Network101

Appearance

4.1 广域网技术：HDLC 与 PPP 基础 ​

广域网 (WAN) 链路连接通常跨越很长的物理距离。在这些链路上，我们使用不同于以太网的二层协议。

1. 广域网链路类型 ​

  • P2P (Point-to-Point) 点对点链路：链路两端各只有一台设备。独享带宽。
    • 常见协议：PPP, HDLC, FR (帧中继 - 已淘汰)。
  • MA (Multi-Access) 多路访问链路：
    • BMA (Broadcast)：支持广播，如以太网 (Ethernet)。
    • NBMA (Non-Broadcast)：不支持广播，如 ATM, X.25。

2. HDLC (高级数据链路控制) ​

HDLC (High-Level Data Link Control) 是一种古老的、面向比特的链路层协议。

2.1 特点 ​

  • 私有性：虽然有 ISO 标准，但各厂商（如 Cisco, Huawei）的 HDLC 实现通常不兼容。思科设备默认使用 Cisco HDLC，华为设备默认使用 PPP。
  • 不支持认证：缺乏安全性。
  • 不支持多协议：标准 HDLC 帧中没有“类型”字段来区分上层是 IP 还是 IPv6（Cisco HDLC 增加了 Type 字段解决此问题）。

2.2 华为 HDLC 配置 ​

bash
# 进入串行接口
interface Serial 1/0/0
 # 修改链路协议为 HDLC (默认是 PPP)
 link-protocol hdlc
 ip address 10.0.0.1 24

注意：两端必须都配置为 HDLC 才能 UP。

3. PPP (点对点协议) ​

PPP (Point-to-Point Protocol) 是目前最通用的广域网协议。

3.1 PPP 的优势 (为什么取代 HDLC?) ​

  1. 兼容性好：公有标准协议，任何厂商设备互通。
  2. 支持认证：支持 PAP (2次握手) 和 CHAP (3次握手) 身份验证，安全性高。
  3. 扩展性强：支持 MP (Multilink) 链路捆绑，增加带宽和冗余。
  4. 无子网限制：支持 NCP (如 IPCP)，允许不同网段互访。
  5. 支持压缩：可以对帧头进行压缩，提高传输效率。

3.2 PPP 协议组件 ​

PPP 就像一个三明治结构：

  1. LCP (Link Control Protocol)：链路控制协议。负责建立、维护、拆除链路，协商物理参数（如 MRU、Magic Number、认证方式）。
    • 生命周期：建立 -> 鉴权 -> 网络层协商 -> 拆除。
  2. Authentication：认证 (可选)。在 LCP 协商完成后进行。
    • PAP (Password Authentication Protocol)：明文传输，两次握手（被认证方发起请求 -> 认证方回应结果）。
    • CHAP (Challenge Handshake Authentication Protocol)：密文传输（MD5），三次握手（认证方发起挑战 -> 被认证方回应摘要 -> 认证方验证结果）。
  3. NCP (Network Control Protocol)：网络控制协议。负责协商网络层参数。
    • IPCP：协商 IPv4 地址（互推地址、动态获取）。
    • IPv6CP：协商 IPv6。
    • CDPCP：Cisco Discovery Protocol。

4. MP (Multilink PPP) 链路捆绑 ​

MP 是 PPP 的一种高级特性，用于增加带宽和提供冗余。

  • 原理：将多条物理 PPP 链路捆绑成一个逻辑接口 (MP-Group)。
  • 功能：
    • 增加带宽：带宽 = 物理链路带宽之和。
    • 负载分担：数据在多条链路上分片传输。
    • 冗余备份：断一条线，业务不中断。

4.1 MP 配置示例 ​

方法一：使用 MP-Group 接口 (推荐)

bash
# 1. 创建 MP-Group 接口
interface Mp-group 0/0/1
 ip address 10.1.1.1 24

# 2. 将物理接口加入 MP-Group
interface Serial 1/0/0
 link-protocol ppp
 ppp mp Mp-group 0/0/1

interface Serial 1/0/1
 link-protocol ppp
 ppp mp Mp-group 0/0/1

5. 💡 专家视角 (Expert Insights) ​

5.1 以太网 vs PPP：鸡尾酒会与私密通话 ​

为什么广域网（WAN）经常用 PPP，而局域网（LAN）用以太网？

  • 以太网 (Ethernet) = 鸡尾酒会 (MA 网络)

    • 在一个房间（网段）里有很多人。
    • 如果你说话，所有人都能听到（广播属性）。
    • 为了让特定的那个人听到，你必须叫他的名字（MAC 地址）。
    • 核心代价：需要复杂的地址解析（ARP）和冲突检测（CSMA/CD，虽然现在全双工交换机解决了冲突，但机制还在）。

  • PPP (Point-to-Point) = 专线电话 (P2P 网络)

    • 电话线两头只有你和我。
    • 我对着话筒说的任何话，只能是你听到的，不可能是别人。
    • 既然只有我们俩，还需要叫名字（MAC 地址）吗？不需要！
    • 所以 PPP 帧头非常精简，没有复杂的 MAC 地址字段，全是控制字段。它专注于**“如何建立连接”（LCP协商）和“如何验证身份”**（PAP/CHAP），而不是“如何找到你”。

5.2 PPP 的灵魂：LCP 协商机制 ​

新手配置 PPP 时，往往只关注 ip address。但 PPP 的真正精髓在于底层的 LCP (Link Control Protocol)。

想象两个不同国家的特工接头：

  1. 物理连接：先接通电话。
  2. LCP 协商（对暗号）：
    • “你最大能听多长的句子？”（MRU 协商）
    • “我们要不要加密通话？”（认证方式协商）
    • “怎么防止回路？”（Magic Number 协商）
  3. NCP 协商（交换情报格式）：
    • “我也用 IPv4，你给我推个地址吧。”（IPCP）

以太网是“插上就能用”（Plug and Play），简单但不可控。 PPP 是“谈好了再用”（Negotiate then Play），虽然慢一点，但极度可控。你可以控制谁能连入（认证），控制链路参数（MTU/MRU），甚至实时监测链路质量。这就是为什么运营商宽带拨号（PPPoE）至今仍沿用 PPP 协议框架的原因。