中小企業網絡管理：廣域網技術圖文講解

本文主要是介紹廣域網的相關內容，那么到底什么是廣域網呢？我們任何一個人學習網絡基礎的時候都學習網絡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所覆蓋的范圍肯定是最廣，最大的。所以廣域網是提供一種遠距離數據傳輸的網絡，它一般需要使用運營商所提供的服務來實現。例如，需要使用到電信，移動，聯通等這些運營商所提供的設備和服務來搭建我們的廣域網環境。

廣域網的分類

如果按照數據交換方式，廣域網可以分為電路交換和包交換網絡

如果按照線路是公用還是私用可以分為專線和公共網絡。

下數據交換方式：

電路交換：電路交換又稱為線路交換，最典型的就是電話網絡，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，那么在計算機網絡中指的是利用ISP網絡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，其實我個人認為包交換和分組還是有區別的，見下面的注意。包交換與電路交換最大的區別就在于，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行傳輸，包交換常用的連接方式：X.25和FR，它的優點是，可以實現共享物理線路，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：這里還有一種網絡叫分組交換網絡：我們也叫信元交換，什么是“信元”?把已經數字化的語音、數據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，分成信頭和信息域兩個部分。信頭的長度是5個字節，在信元的前面部分，內容是各種控制信息，主要是去向地址等;信息域的長度是48個字節，是在信頭的后面，內容是用戶要傳送的信息。各種要傳送的信息不論是語音、數據還是圖像，都要先分割成信元。每個信元可以自由選擇路由，到達對方后再組成一個新的數據包!ATM使用的是分組交換!

私網和公網的概念：

所謂專線指的是在這個網絡上傳輸的是私自的信息，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，因此一般是企業需要大量數據傳輸，長時間的連接，才會使用專線，因為是專線所以數據是比較安全的。

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絡，這個很明顯，我們自己組建的網絡，肯定是傳輸我們自己的信息。如我們現在有兩個公司，我們可以自己連接兩個公司。

第二種情況是距離有點遠，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類似，也是距離有點遠，中間也是ISP，但是此時為了安全，采用的是VPN技術。這樣中間的數據是加密的。從而實現數據保護!所以有人說VPN也是專線的一種，是有道理的!

總結：如果企業不差錢，項目需要大量數據傳輸，對數據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等方式來進行連接。

X.25簡介：

至于X.2已經是一個步入晚年的老人，使用的包交換技術，但因為年歲高，不能再適應現在的網絡需要，我們在此不再詳細研究它，在此我們只是簡單介紹：

X.25由三種設備組成,分別是DTE，DCE，PSE，那么這三種設備大家都已經知道了，分別是數據終端設備，數據連接設備，分組交換設備。DTE指的是端設備，一般是指廣域網中的PC或是主機，DCE一般是通信設備像調制解調器，交換機等。PSE則是網間連接設備。我們來看一個圖就能明白這三者之間的關系：

▲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網絡工作在電話線上，電話線這個介質可靠性不好，因此X.25有一套復雜的差錯處理及重發機制，因此X.25運行的時候速度就不怎么快了，接口不可支持高達64Kbps的線路，CCITT在1992年重新制定了這個標準，并將速率提高到2Mbps。X.25的優點是經濟實惠安裝容易。缺點是反復的錯誤檢查過程頗為費時并加長傳輸時間。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，FR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，這當然是和X.25的介質有關，那么X.25為了解決差錯和誤碼率有一些相應的解決方法，但是這樣的話，效率就顯的不是很高了。由于網絡傳輸介質的發展，現在的廣域網一般是光網絡，那么這樣的網絡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，所以總結幀中繼有如下特點：永久式交換，不是撥號;有效處理突發的數據流量(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);費用不是很貴。

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

ISDN：綜合業務數據網

ISDN中會涉及到很多術語，可能不太好理解：如圖：

▲ISDN

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

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，以及對鏈路進行維護時都需要使用相應的信令。

B信道才真正承載用戶數據信息(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，另一個傳輸網絡信號。互不影響!

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

它們的參數與應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：非對稱數字用戶線路，指的是利用普通電話線的較高頻帶傳輸數據的一種傳輸技術。

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。什么意思呢?看圖:

▲ADSL

大家從這個圖上可以看出來，ADSL技術會根據大家所傳輸的數據不同，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，而如果是網絡信號就使用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。

上面咱們就廣域網一些零零碎碎的東西簡單提了一下，下面咱們重點講解一下比較常用的廣域網協議HDLC，PPP和幀中繼。當然廣域網上可使用的協議絕對不止這三種。還有其他的，如下圖所示:

