《网络互联技术》第06章：HDLC和PPP基础.ppt

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1、,主讲教师：赵怀明江西工业职业技术学院,第六章 HDLC和PPP（理论课时长：6节）,【教学目的】：通过本章的学习，使学生知道数据传输的两种方式、同步数据传输的两种机制、HDLC协议简介及帧结构、PPP发展简介;掌握HDLC采用的0比特插入法实现数据透明传输、PPP之pap认证过程、PPP之chap认证过程；领会hdlc实验配置、ppp之pap认证配置、ppp之chap认证配置。【重点难点】重点：ppp之pap认证、ppp之chap认证。难点：ppp之chap认证原理,第六章：hdlc和ppp,【教学内容】数据传输的两种方式数据同步传输的两种机制HDLC简介及其帧结构HDLC实验配置PPP发展

2、简介PPP之pap认证原理及实验配置PPP之chap认证原理及实验配置,第六章：hdlc和ppp,【教学方法】教学方式：多媒体教学教学方法：案例分析+视频教学通过对比分析让学生彻底掌握pap认证与chap认证的不同。利用视频教学资料，让学生在业余时间观看，以尽一步使学生掌握ppp之pap认证配置和ppp之chap认证配置。通过上机实验让学生在boson模拟器的支持下完成ppp之pap认证配置和ppp之chap认证配置。,第六章：hdlc和ppp,第一部分：HDLC协议,一、数据同步的两种方式 在数据通信中，发送端一位一位地把信息通过介质发住接收端，接收端必须识别信息的开始和结束，而且必须知道每

3、一位持续的时间，只有这样，接收端才能从传输介质上正确地取出传送的数据，所以发送端和接收端必须同步。同步问题是数据通信过程中十分关键的问题。（1）异步传输：发送端每发送一个字符其开头都带一位起始位，以便在每一个字符开始接收时接收端和发送端保持同步。(异步传输以字符为单位；它允许码字之间存在不确定的空闲时间)（2）同步传输：发送端每发送一块数据时在其开头设置专门的同步字符，然后要求发送端和接收端在该帧数据传输的过程中保持同步。（同步传输方式传输时是将一个大的数据块一起发送）,第一部分：HDLC协议,二、同步数据传输的两种控制方式（1）面向字符的传输：要传输的数据被看成字符序列，所有的控制信息也都是

4、字符形式。在数据串的前后分别设有开始标志和结束标志。（2）面向位的传输：要传输的数据被看成二进制位序列。主要有HDLC和ADLC。同步数据链路控制（Synchronous Data Link Control，SDLC），它是一种 IBM 数据链路层协议，适用于系统网络体系结构（SNA）。高级数据链路控制（High-Level Data Link Control，HDLC），是一个在同步网上传输 数据、面向比特的数据链路层协议，它是由国际标准化组织(ISO)根据IBM公司的SDLC(Synchronous Data Link Control)协议扩展开发而成的。,第一部分：HDLC协议,三、HD

5、LC协议简介 面向比特的协议中最有代表性的是IBM的同步数据链路控制规程SDLC（Synchronous Data Link Control），国际标准化组织 ISO（International Standards Organization）的高级数据链路控制规程HDLC（High Level Data Link Control），美国国家标准协会（American National Standards Institute）的先进数据通信规程ADCCP（Advanced Data Communications Control Procedure）。这些协议的特点是所传输的一帧数据可以是任意位，

6、而且它是靠约定的位组合模式，而不是靠特定字符来标志帧的开始和结束，故称“面向比特”的协议。HDLC是一个第二层协议,它用于来连接点到点的串行设备，它运行在广域网两个不同的地方。每个路由器将会解封装HDLC的数据包对它们进行转发到LAN或者是丢弃。,第一部分：HDLC协议,在CISCO的路由器中，HDLC是默认的传输协议，与普通的HDLC的结构相似。HDLC实际上是一个默认的设置在所有的思科串行接口上。如果你做一个show running-config在思科路由器上，你的串行接口（默认）不会有任何封装，这是因为它们被配置为默认的HDLC，如果你输入show interface serial 0/

