学会广域网当中的网红协议PPP协议

Posted 2020-11-23

什么是广域网？广域网里面的网红协议有哪一些？

? 局域网，LAN（Local Area Network）是指在某一区域内（如一个学校、工厂和机关内）由多台计算机互联成的计算机组。一般是方圆几千米以内
? 广域网（简称WAN)，是指一种跨地区的数据通讯网络，通常包含一个国家或地区
广域网等于是把局域网连接起来成为更大的网络 一个国家应该算是一个广域网，而超过这个范围，将许多国家级的广域网结合在一起，就形成了全球互联的“因特网”。因特网是局域网再发展，广域与广域再结合的结果

? 广域网当中的协议主要有HDLC（高级链路控制协议）还有PPP协议（点对点协议）
PPP是point-to-point的简称 也就是点到点协议 和以太网协议一样 PPP也是一个数据链路层协议 PPP协议也定义了自己的帧格式 这种帧格式称为PPP帧

以太网协议和PPP协议的区别

以太网协议工作在以太网接口和以太网链路上面
以太网接口：

以太网协议这个数据链路层协议建立的二层网络中是可以包含多个（两个或两个以上）接口的 每个二层网络都是以太网 每个二层网络中都包含了很多以太接口 我们可以把以太网称为一种多点接入网络（multi-access network）

PPP协议工作在串行接口串行链路上面
串行接口：

一个PPP网络包含且只能包含两个PPP接口 链接这两个接口的链路称为PPP链路

PPP的应用场景

? 家里面的PPPoE拨号的时候会用到
? 广域网全双工链路之间的协议会用到

PPP的组件

? LCP（Link Control Protocol）协议，用于各种链路层参数的协商
? (可选)认证协议CHAP（Challenge-Handshake Authentication Protocol挑战握手认证协议）、PAP（Password Authentication Protocol密码认证协议），更好的保证了网络的安全性
? NCP（Network Control Protocol）协议（如IPCP、IPXCP），用于对不同的上层协议进行连接建立和参数协商

LCP组件（链路控制协议）

作用：用来建立 拆除或者监控PPP的链路

LCP的链路参数如下

? MRU：最大接收单元 PPP数据帧中Information字段和Padding字段的总长度
? 认证协议：可选的 默认情况不认证
? 魔术字：魔术字为一个随机产生的数字，用于检测链路环路，如果收到的LCP报文中的魔术字和本端产生的魔术字相同，则认为链路有环路
RTA也需要向RTB发送Configure-Request报文，使RTB检测RTA上的链路参数是不是可接受的
RTB也需要向RTA发送Configure-Request报文，使RTA检测RTB上的链路参数是不是可接受的

Configure-Nak报文中，只包含不能接受的链路层参数，并且此报文所包含的链路层参数均被修改为RTB上可以接受的取值（或取值范围）,比如RTA上面使用的是chap认证，RTB上面使用的是pap认证

Configure-Reject报文中，只包含不能被识别的链路层参数，比如RTA这边使用的是chap认证，RTB上面没有认证

RTA在没有收到Configure-Ack报文的情况下，会每隔3秒重传一次Configure-Request报文，如果连续10次发送Configure-Request报文仍然没有收到Configure-Ack报文，则认为对端不可用，停止发送Configure-Request报文

小结：LCP过程报文类型

认证（可选）

作用：更好的保证了网络的安全性 主要有pap认证chap认证以及不认证

PAP认证

PAP认证协议为两次握手认证协议，密码以明文方式在链路上发送

思考一下：认证方和被认证方该如何区分？

PAP认证配置

[AR1]interface Serial 1/0/0 
[AR1-Serial1/0/0]link-protocol ppp
Warning: The encapsulation protocol of the link will be changed. Continue? [Y/N]:y 
[AR1-Serial1/0/0]ip address 12.1.1.1 24

思考一下：能够把AR1和AR2之间的这个网段设置为12.1.1.0/30呢？为什么？
认证方的配置

aaa
 local-user huawei password cipher huawei
 local-user huawei service-type ppp
[R1-Serial1/0/0]ppp authentication-mode pap 

