网络互联技术与实践第12章：广域网PPP协议封装
广域网协议的封装
广域网协议的封装协议名称：广域网协议的封装一、目的和范围本协议旨在规定广域网（Wide Area Network，简称WAN）协议的封装方式，以实现数据在广域网中的传输和交换。
本协议适用于广域网设备之间的通信。
二、术语定义1. 广域网（Wide Area Network，WAN）：指覆盖广范围的网络，由多个局域网（Local Area Network，LAN）相互连接而成。
2. 协议封装（Protocol Encapsulation）：指在数据传输过程中，将上层协议的数据包封装到下层协议的数据包中，以实现数据在不同网络之间的传输。
三、协议封装方式1. 数据链路层封装广域网协议的封装在数据链路层进行，主要包括以下步骤：a. 帧封装：将上层协议的数据包封装到数据链路层的帧中，添加帧头和帧尾等必要字段。
b. MAC地址封装：在帧头中添加源MAC地址和目的MAC地址，以标识数据包的发送和接收方。
c. 网络类型封装：在帧头中添加网络类型字段，指明数据包所属的网络类型（如以太网、ATM等）。
d. CRC校验封装：在帧尾中添加CRC校验字段，用于检测数据传输过程中的错误。
2. 网络层封装广域网协议的封装在网络层进行，主要包括以下步骤：a. IP封装：将数据链路层的帧中的数据包提取出来，封装到网络层的IP数据包中。
b. 源IP地址和目的IP地址封装：在IP数据包头部添加源IP地址和目的IP 地址，以标识数据包的发送和接收方。
c. TTL封装：在IP数据包头部添加TTL（Time to Live）字段，用于限制数据包在网络中的生存时间。
d. IP选项封装：根据需要，可以在IP数据包头部添加一些可选字段，如记录路由信息等。
3. 传输层封装广域网协议的封装在传输层进行，主要包括以下步骤：a. TCP/UDP封装：将网络层的IP数据包提取出来，封装到传输层的TCP或UDP数据包中。
b. 源端口号和目的端口号封装：在TCP或UDP数据包头部添加源端口号和目的端口号，以标识数据包的发送和接收方。
广域网协议的封装
广域网协议的封装协议名称：广域网协议的封装一、引言本协议旨在规范广域网协议的封装方式，确保数据在广域网传输过程中的安全性、可靠性和高效性。
本协议适用于广域网通信设备和系统的设计、开发和运维过程中。
二、术语定义1. 广域网（Wide Area Network，简称WAN）：指覆盖范围广、跨越较大地理区域的计算机网络。
2. 协议封装（Protocol Encapsulation）：指将数据包按照特定的协议格式进行封装和解封装的过程。
3. 数据链路层（Data Link Layer）：指OSI模型中的第二层，负责将网络层传输的数据分组封装成帧，并进行错误检测和纠正。
4. 网络层（Network Layer）：指OSI模型中的第三层，负责将数据分组从源主机发送到目标主机。
三、协议封装的基本原则1. 封装格式：协议封装应采用标准的封装格式，如以太网帧格式、PPP封装格式等，以确保与其他设备和系统的兼容性。
2. 封装字段：协议封装应包含必要的字段，如源地址、目标地址、协议类型等，以便接收方正确解析和处理数据包。
3. 封装协议：协议封装应选择适合广域网传输的协议，如IP协议、MPLS协议等，以提供可靠的数据传输和路由功能。
4. 封装效率：协议封装应考虑广域网传输的带宽和延迟特性，尽量减少封装开销，提高数据传输效率。
5. 封装安全：协议封装应支持数据加密和身份认证等安全机制，以保护数据在广域网传输过程中的机密性和完整性。
四、常用的广域网协议封装方式1. IP封装：将数据包封装为IP数据报的格式，包括源IP地址、目标IP地址、协议类型和数据等字段。
IP封装适用于基于IP网络的广域网通信。
2. MPLS封装：将数据包封装为MPLS标签的格式，包括标签头、标签值和数据等字段。