7、0，你将会看到运行的HDLC协议。四、HDLC帧结构 HDLC完整的帧由标志字段（F）、地址字段（A）、控制字段（C）、信息字段（I）、帧校验序列字段（FCS）等组成。,第一部分：HDLC协议,（1）标志字段（F）：标志字段为01111110的比特模式，用以标志帧的起始和前一帧的终止。标志字段也可以作为帧与帧之间的填充字符。采用“0比特插入法”可以实现数据的透明传输。（2）地址字段（A）：地址字段的内容取决于所采用的操作方式。在操作方式中，有主站、从站、组合站之分。命令帧中的地址字段携带的是对方站的地址，而响应帧中的地址字段所携带的地址是本站的地址。（3）控制字段（C）：控制字段用于构成各种命

8、令和响应，以便对链路进行监视和控制。（4）信息字段（I）：信息字段可以是任意的二进制比特串。（5）帧校验序列字段（FCS）：帧校验序列字段可以使用16位CRC，对两个标志字段之间的整个帧的内容进行校验。,第一部分：HDLC协议,五、的帧类型（1）信息帧（I帧）：用于传送有效信息或数据（帧）。（2）监控帧（S帧）：用于差错控制和流量控制。（3）无编号帧（U帧）：用于提供对链路的建立、拆除及其他。六、0比特插入法 SDLCHDLC协议规定以01111110为标志字节，但在信息场中也完全有可能有同一种模式的字符，为了把它与标志区分开来，所以采取了”0”位插入和删除技术。具体作法是发送端在发送所有信息

9、（除标志字节外）时，只要遇到连续5个”1”，就自动插入一个”0”当接收端在接收数据时（除标志字节）如果连续接收到5个”1”，就自动将其后的一个”0”删除，以恢复信息的原有形式。这种”0”位的插入和删除过程是由硬件自动完成的，比上述面向字符的”数据透明”容易实现。,第一部分：HDLC协议,七、HDLC配置 HDLC是CISCO路由器使用的缺省协议，一台新路由器在未指定封装协议时默认使用HDLC封装。与HDLC相关的常用命令如下：（1）Router(config-if)#encapsulation hdlc（设置 HDLC 封装）（2）Router(config-if)#clock rate sp

10、eed（设置DCE端线路速度）,第一部分：HDLC协议,（1）配置RouterA的同步串行接口（DCE设备）RouterA(config)#interface serial 1/0 RouterA(config-if)#ip RouterA(config-if)#no shutdown RouterA(config-if)#encapsulation hdlc RouterA(config-if)#clock rate 6400 RouterA(config-if)#exit（2）、配置RouterB的同步串行接口（DTE设备）RouterB(config)#interface serial

11、1/0 RouterB(config-if)#ip RouterB(config-if)#no shutdown RouterA(config-if)#encapsulation hdlc RouterB(config-if)#exit,第一部分：HDLC协议,（3）、配置RouterA的RIP简单路由协议 RouterA#configure terminal RouterA(config)#router rip RouterA(config RouterA(config RouterA(config-router)#exit（4）、配置RouterB的RIP简单路由协议 RouterB#co

12、nfigure terminal RouterB(config)#router rip RouterB(config RouterB(config RouterB(config-router)#exit,第二部分：ppp协议,一、PPP协议简介 SLIP（Serial Line Internet Protocol）协议提供串行通信线路上封装IP数据报的简单方法，使得远程用户通过电话线及高速调制解调器可以很方便地接入TCP/IP网络。串行线路互联网络协议SLIP(Serial Line Internet Protocol)：是在串行通信线路上支持TCP/IP协议的一种点对点(Point-to-P

13、oint)式的链路层通信协议，不但能够发送和接收IP datagram，还提供了TCP/IP的各种网络应用服务(如telnet、ftp、rtp等)。个人用户可利用SLIP协议拨号上网，行业用户则可通过租用SLIP专线远程传输业务数据。PPP（Point-to-Point Protocol）协议是一种有效的点对点通信协议，是广域网中一种常用的数据链路层封装协议。如果企业采用DDN来连接总部与分支机构的网络，就可以在路由器上配置PPP协议来实现广域网链路的连通。还有我们常用的ADSL上网方式，因PPP协议具有很好的认证功能，所以常在其中采用PPPoE协议,第二部分：ppp协议,二、PPP协议连接图

