kbps)

而我們所說的ISDN只要分為PRI和BRI：

BRI：叫做基本速率接口(Basicrateinterface)，是兩個B信道和一個D信道:

▲BRI

所以ISDN比傳統(tǒng)的modem速率要高，而且有兩個B信道，一個打電話，另一個傳輸網(wǎng)絡(luò)信號�；ゲ挥绊�!

一個B信道是64Kpbs，兩個就是128Kpbs用戶可以使用的。,一個D信道就是16Kpbs，所以一共是144kbps

PRI：叫做主速率接口(Primaryrateinterface)，在PRI中，采用T1或是E1連接方式:

▲PRI

T1=23個B通道(64K)+1個D通道(64K)+8K同步信息，共1.544，只有美國在使用。

E1=30個B通道(64K)+1個D通道(64K)+64K同步信息，共2.048，除美國以外的國家在使用。

下面咱們來看一下平時用到的最多的ADSL是個什么東西?

大家可能聽說過xDSL，這個xDSL包括ADSL，VDSL，HDSL，SDSL，IDSL等等，還有下表中沒有列出來的:

▲xDSL

它們的參數(shù)與應(yīng)用場合肯定是不同的，大家聽說最多的，包括家里的老人，孩子都知道的就是ADSL。

ADSL：非對稱數(shù)字用戶線路，指的是利用普通電話線的較高頻帶傳輸數(shù)據(jù)的一種傳輸技術(shù)。

所以大家從上面這句話中可以看出來，ADSL是一種頻分多路技術(shù)。什么意思呢?看圖:

▲ADSL

大家從這個圖上可以看出來，ADSL技術(shù)會根據(jù)大家所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不同，來決定使用的頻率也不相同。如如果是電話信號就使用0-4400這一段，而如果是網(wǎng)絡(luò)信號就使用4400到1MHZ以上的這一部分的頻率帶寬，所以它們是互不影響，其實(shí)在4400到1MHZ這一段又分為兩部分：分別是下載和上傳，在此不作討論!

但是有人說我一打電話，網(wǎng)就斷了那就說明這里所用的頻率沒有真正分離開，要不就是你的線路有問題，要不就是你的分離器有問題。

上面咱們就廣域網(wǎng)一些零零碎碎的東西簡單提了一下，下面咱們重點(diǎn)講解一下比較常用的廣域網(wǎng)協(xié)議HDLC，PPP和幀中繼。當(dāng)然廣域網(wǎng)上可使用的協(xié)議絕對不止這三種。還有其他的，如下圖所示:

▲常用廣域網(wǎng)協(xié)議

專線中我們一般使用：HDLC，PPP，SLIP

包交換網(wǎng)絡(luò)中我們一般使用：X.25，幀中繼，ATM

電路交換網(wǎng)絡(luò)中我們一般使用：PPP，SLIP，HDLC

HDLC：

我們先來看一下HDLC，在點(diǎn)到點(diǎn)鏈路上的協(xié)議一般就是：HDLC和PPP，PPP是H3C路由器上缺省使用的，HDLC是思科路由器上缺省使用的。

HDLC全稱是高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議是一種面向bit的高效鏈路層WAN協(xié)議。HDLC協(xié)議運(yùn)行在同步串行鏈路上。但是不同廠商有很多不同的版本，如華為的設(shè)備與思科的設(shè)備互聯(lián)時就不能使用HDLC協(xié)議，那么就只能使用PPP。

HDLC幀格式：

▲HDLC格式

在HDLC中，數(shù)據(jù)和控制報文均以幀的標(biāo)準(zhǔn)格式傳送。HDLC的完整的幀由標(biāo)志字段、地址字段、控制字段、數(shù)據(jù)字段、幀校驗序列字段等組成。下面咱們簡單說一下：

標(biāo)志字段

標(biāo)志字段為01111110的比特模式，用以表示一個幀的開始和前一個幀的終止。標(biāo)志字段也可以作為幀與幀之間的填充字符，通常，在不進(jìn)行幀傳送的時候，信道仍處于激活狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，發(fā)方不斷地發(fā)送標(biāo)示字段，便可認(rèn)為一個新的幀傳送已經(jīng)開始。采用“0比特填充法”可以實(shí)現(xiàn)0數(shù)據(jù)的透明傳輸。

地址字段

地址字段的內(nèi)容取決于所采取的操作方式。在操作方式中，有主站、從站、組合站之分。每一個從站和組合站都被分配一個唯一的地址。命令幀中的地址字段攜帶的是對方的地址，而響應(yīng)幀中的地址字段所攜帶的地址是本站的地址。

控制字段

控制字段用于構(gòu)成各種命令和響應(yīng)，以便對鏈咱進(jìn)行監(jiān)視和控制。發(fā)送方主站或組合站利用控制字段來通知被尋址的從站或組合站執(zhí)行約定的操作;相反，從站用訪字段作對命令的響應(yīng)，報告已經(jīng)完成的操作或狀態(tài)的變化。該字段是HDLC的關(guān)鍵。

數(shù)據(jù)字段

數(shù)據(jù)字段可以是任意的二進(jìn)制比特串。比特串長度未作限定。其上限由FCS或通信站的緩沖器容量來決定，目前國際上用得較多的是1000至2000比特，而下限可以為0，即無信息字段。