▲常用廣域網協議

專線中我們一般使用：HDLC，PPP，SLIP

包交換網絡中我們一般使用：X.25，幀中繼，ATM

電路交換網絡中我們一般使用：PPP，SLIP，HDLC

HDLC：

我們先來看一下HDLC，在點到點鏈路上的協議一般就是：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全稱是高級數據鏈路控制協議是一種面向bit的高效鏈路層WAN協議。HDLC協議運行在同步串行鏈路上。但是不同廠商有很多不同的版本，如華為的設備與思科的設備互聯時就不能使用HDLC協議，那么就只能使用PPP。

HDLC幀格式：

▲HDLC格式

在HDLC中，數據和控制報文均以幀的標準格式傳送。HDLC的完整的幀由標志字段、地址字段、控制字段、數據字段、幀校驗序列字段等組成。下面咱們簡單說一下：

標志字段

標志字段為01111110的比特模式，用以表示一個幀的開始和前一個幀的終止。標志字段也可以作為幀與幀之間的填充字符，通常，在不進行幀傳送的時候，信道仍處于激活狀態，在這種狀態下，發方不斷地發送標示字段，便可認為一個新的幀傳送已經開始。采用“0比特填充法”可以實現0數據的透明傳輸。

地址字段

地址字段的內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

控制字段用于構成各種命令和響應，以便對鏈咱進行監視和控制。發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行約定的操作;相反，從站用訪字段作對命令的響應，報告已經完成的操作或狀態的變化。該字段是HDLC的關鍵。

數據字段

數據字段可以是任意的二進制比特串。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，對兩個標志字段之間的整個幀的內容進行校驗。

我們以上分析的是標準的HDLC幀格式，但是Cisco為了能夠使用HDLC協議支持多個上次協議，所以在Cisco的軟件系統中將HDLC協議進行了修改。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備需要手動開啟。

HDLC現在已經不是我們學習的重點了，它只允許點到點的連接，沒有什么驗證機制，而且如果對方是非Cisco設備，就只能使用FR或者PPP。

PPP協議：

PPP：用在鏈路建立過程中檢查鏈路質量，并提供PAP和CHAP驗證。

它是在SLIP基礎上發展來的。

Slip：SerialLineInternetProtocol中文釋義：串行線路網際協議

該協議是Windows遠程訪問的一種舊工業標準，主要在Unix遠程訪問服務器中使用。因為SLIP協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議PPP。

點到點協議PPP，為在點對點連接上傳輸多協議數據包提供了一個標準方法。PPP最初設計是為兩個對等節點之間的IP流量傳輸提供一種封裝協議。在TCP-IP協議集中它是一種用來同步連接的數據鏈路層協議，替代了原來的Slip。除了IP以外PPP還可以攜帶其它協議，包括IPX，AppleTalk等。

PPP主要是兩類協議組成：鏈路控制協議LCP和網絡層控制協議NCP：

▲PPP協議

LCP(鏈路控制協議)：

PPP所提供的LCP功能全面，適用于大多數環境。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(網絡控制協議)

為了建立點到點的鏈路通信，PPP必須先發送LCP包來建立鏈路，當鏈路創建成功后，PPP必須發送NCP包以便選擇使用一個或多個網絡層協議，一旦網絡層協議選定并協商之后，來自相應網絡層上的數據就能在鏈路由發送了。所以NCP負責解決物理連接上運行什么網絡協議，以及解決上層網絡協議發生的問題。

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.網路層協議連接

PPP的鏈路狀態如圖所示：一個典型的鏈路建立過程分為三個階段;創建階段，驗證階段，和網絡協商階段。

階段1：創建PPP鏈路：

LCP負責創建鏈路。在這個時候，將對基本的通訊方式進行選擇。鏈路兩端設備通過LCP向對方發送配置信息報文。一旦一個配置成功信息包被發送縣域被接收，就完成了，進入了LCP開啟狀態。

應當注意，在鏈路創建階段，只是對驗證協議進行選擇，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送給遠端的接入服務器。該階段使用一種安全驗證方式避免第三方竊取數據或冒充遠程客戶接管與客戶端的連接。在認證完成之前，禁止從驗證階段進行到網絡協商階段(網絡層協議階段)，如果驗證失敗，則過程終止。

在這一階段里，只有鏈路控制協議、驗證協議、鏈路質量監視的數據包是允許的，其他的數據包必須靜靜的丟棄。在這里可以選擇使用的兩個認證協議就是口令驗證協議PAP和挑戰握手驗證協議(CHAP)。

階段3：網絡協商階段(調用網絡層協議)

驗證階段完成之后，PPP將調用鏈路創建階段選擇的各種網絡控制協議(NCP)，選定的NCP解決PPP鏈路之上的高層協議問題。

這樣，經過三個階段之后，一條完整的PPP鏈路就建立起來了。以上就是關于廣域網基礎知識的介紹。今天就介紹到這兒，下篇我們將詳細分析PPP協議。
 

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