MPLS封装适用于基于MPLS网络的广域网通信，可提供更好的路由和负载均衡能力。
3. PPP封装：将数据包封装为PPP帧的格式，包括起始标志、地址、控制、协议和数据等字段。
广域网协议的封装
广域网协议的封装协议名称：广域网协议的封装一、引言广域网（Wide Area Network，简称WAN）是指覆盖范围广泛的计算机网络，通常由多个局域网（Local Area Network，简称LAN）通过路由器或其他设备连接而成。
为了实现广域网的数据传输和通信，需要使用特定的协议对数据进行封装和解封装。
本协议旨在规范广域网协议的封装过程，确保数据的安全性、完整性和可靠性。
二、定义1. 广域网协议的封装（WAN Protocol Encapsulation）：指将待传输的数据包添加协议头和协议尾，以便在广域网中进行传输和路由的过程。
三、协议封装的流程1. 数据分段（Segmentation）：将待传输的数据包根据最大传输单元（MTU）进行分段，确保每个数据段的大小不超过MTU的限制。
2. 协议头添加（Header Addition）：在每个数据段的开头添加协议头，用于标识数据段的类型和相关信息，如源地址、目标地址、协议版本等。
3. 协议尾添加（Footer Addition）：在每个数据段的结尾添加协议尾，用于校验数据的完整性和安全性，如循环冗余校验（CRC）等。
4. 封装完成（Encapsulation Complete）：经过协议头和协议尾的添加，原始数据包已完成封装，可以进行广域网传输。
四、协议封装的安全性保障1. 数据加密（Data Encryption）：在协议封装过程中，可以对数据进行加密处理，以保护数据的隐私和安全性。
2. 认证机制（Authentication Mechanism）：在协议头中添加认证信息，确保数据的发送者和接收者的身份合法和可信。
3. 防篡改机制（Tamper-Proof Mechanism）：通过协议尾中的校验值，验证数据的完整性，防止数据在传输过程中被篡改。
4. 防重放攻击（Replay Attack Prevention）：引入时间戳或序列号等机制，防止恶意攻击者重复发送已经传输过的数据包。
项目13：广域网ppp协议封装
该技术广泛应用于企业网络、ISP网络以及移动通信网络 等领域。在这些场景中，需要建立跨越较大地理范围的点 对点连接，以实现数据的可靠传输。
优势与挑战
广域网PPP协议封装技术的优势在于其可靠性、灵活性和 可扩展性。然而，它也面临着一些挑战，例如需要处理复 杂的网络拓扑和流量控制问题，以及需要管理大量的PPP 连接。
优化协议性能
通过改进协议算法和数据结构，提高PPP协 议封装的性能。
自动化配置和管理
利用自动化工具和智能技术，简化PPP协议 封装的配置和管理过程。
未来发展
融合新技术
将PPP协议封装与新技术相结合，如SDN、NFV和云计算，实现更加 智能和高效的网络通信。
增强安全防护能力
持续改进和完善PPP协议封装的安全机制，提高网络的整体安全防护 能力。
满足物联网需求
针对物联网设备的多样性和复杂性，优化PPP协议封装，满足物联网 通信的需求。
降低成本和提高效率
通过技术创新和规模效应，降低PPP协议封装的成本，同时提高网络 通信的效率和可靠性。
05
总结与展望
总结
01 02 03
技术特点
广域网PPP协议封装技术是一种用于在广域网（WAN）上建 立点对点（PPP）连接的技术。它通过封装PPP协议数据包， 可以在不同类型的物理媒体上实现PPP连接，从而提供了一 种可靠的、面向连接的数据传输服务。
兼容性问题
不同厂商和型号的设备可能存在兼容 性问题，影响PPP协议的正常封装。
维护困难
由于网络环境和设备差异较大，PPP 协议封装的配置和维护工作较为复杂。
解决方案
