网络基础10 长途互联--WAN广域网技术

一、广域网基础概念

1. 定义与作用

   • WAN（广域网）：基于电信运营商网络设施，实现远距离（几十至数千公里）局域网互联的技术。

   • 与LAN区别：

     • LAN：企业自建，免费使用，覆盖范围小（如园区）。

     • WAN：运营商建设，企业付费租用链路（专线/分组/电路交换等）。

2. 技术需求背景

   • 案例：银行网点互联（SDH→MSTP升级）。

              2. LAN无法满足远距离传输（如北京-长沙1000km），需依赖运营商基础设施。

二、WAN连接方式与技术选型

1. 连接方式：

2.  技术选型：

类型	特点	典型技术	适用场景
专线方式	固定带宽、点对点独占链路，成本高，24小时在线	DDN、E1/POS/以太网专线	金融、政企核心节点
分组交换	虚电路共享带宽，按需分配，成本低于专线	帧中继（FR）、ATM	多分支机构互联
电路交换	临时拨号建立连接，按使用计费（无流量无费用）	PSTN模拟拨号、ISDN	临时接入、备份链路

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三、WAN物理层关键组件

1.设备与接口

  设备：CPE

                   (1) CPE（Customer Premises Equipment）：运营商部署在用户机房的 物理设备终点，标志着运营商网络责任边界（分界点）。

 

• 用户侧：路由器作为 DTE（数据终端设备），依赖CPE提供时钟。

• 运营商侧：CPE作为 DCE（数据通信设备），提供时钟同步与信号转换。

                    (2) CPE不可替代的三大功能：

功能	原理	用户自购风险
时钟同步	生成2.048MHz同步时钟（E1）	路由器失步，误码率飙升
信号转换	电↔光信号转换（如E1→光纤）	物理层不通，链路无法UP
故障定界	LOS/LOF告警灯定位运营商侧故障	无法证明运营商责任，延误修复

 

接口模块：

                   1. 串行接口：V.35（DB26/DB28线缆，Cisco/H3C兼容）。

                          （1）V.35接口的物理差异

厂商	接口类型	针脚数	线缆接头	物理兼容性
Cisco/锐捷	DB26（孔座）	26针	DB26公头 → DB34母头	不直接兼容
华为/H3C	DB28（孔座）	28针	DB28公头 → DB34母头	不直接兼容

                            (2)  虽然路由器接口物理不兼容，但通过 运营商DCE设备（如协议转换器） 可实现信号互通.        

                           (3)  “兼容”指 逻辑层面的互通性：

                                         电气特性一致：双方遵循V.35的RS-422电平标准。

                                         协议支持相同：均支持HDLC/PPP等链路层协议。

                                         通过DCE中转实现互联：物理差异被中间设备化解。

                      2. E1专线：G.703协议（2Mbps），使用同轴电缆（75Ω，<300米）或RJ48-BNC转换器。E1专线同轴电缆部分：

                           （1）在工程中常用的一些E1 模块和线缆：DB9（锐捷、华为、H3C），

一端是DB9 的公头，另一端引出2 个BNC 的接头。

                         

                               （2）E1/CE1 RJ48接口及RJ48-BNC线缆（cisco）

                              

                       3. POS专线：G.707协议（STM-1至STM-64），光纤直连传输设备。

                                  路由器POS接口一般采用光纤作为传输线缆，可传输很远的距离，可通过光纤将POS接口直接连接到运营商传输网的传输设备上。

 

                       4. 以太网专线：MSTP平台提供（10/100Mbps），通过光纤收发器转换电/光信号

 

2. 本地环路技术

               1. PDH光端机：

                        PDH单路光端机又称光猫，将G703、V35电信号转换成PDH光信号在光纤上传输，常见的有E1光端机、V35光端机。

  

               2. MSTP多业务传输平台：MSTP(Multi-service Transport Platform)即多业务传输平台，它是一种城域传输网技术，将SDH 传输技术、以太网、ATM、POS 等多种技术进行有机融合，以SDH 技术为基础，将多种业务进行汇聚并进行有效适配，实现多业务的综合接入和传送，实现SDH 从纯传送网转变为传送网和业务网一体化的多业务平台。提供统一网管的多业务节点。