被认证放的配置

[R2-Serial1/0/0]ppp pap local-user huawei password cipher huawei

怎么样检测我的认证是否配置成功

[R2-Serial1/0/0]shutdown
[R2-Serial1/0/0]undo shutdown

如果两端能够ping通的话 证明你的认证是OK的

CHAP认证

CHAP认证协议为三次握手认证协议，密码以密文方式在链路上发送

（1）验证方主动发起验证起求，验证方向被验证方发送随机产生的报文（challenge），并附上自己的用户名（当没有附用户名时，用户名为空）
（2）被验证方收到验证方的验证起求后，验证方将用发送过来的“ID号+密码+随机数”，利用MD5计算出密文，再将“密文+被验证方的用户名”发送给验证方
（3）验证方在收到信息中取出被验证方的用户名，查找对应用户的密码，将找出的的密码以“ID号+密码+随机数”计算出密文，将此密文和收到Response中的密文进行比较，以验证认证是否正确。
说明：被认证方的接口下不能不配置USER，但可以不配置PASSWORD，如果接口下没有配置PASSWORD，那么在全局模式下必须配置用户名信息数据库（USERNAME 和PASSWORD），接口下的PASSWORD优先级高

CHAP认证配置

认证方的配置

aaa
 local-user huawei password cipher huawei
 local-user huawei service-type ppp
[R1-Serial1/0/0]ppp authentication-mode chap

被认证放的配置

[R2-Serial1/0/0]ppp chap user huawei
[R2-Serial1/0/0]ppp chap password cipher huawei

怎么样检测我的认证是否配置成功

[R2-Serial1/0/0]shutdown
[R2-Serial1/0/0]undo shutdown

如果两端能够ping通的话 证明你的认证是OK的

不认证

华为默认情况下不认证

NCP组件（网络控制协议）

用于对不同的上层协议进行连接建立和参数协商

静态IPCP协商

静态IP地址的协商过程如下：

1. 每一端都要发送Configure-Request报文，在此报文中包含本地配置的IP地址；
2. 每一端接收到此Configure-Request报文之后，检查其中的IP地址，如果IP地址是一个合法的单播IP地址，而且和本地配置的IP地址不同（没有IP冲突），则认为对端可以使用该地址，回应一个Configure-Ack报文
   思考：在PPP网络中可不可以把两个相连设备之间的IP地址配成不同的网段？

   动态IPCP协商

   
   两端动态协商IP地址的过程如下：

3. RTA向RTB发送一个Configure-Request报文，此报文中会包含一个IP地址0.0.0.0，表示向对端请求IP地址；
4. RTB收到上述Configure-Request报文后，认为其中包含的地址（0.0.0.0）不合法，使用Configure-Nak回应一个新的IP地址10.1.1.1；
5. RTA收到此Configure-Nak报文之后，更新本地IP地址，并重新发送一个Configure-Request报文，包含新的IP地址10.1.1.1；
6. RTB收到Configure-Request报文后，认为其中包含的IP地址为合法地址，回应一个Configure-Ack报文。
   同时，RTB也要向RTA发送Configure-Request报文请求使用地址10.1.1.2，RTA认为此地址合法，回应Configure-Ack报文。

   PPP的建立过程

   down---dead---Establish（主要就是LCP协商）---认证（可选）---NCP协商
   
   对于PPP链路建立过程的描述如下：

7. Dead阶段也称为物理层不可用阶段。当通信双方的两端检测到物理线路激活时，就会从Dead阶段迁移至Establish阶段，即链路建立阶段。
8. 在Establish阶段，PPP链路进行LCP参数协商。协商内容包括最大接收单元MRU、认证方式、魔术字（Magic Number）等选项。LCP参数协商成功后会进入Opened状态，表示底层链路已经建立。
9. 多数情况下,链路两端的设备是需要经过认证阶段（Authenticate）后才能够进入到网络层协议阶段。PPP链路在缺省情况下是不要求进行认证的。如果要求认证，则在链路建立阶段必须指定认证协议。认证方式是在链路建立阶段双方进行协商的。如果在这个阶段再次收到了Configure-Request报文，则又会返回到链路建立阶段。
10. 在Network阶段，PPP链路进行NCP协商。通过NCP协商来选择和配置一个网络层协议并进行网络层参数协商。只有相应的网络层协议协商成功后，该网络层协议才可以通过这条PPP链路发送报文。如果在这个阶段收到了Configure-Request报文，也会返回到链路建立阶段。
11. NCP协商成功后，PPP链路将保持通信状态。PPP运行过程中，可以随时中断连接，例如物理链路断开、认证失败、超时定时器时间、管理员通过配置关闭连接等动作都可能导致链路进入Terminate阶段。
12. 在Terminate阶段，如果所有的资源都被释放，通信双方将回到Dead阶段，直到通信双方重新建立PPP连接。