采用加密和认证机制
通过加密算法和认证机制来确保数据传输的 安全性。
广域网协议的封装
广域网协议的封装协议名称：广域网协议的封装一、引言广域网（Wide Area Network，简称WAN）是指连接不同地理位置的计算机网络，它可以覆盖较大的地理范围，通常通过公共或专用的电信线路进行连接。
为了在广域网中实现数据的传输和通信，需要对数据进行封装，以确保数据的可靠性、安全性和有效性。
本协议旨在规定广域网协议的封装标准，以确保各种网络设备的兼容性和互操作性。
二、范围本协议适用于广域网协议的封装，包括但不限于以下方面：1. 广域网协议的封装格式；2. 广域网协议的封装过程；3. 广域网协议的封装参数；4. 广域网协议的封装算法。
三、术语和定义1. 广域网（Wide Area Network，WAN）：连接不同地理位置的计算机网络，通过公共或专用的电信线路进行连接。
2. 封装（Encapsulation）：将数据包装成特定格式以便在网络中传输的过程。
3. 封装格式（Encapsulation Format）：广域网协议在传输过程中的数据包封装格式。
4. 封装过程（Encapsulation Process）：将数据进行封装的具体步骤和流程。
5. 封装参数（Encapsulation Parameters）：影响封装过程的配置参数。
6. 封装算法（Encapsulation Algorithm）：用于对数据进行封装的算法。
四、封装格式1. 数据包格式广域网协议的封装格式应包括以下字段：1.1 头部字段：包含源地址、目标地址、协议类型等信息；1.2 负载字段：包含待传输的数据。
2. 头部字段格式头部字段应包含以下信息：2.1 源地址：指示数据包的源设备地址，使用IP地址格式；2.2 目标地址：指示数据包的目标设备地址，使用IP地址格式；2.3 协议类型：指示数据包中封装的协议类型，使用数字或代号表示；2.4 长度：指示数据包的总长度，以字节为单位；2.5 校验和：用于验证数据包的完整性和准确性。
05.广域网封装协议PPP
hostname receiver username sender password 123456 int serial 0/0 ip address 10.0.1.2 255.255.255.0 encapsulation ppp ppp authentication pap
注意:用户名是对方的 密码一定要相同区分大小写 认证发起方不要配置ppp authen 注意 用户名是对方的,密码一定要相同区分大小写 认证发起方不要配置 用户名是对方的 密码一定要相同区分大小写,认证发起方不要配置 pap,否则变成双向认证 ,
HDLC私有协议. HDLC封装的相关配置如下:
R(config-if)#encapsulation hdlc R(config-if)#keepalive seconds R#debug hdlc events R#debug hdlc packets
封装HDLC协议 协议 封装 设置HDLC keepalive的间隔时间 ,默认为 秒 默认为10秒 设置 的间隔时间 默认为
hostname R2 username ruijie password 123 int serial 1/0 ip address 192.168.1.2 255.255.255.0 encapsulation ppp ppp authentication CHAP
注意:认证端用户帐号资料保存在本地数据库. 注意 认证端用户帐号资料保存在本地数据库. 认证端用户帐号资料保存在本地数据库
CHAP认证协议 认证协议
认证过程比较复杂.三次握手机制. 使用密文格式发送认证信息. 由认证方发起认证,有效避免暴力破解. 在链路建立成功后具有再次认证检测机制 目前在企业网的远程接入环境中用的比较常见.