14、示,PPP协议是为了解决以前互联网所采用的SLIP协议的缺点而开发的，PPP协议能够解决动态分配IP地址的需要，并提供对上层网络层的多种协议的支持。利用PPP的优点，结合以太网的优势，将PPP和以太网结合，就诞生了PPPoE协议，可实现多台客户机同时接入互联网。这种方式具有性价比高，无需或尽可能少地让用户进行网络配置，同时还保持了接入设备费用低等特点。,第二部分：ppp协议,三、slip和ppp对比,第二部分：ppp协议,四.PPP协议的组成（1）协议封装方式：提供了一种将网络层协议封装到串行链路的方法（2）LCP（链路控制协议）：用于建立、配置和测试数据链路（3）NCP（网络控制协议）：用于

15、建立和配置不同的网络层协议，PPP协议允许同时采用多种网络层协议（4）认证协议，口令验证协议PAP和挑战握手验证协议五、PPP链路的工作过程 当线路处于静止状态时，并不存在物理层的连接。当检测到调制解调器的载波信号，并建立物理层连接后，线路就进入建立状态，这时LCP开始协商一些选项。协商结束后就进入鉴别状态。若通信的双方鉴别身份成功，则进入网络状态。NCP配置网络并分配IP地址，然后就进入可进行数据通信的打开状态。数据传输结束后就转到终止状态。载波停止后则回到静止状态。,第二部分：ppp协议,六.PPP协议配置 需要在串口上封装PPP，使用的命令是“encapsulation PPP”，同样一

16、条链路的两端封装方式应该是一样的，都有是PPP，否则将无法正常通信，并且需要在DCE设备端发送时钟同步命令“clock rate 64000”（1）DTE路由器串口封装PPP协议（假设串口为 serial 0/0）Router#configure terminal Router(config)#interface serial 0/0 Router(config-if)#encapsulation ppp Router(config-if)#exit（2）DCE路由器串口封装PPP协议（假设串口为 serial 0/0）Router#configure terminal Router(conf

17、ig)#interface serial 0/0 Router(config-if)#encapsulation ppp Router(config-if)#clock rate 64000 Router(config-if)#exit,第三部分：ppp之pap认证,一.PPP提供的两种身份验证方法 PPP提供了两种可选的身份认证方法：口令验证协议PAP（Password Authentication Protocol，PAP）和质询握手协议（Challenge Handshake Authentication Protocol，CHAP）。如果双方协商达成一致，也可以不使用任何身份认证方法。

18、（1）PAP是PPP协议中对通信双方身份验证的安全性协议之一，它是一种两次握手验证协议，它在网络上采用明文方式传输用户名和口令。PAP验证仅在PPP连接建立时进行，在数据传输阶段不进行PAP验证。（2）CHAP认证比PAP认证更安全，因为CHAP不在线路上发送明文密码，而是发送经过摘要算法加工过的随机序列，也被称为“挑战字符串”。同时，身份认证可以随时进行，包括在双方正常通信过程中。,第三部分：ppp之pap认证,二.PPP之pap认证过程简介（1）被验证方主动发起验证请求，向验证方发送用户名（为当前路由器的名称）和密码（2）验证方接到被验证方的验证请求后，检查接收的用户名是否在本地用户数据库

19、中存在以及口令是否正确。（3）如果此用户名存在且口令正确，验证方返回Acknowledge响应，表示验证通过（4）如果此用户名不存在或口令错误。验证方返回Not Acknowledge响应，表示验证不通过 PAP的最大特点是在网络上以明文的方式传递用户名及密码，如在传输过程中被截获，便有可能对网络安全造成极大的威胁。因此，它适合于对网络安全要求相对较低的环境。,第三部分：ppp之pap认证,三.PPP之pap认证配置注意问题（1）每台路由器必须重新命名（即更改路由器提示符名称，如 RouterA#、RouterB#）（2）在每台路由器的本地数据库中设置用户名和密码（用户名为对端路由器的名称；密

20、码与对端路由器发送而来的当前用户的密码相同）。（3）每台路由器均要求向对端路由器发送用户名（为当前路由器的名称）和密码（密码必须与对端路由器数据库中当前用户的密码相同）。,第三部分：ppp之pap认证,四.PPP之pap认证配置实验,第三部分：ppp之pap认证,（1）需要为网络中所有路由器重新命名，并且路由器名称不能重复。在当前实验中，路由器A的名称为：RouterA；路由器B的名称为：RouterB。（2）在路由器A（“RouterA”）中设置用户名(RouterB)及密码(bbb)。（被验证方路由器B会向验证方路由器A发送用户名及密码以请求获得路由器A的验证。路由器A会将接收的用户名及密