校驗幀字段

校驗幀字段可以使用16位CRC，對兩個標(biāo)志字段之間的整個幀的內(nèi)容進(jìn)行校驗。

我們以上分析的是標(biāo)準(zhǔn)的HDLC幀格式，但是Cisco為了能夠使用HDLC協(xié)議支持多個上次協(xié)議，所以在Cisco的軟件系統(tǒng)中將HDLC協(xié)議進(jìn)行了修改。在控制字段后加入了Proprietary字段。如圖：

▲HDLC

配置HDLC：

Router(config-if)#encapsulationhdlc

注意：HDLC是串口的缺省封裝格式，也就是說這一條命令是不需要我們輸入。但是如果是華為或是其他設(shè)備需要手動開啟。

HDLC現(xiàn)在已經(jīng)不是我們學(xué)習(xí)的重點(diǎn)了，它只允許點(diǎn)到點(diǎn)的連接，沒有什么驗證機(jī)制，而且如果對方是非Cisco設(shè)備，就只能使用FR或者PPP。

PPP協(xié)議：

PPP：用在鏈路建立過程中檢查鏈路質(zhì)量，并提供PAP和CHAP驗證。

它是在SLIP基礎(chǔ)上發(fā)展來的。

Slip：SerialLineInternetProtocol中文釋義：串行線路網(wǎng)際協(xié)議

該協(xié)議是Windows遠(yuǎn)程訪問的一種舊工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，主要在Unix遠(yuǎn)程訪問服務(wù)器中使用。因為SLIP協(xié)議是面向低速串行線路的，可以用于專用線路，也可以用于撥號線路，Modem的傳輸速率在1200bps到19200bps。以后大家也不可能再用到Slip了，所以我們在此只討論它的替換協(xié)議PPP。

點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議PPP，為在點(diǎn)對點(diǎn)連接上傳輸多協(xié)議數(shù)據(jù)包提供了一個標(biāo)準(zhǔn)方法。PPP最初設(shè)計是為兩個對等節(jié)點(diǎn)之間的IP流量傳輸提供一種封裝協(xié)議。在TCP-IP協(xié)議集中它是一種用來同步連接的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，替代了原來的Slip。除了IP以外PPP還可以攜帶其它協(xié)議，包括IPX，AppleTalk等。

PPP主要是兩類協(xié)議組成：鏈路控制協(xié)議LCP和網(wǎng)絡(luò)層控制協(xié)議NCP：

▲PPP協(xié)議

LCP(鏈路控制協(xié)議)：

PPP所提供的LCP功能全面，適用于大多數(shù)環(huán)境。主要用于建立和控制連接，可以簡單來說LCP工作在2.5層。

NCP(網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議)

為了建立點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路通信，PPP必須先發(fā)送LCP包來建立鏈路，當(dāng)鏈路創(chuàng)建成功后，PPP必須發(fā)送NCP包以便選擇使用一個或多個網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，一旦網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議選定并協(xié)商之后，來自相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)層上的數(shù)據(jù)就能在鏈路由發(fā)送了。所以NCP負(fù)責(zé)解決物理連接上運(yùn)行什么網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，以及解決上層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議發(fā)生的問題。

下面咱們來看一下PPP會話建立的過程：

▲

PPP會話的建立

1.鏈路建立

2.驗證階段

3.網(wǎng)路層協(xié)議連接

PPP的鏈路狀態(tài)如圖所示：一個典型的鏈路建立過程分為三個階段;創(chuàng)建階段，驗證階段，和網(wǎng)絡(luò)協(xié)商階段。

階段1：創(chuàng)建PPP鏈路：

LCP負(fù)責(zé)創(chuàng)建鏈路。在這個時候，將對基本的通訊方式進(jìn)行選擇。鏈路兩端設(shè)備通過LCP向?qū)Ψ桨l(fā)送配置信息報文。一旦一個配置成功信息包被發(fā)送縣域被接收，就完成了，進(jìn)入了LCP開啟狀態(tài)。

應(yīng)當(dāng)注意，在鏈路創(chuàng)建階段，只是對驗證協(xié)議進(jìn)行選擇，用戶驗證的過程將在第2階段完成。

階段2：用戶驗證

在這個階段，客戶端會將自己的身份發(fā)送給遠(yuǎn)端的接入服務(wù)器。該階段使用一種安全驗證方式避免第三方竊取數(shù)據(jù)或冒充遠(yuǎn)程客戶接管與客戶端的連接。在認(rèn)證完成之前，禁止從驗證階段進(jìn)行到網(wǎng)絡(luò)協(xié)商階段(網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議階段)，如果驗證失敗，則過程終止。

在這一階段里，只有鏈路控制協(xié)議、驗證協(xié)議、鏈路質(zhì)量監(jiān)視的數(shù)據(jù)包是允許的，其他的數(shù)據(jù)包必須靜靜的丟棄。在這里可以選擇使用的兩個認(rèn)證協(xié)議就是口令驗證協(xié)議PAP和挑戰(zhàn)握手驗證協(xié)議(CHAP)。

階段3：網(wǎng)絡(luò)協(xié)商階段(調(diào)用網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議)

驗證階段完成之后，PPP將調(diào)用鏈路創(chuàng)建階段選擇的各種網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議(NCP)，選定的NCP解決PPP鏈路之上的高層協(xié)議問題。

這樣，經(jīng)過三個階段之后，一條完整的PPP鏈路就建立起來了。以上就是關(guān)于廣域網(wǎng)基礎(chǔ)知識的介紹。今天就介紹到這兒，下篇我們將詳細(xì)分析PPP協(xié)議。
 

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