路由器广域网PPP封装配置
西安财经学院信息学院
网络工程与实践实验报告
实验名称：路由器广域网PPP封装配置
路由器广域网PPP封装PAP验证配置
路由器广域网PPP封装CHAP验证配置
实验日期：2014年11月27日
实验目的：
1.掌握广域网HDLC封装配置
2.理解DCE、DTE
3.理解封装匹配
4.掌握PAP、CHAP验证配置
5. 理解验证过程
实验设计：
PPP是一种比HDLC功能丰富的广域网封装协议，支持身份认证、多链路捆绑等，此实验将要验证PPP协议。
设备配置记录：
一．路由器广域网PPP封装配置
1.恢复出厂设置
姓名：
班级：
组号：
年级：
指导教师：
成绩：
2.Router-B的配置
3.查看配置
4.测试连通性
二．路由器广域网PPP封装PAP验证配置
1.恢复出厂设置
2.Router-B的配置
3.查看配置
4.测试连通性
三．路由器广域网PPP封装CHAP验证配置
1.恢复出厂值
2.Router-B的配置
3.测试连通性。
广域网协议封装与认证
广域网协议封装与认证【教学目标】1．知识目标：（1）理解PPP协议及其组成、帧结构。
（2）理解PPP会话建立的过程。
（3）理解PAP认证、CHAP认证及其特点。
（4）掌握PPP封装、PAP认证、CHAP认证的配置方法。
2．技能目标：（1）能够完成PPP协议封装的配置。
（2）能够完成PAP单向、双向认证的配置。
（3）能够完成CHAP单向、双向认证的配置。
3．素养目标（1）培养沟通交流及团队合作意识（2）养成规范操作的职业习惯（3）培养精益求精的工匠精神【教学重点】PAP单向、双向认证的配置。
【教学难点】CHAP单向、双向认证的配置。
【教学方法】项目教学法、启发式教学法、自主探究、合作探究。
【导入新课】企业组建局域网后都要接入广域网，在接入广域网过程中有多种数据链路层协议可以使用，但使用最广泛的是点对点协议（Point to Point Protocol，简称PPP），它不但能够将局域网接入广域网，而且还能够兼容不同厂商的设备，同时它还提供了两种认证方式，以确保数据传输过程中的安全性。
具体如何实现呢？我们一起来学习。
【教学过程】任务一：PPP协议拓扑结构：PPP协议拓扑结构如图10-1所示。
图10-1 PPP协议拓扑结构所需设备：路由器（型号1841）两台、V.35线一根。
规划IP地址：路由器RA端口s0/0/0的IP地址：192.168.0.1/24。
路由器RB端口s0/0/0的IP地址：192.168.0.2/24。
设备连线：路由器RA端口s0/0/0→路由器RB端口s0/0/0。
任务要求：在路由器RA和RB的s0/0/0端口上封装PPP协议。
知识点链接：4．封装PPP协议的配置路由器串行端口默认封装的是HDLC协议，如果要封装PPP协议，使用如下命令配置。
Router(config-if)#interface 串口Router(config-if)#encapsulation ppp配置时，需要在两个串口上都配置，另外，串行端口上除了可以封装PPP协议外，还可以封装高级数据链路控制协议（HDLC）、帧中继链路协议（Frame-relay）、封装X.25分组交换协议等。
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11.2.2 点对点连接（PPP）
3.数据终端设备和数据通信设备 （2）电缆标准 两种不同类型的电缆：一种用于将DTE连接到DCE， 另一种用于直接互连两个 DTE。 EIA/TIA-232 串行通 信标准 EIA/TIA-449 V.35 X.21 EIA/TIA-530 智能串行电缆
11.2.2 点对点连接（PPP）
第12章：广域网PPP协议封装
12.1 任务描述
某公司下属多个分公司，并且总公司与分公司分别 设在不同的城市，总公司与分公司之间的网络通过路由 器相连，保持网络连通。现要在路由器上做适当配置， 实现公司内部主机相互通信。
第12章：广域网PPP协议封装
12.2 相关知识
12.2.1广域网简介
12.2.2 点对点连接（PPP）
RS-232 串行通 信标准 V.35
HSSI:
11.2.2 点对点连接（PPP）