21、码与自身创建的用户名及密码进行比对，如果用户名及密码均正确，则会“UP”路由器A指定的串行接口（验证方串口UP）。（3）在路由器B（“RouterB”）中设置用户名(RouterA)及密码(aaa)。（被验证方路由器A会向验证方路由器B发送用户名及密码以请求获得路由器B的验证。路由器B会将接收的用户名及密码与自身创建的用户名及密码进行比对，如果用户名及密码均正确，则会“UP”路由器B指定的串行接口（验证方串口UP）。,第三部分：ppp之pap认证,（4）DCE设备端（RouterA）PPP封装之PAP验证设置（关键配置）RouterA(config)#username aaa password

22、 aaa RouterA(config)#interface serial 0/0 RouterA(config-if)#encapsulation ppp RouterA(config-if)#ppp authentication pap RouterA(config-if)#ppp pap sent-username bbb password bbb RouterA(config-if)#clock rate 64000 RouterA(config-if)#exit（5）DTE设备端（RouterB）PPP封装之PAP验证设置（关键配置）RouterB(config)#username

23、bbb password bbb RouterB(config)#interface serial 0/0 RouterB(config-if)#encapsulation ppp RouterB(config-if)#ppp authentication pap RouterB(config-if)#ppp pap sent-username aaa password aaa RouterB(config-if)#exit,第三部分：ppp之pap认证,（6）配置RouterA的RIP简单路由协议 RouterA#configure terminal RouterA(config)#rout

24、er rip RouterA(config RouterA(config RouterA(config-router)#exit（7）配置RouterB的RIP简单路由协议 RouterB#configure terminal RouterB(config)#router rip RouterB(config RouterB(config RouterB(config-router)#exit,第四部分：ppp之chap认证,一、CHAP验证过程 CHAP（Challenge Handshake Authentication Protocol，质询握手鉴定协议）是一种三次握手验证协议，它只在网

25、络上传输用户名，而用户口令并不在网络上传播。CHAP验证过程如下：（1）验证方主动发起验证请求，向被验证方发送一些随机产生的报文，并同时将本端配置的用户名附带上一起发送给被验证方（2）被验证方接到验证方的验证请求后，根据此报文中的用户名在本端的用户表中查找用户口令。如找到用户表中与验证方用户名相同的用户，便利用报文ID和此用户的口令以MD5算法生成应答，随后将应答和自己的用户名送回(3)验证方接收到此应答后，利用报文ID、自己保存的被验证方口令用MD5算法得出结果，与被验证方应答比较。如果两者相同，则返回Acknowledge响应，表示验证通过，如果两者不相同，则返回Not Acknowled

26、ge相应，表示验证不通过。,第四部分：ppp之chap认证,二、CHAP验证图示,第四部分：ppp之chap认证,三、相关提示（1）为完成CHAP验证，各路由器必须重新设置其名称（2）各路由器中设置的用户名称应该为对端路由器的名称（3）为保证验证通过，各路由器中用户的密码必须设置一致 CHAP验证的缺点是密码在路由器中只能明文设置；CHAP对端系统要求很高，因为需要多次进行身份质询、响应。这需要耗费较多的CPU资源，因此只用在对安全要求很高的场合。CHAP身份认证的特点是只在网络上传输用户名，而并不传输用户口令，因此它的安全性要比PAP高。每次CHAP认证使用不同的询问消息，每个消息都是不可能

27、预测的唯一值，这样就可以防范再生攻击。不断询问可以被限制在一次攻击中的时间内，本地路由器可以控制询问的频率和时间。,第四部分：ppp之chap认证,四、ppp之chap认证实验,第四部分：ppp之chap认证,（1）DCE设备端（RouterA）PPP封装之CHAP验证设置（关键配置）RouterA#configure terminal RouterA(config)#username RouterB password 12345 RouterA(config)#interface serial 0/0 RouterA(config-if)#encapsulation ppp RouterA(

28、config-if)#ppp authentication chap RouterA(config-if)#clock rate 64000 RouterA(config-if)#exit（2）DTE设备端（RouterB）PPP封装之PAP验证设置（关键配置）RouterB#configure terminal RouterB(config)#username RouterA password 12345 RouterB(config)#interface serial 0/0 RouterB(config-if)#encapsulation ppp RouterB(config-if)#ppp authentication chap RouterB(config-if)#exit,