四、WAN协议工作原理

广域网协议栈

1. HDLC协议（高级数据链路控制）

• 特点：

  • 面向比特的同步串行链路封装协议，支持透明传输任何比特流。

  • 仅支持点到点连接，通过Keepalive报文（默认10秒发送一次）检测链路状态。

  • 无认证机制，厂商实现存在兼容性问题（如Cisco使用私有扩展版本）。

• 帧结构：
  | 标志 (01111110) | 地址 (全1) | 控制字段 | 数据 | 帧校验 (CRC-16) | 标志 (01111110) |

• 工作流程：

  • 链路两端需配置相同的轮询时间间隔。

  • 若连续3个周期未收到对端Keepalive，判定链路失效。

2. PPP协议（点对点协议）

• 核心优势：

  • 支持同步/异步链路、多网络层协议（IP/IPX）、认证（PAP/CHAP）、IP地址协商。

  • 开源标准，厂商兼容性好。

• 协议组成：

  • LCP（链路控制协议）：管理链路建立、维护、认证（PAP/CHAP）、压缩等。

  • NCP（网络控制协议）：协商网络层参数（如IPCP分配IP地址）。

• 会话建立三阶段：

  1. 链路建立：LCP协商参数（最大传输单元、认证方式等）。

  2. 认证（可选）：PAP（明文密码）或CHAP（挑战-响应加密）。

  3. 网络层协商：NCP配置网络协议（如IP地址分配）。

• 认证机制对比：

  类型	握手方式	安全性	流程特点
  PAP	两次握手	低（明文）	客户端主动发送用户名/密码
  CHAP	三次握手	高（MD5加密）	服务端发起挑战，客户端计算Hash响应

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五、WAN典型配置

1. HDLC配置（Cisco示例）

bash

Router(config)# interface serial0/0
Router(config-if)# encapsulation hdlc      # 启用HDLC封装
Router(config-if)# keepalive 10            # 设置Keepalive间隔（默认10秒）

• 调试命令：

  • show ip int brief：查看接口状态。

  • debug hdlc events/packets：调试链路事件与报文。

2. PPP基础配置

• 启用PPP封装：

  Router(config-if)# encapsulation ppp

• PAP认证配置：

  # 主认证方（服务端）：
  Router(config)# username ruijie password ruijie
  Router(config-if)# ppp authentication pap# 被认证方（客户端）：
  Router(config-if)# ppp pap sent-username ruijie password ruijie

• CHAP认证配置：

  # 主认证方：
  Router(config)# username RSR20 password ruijie
  Router(config-if)# ppp authentication chap
  Router(config-if)# ppp chap hostname ruijie   # 可选，指定认证用户名# 被认证方：
  Router(config)# username ruijie password ruijie
  Router(config-if)# ppp chap hostname RSR20    # 指定本地主机名

3. PPP多链路捆绑（MP）

• 作用：将多条物理PPP链路聚合为逻辑链路，提升带宽与可靠性。

• 配置示例：

  # 逻辑接口配置（两端相同）：
  interface Multilink1ip address 172.16.12.1 255.255.255.252ppp multilinkppp multilink group 1# 物理接口绑定：
  interface Serial1/0no ip addressencapsulation pppppp multilink group 1interface Serial1/1no ip addressencapsulation pppppp multilink group 1

4. E1/POS专线配置

• E1接口（网点侧）：

  controller E1 0/0                   # 配置E1控制器
  interface Serial3/0:0ip address 10.1.1.1 255.255.255.252encapsulation ppp                 # 启用PPP封装

• POS接口（中心侧，拆分155M为多个E1信道）：

  controller SONET 3/0/0framing sdhclock source internalau-4 1 tug-3 1tug-2 1 e1 1 unframed          # 分配时隙1tug-2 1 e1 2 unframed          # 分配时隙2interface Serial3/0/0.1/1/1/1:0     # 子接口对应网点description connect to AA1ip address 100.0.1.25 255.255.255.252

5. MSTP以太网专线配置

• 直接配置为普通以太网接口，需与运营商设备协商速率/双工：

  interface FastEthernet 0/0ip address 85.10.20.170 255.255.255.252duplex auto                       # 自动协商双工模式speed auto                        # 自动协商速率（10M/100M）

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六、关键运维技术：SDH连通性检测

• 打环测试：

  • 硬环：物理短接线路收发端（环塞/法兰盘）。

  • 软环：软件模拟环路。

• 检测命令：

  show interfaces serial 0/0:0
  # 输出提示 "up, line protocol is down (looped)" 表示环回成功。

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总结对比表

协议	连接类型	认证支持	地址协商	适用场景
HDLC	点到点	否	否	专线基础封装
PPP	点到点	PAP/CHAP	是（NCP）	拨号/专线/捆绑链路

注：实际配置需结合运营商提供的线路类型（E1/POS/MSTP）和接口模块（V.35串口、E1同轴电缆、POS光纤等）。

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七、工程实践要点

1. 选型考量

   • 业务需求（带宽、SLA）、成本、接口兼容性（如锐捷/华为/Cisco线缆差异）。

   • 新兴技术：MSTP替代传统SDH，支持以太网/V.35等多业务接入。

2. 安全与维护

   • 优先使用PPP+CHAP认证。

   • 运营商远程管理MSTP光猫，需协调配置双工/速率（duplex auto/speed auto）。

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总结：WAN技术的核心在于灵活选型（专线/分组/电路）、可靠协议（PPP/HDLC）及工程适配（接口模块+链路配置）。金融等关键场景需结合冗余设计（如MP捆绑）与严格测试（打环），确保长途互联的稳定性。