3.数据终端设备和数据通信设备 数据终端设备（DTE）是指用于用户－网络接口的用户 端的设备，它充当信源、目的地或两者。DTE通过数据通 信设备（DCE）连接到网络。 DCE提供了到网络的物理连接，提供时钟信号用于同 步DCE和DTE之间的数据传输，把转发数据流。
11.2.2 点对点连接（PPP）
5. PPP协议 HDLC是连接两台Cisco路由器的默认串行封装方法。 Cisco版本的HDLC是专有版本，它增加了一个协议类型 字段。因此，Cisco HDLC只能用于连接其它Cisco设备。 但是，在需要连接非Cisco路由器时，应该使用PPP封装。 （1）PPP简介 PPP封装能够与最常用的支持硬件兼容。PPP对数据 帧进行封装以便在第2层物理链路上传输。PPP使用串行 电缆、电话线、中继(trunk)线、手机、专用无线链路或 光缆链路建立直接连接。
11.2.2 点对点连接（PPP）
4.HDLC封装 HDLC是根据20世纪70年代提出的同步数据链路控制 (SDLC)标准开发的。HDLC同时提供面向连接的服务和 无连接服务。 HDLC采用同步串行传输，可以在两点之间提供无错 通信。HDLC定义的第2层帧结构采用确认机制进行流量 控制和错误控制。每个帧的格式都相同，无论是数据帧还 是控制帧。
8.专用连接链路方式
点对点线路通常向运营商租用，因此叫做租用线路。 租用线路有不同的容量，其价格通常取决于所需的带宽及 两个连接点之间的距离。租用线路类型及容量如下： 56kbps。 64kbps。 T1（1.544Mbps）美国标准。 E1（2.048Mbps）欧洲标准。 E3（34.064Mbps）欧洲标准。 T3（44.736Mbps）美国标准。 SONET：一系列高速的物理层技术。
12.2.1广域网简介
4.WAN物理层标准
WAN物理层协议描述连接WAN服务所需的电气、机 械、操作和功能特性。WAN物理层还描述DTE和DCE之 间的接口。 DTE/DCE接口使用不同的物理层协议，包括 EIA/TIA-232、EIA/TIA-449/530、EIA/TIA-612/612、 V.35、X.21等。
11.2.2 点对点连接（PPP）
5. PPP协议 （5）PPP配置选项 对PPP进行配置，使之支持各种功能，包括： 使用PAP或CHAP验证身份； 使用Stacker或Predictor进行压缩； 合并两个或多个通道以增加WAN带宽的多链路。
11.2.2 点对点连接（PPP）
5. PPP协议 （6）PPP配置命令 ① 封装PPP协议。 Router(config-if)#encapsulation ppp 要使用PPP封装，必须给路由器配置IP路由选择协议。 ② 设置压缩算法。 Router(config-if)#compress［predictor| stac| MPPC］ Cisco路由器支持stacker、predictor和MPPC压缩。 ③ 链路质量监视。 Router(config-if)#ppp quality percentage
12.2.1广域网简介
1.WAN的概念
图12.1 WAN所处的位置
12.2.1广域网简介
1.WAN的概念
WAN有三大特性，分别是： （1）WAN中连接设备跨越的地理区域通常比LAN的 作用区域更广； （2）WAN使用运营商（例如电话公司、电缆公司、 卫星系统和网络提供商）提供的服务； （3）WAN使用各种类型的串行连接提供对大范围地 理区域带宽的访问功能。
12.2.1广域网简介
7.WAN连接方式
WAN 私有 专用 租用线： T1/E1线路 T3/E3线路 交换式 电路交换 分组交换 公共
Internet宽带V来自NPSTN ISDNX.25 DSL、Cable 帧中继 有线电视 ATM 宽带无线 图12.3 WAN链路连接方式
12.2.1广域网简介
12.2.1广域网简介
6.WAN封装
从网络层发来的数据会先传到数据链路层，然后通 过物理链路传输，这种传输在WAN连接上通常是点对点 进行的。数据链路层会根据网络层数据构造数据帧，以便 可以对数据进行必要的校验和控制。所有WAN连接都使 用第2层协议对在WAN链路上传输的数据包进行封装。为 确保使用正确的封装协议，必须为每个路由器的串行接口 配置所用的第2层封装类型。封装协议的选择取决于WAN 技术和设备。 常用的帧的封装格式有HDLC（高级数据链路控制）、 PPP（点对点）、帧中继、ISDN等，不同的帧封装适合 应用在不同的场合。
11.2.2 点对点连接（PPP）
4.HDLC封装 routera#show controllers serial 0/0/0 Interface Serial0/0/0 Hardware is PowerQUICC MPC860 DCE V.35, clock rate 64000 idb at 0x81081AC4, driver data structure at 0x81084AC0 ……
11.2.2 点对点连接（PPP）
4.HDLC封装
步骤1：进入串行接口的接口配置模式。 Router(config)#interfaceserial 0/0/0 步骤 2：输入encapsulation hdlc命令指定接口的封装 协议。 Router(config-if)# encapsulation hdlc 步骤3：查看串行接口的封装配置 routera#show interfaces serial 0/0/0 Serial0/0/0 is up, line protocol is up (connected) Encapsulation HDLC, loopback not set, keepalive set (10 sec) …… 0x81084AC0 ……
12.2.1广域网简介
1.WAN的概念
WAN是一种超越LAN地理范围的数据通信网络。如 图12.1所示。WAN与LAN的不同之处在于：LAN连接一 栋大楼内或其它较小地理区域内的计算机、外围设备和其 它设备，WAN则允许跨越更远的地理距离传输数据。此 外，企业必须向WAN服务提供商订购服务才可使用WAN 电信网络服务。而LAN通常归使用LAN的公司或组织所 有。
11.2.2 点对点连接（PPP）
3.数据终端设备和数据通信设备 （1）DTE-DCE 从WAN连接的角度来看，串行连接的一端连接的是 DTE设备，另一端连接的是DCE设备。两个DCE设备之间 的连接是WAN服务提供商传输网络。在这种情况下： CPE通常是路由器，也就是DTE。如果DTE直接连接 到服务提供商网络，那么DTE也可以是终端、计算机、打 印机或传真机。 DCE通常是调制解调器或CSU/DSU，DCE设备用于将 来自DTE的用户数据转换为WAN服务提供商传输链路所能 接受的格式。此信号由远程DCE接收，远程DCE将信号解 码为位序列。然后，远程DCE将该序列传送到远程DTE。
11.2.2 点对点连接（PPP）
4.HDLC封装 （3）配置HLDC封装 CiscoHDLC是Cisco设备在同步串行线路上使用的默 认封装方法。 在连接两个Cisco设备的租用线路上，可以使用Cisco HDLC作为其点对点协议。如果连接的不是Cisco设备， 则应使用同步PPP。 如果已更改默认封装方法，则可以在特权模式下使用 encapsulation hdlc 命令重新启用HDLC。
12.2.1广域网简介
9.电路交换连接方式 电路交换网络在发送方和接收方之间建立专用连接用 于传输语音或数据。要进行通信，必须通过服务提供商网 络建立连接。通常有模拟拨号、综合业务数字网等。 10.分组交换连接 在包交换式网络中，提供商通过配置自己的交换设备 产生虚拟电路（VC，Virtual Circuit）来提供端到端连接。 帧中继、SMDS和X.25都属于包交换式的广域网技术。 11.Internet连接方式 宽带连接方案通常用于通过Internet将远程工作人 员连接到公司站点。这些方案包括电缆、DSL和无线。
11.2.2 点对点连接（PPP）
5. PPP协议
IP IPCP PPP
IPX IPXCP
第3层 其它协议
协议
OSI
网络层
网络控制协议 身份验证和其他选项 链路控制协议 数据链路层
同步或异步物理介质
图12.7 WAN分层架构
物理层
11.2.2 点对点连接（PPP）
5. PPP协议 （4）建立PPP会话 链路建立和配置协商 PPP会 话阶段 链路质量确认（可选） 网络层协议配置协商
12.2.1广域网简介
5.数据链路层协议
WAN要求数据链路层协议建立穿越整个通信线路 （从发送设备到接收设备）的链路。 数据链路层协议定义如何封装传向远程站点的数据 以及最终数据帧的传输机制。采用的技术有很多种，如 ISDN、帧中继或ATM。最常用的WAN数据链路协议有 HDLC、PPP、帧中继和ATM等。
11.2.2 点对点连接（PPP）