网络类型
主要分为四类
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点到点(P2P)
P2P(Point to Point)在一个网段内只能存在两个节点,即便强制连接第三节点,最终也无法正常的通讯。
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多路访问(MA)
MA(Multiple Access)在一个网段内物理节点的数量不限制。
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广播型多路访问(BMA)
BMA(Broadcast Multiple Access)在一个MA网络中同时存在广播机制。
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非广播型多路访问(NBMA)
NBMA(Non-Broadcast Multiple Access)在一个MA网络中不存在广播机制。
不同网络类型实际为不同的数据链路层技术。二层同时也作为了物理层的大脑,故当选择不同数据链路层技术,也将调用不同的物理层设备。
BMA
广播型多路访问:在一个网段内可以放置多个物理节点,同时在该范围内可以实施广播机制。
以太网(Ethernet) —— 共享型 属性典型的BMA类型
以太网技术的核心为频分:在同一物理介质上,使用多个相互不干涉的频率来共同传输数据,实现带宽的提升。(频分多路复用)
以太网使用的物理传输介质:
- RJ-45双绞线 —— 可全双工通讯 民用带宽最大2.5G/s 商用最大100G/S
- 光纤 —— 可适用于远距离传输 在大带宽要求时成本低于电口
- 同轴电缆
- WiFi
以太网的频分为物理技术,主要在于提升带宽。逻辑上以太网选择了加入BMA类型。
MA在一个网段内以太网允许存在多个节点,故需要二层单播地址(MAC地址),存在广播和洪泛来实现BMA功能。
P2P
物理上一个网段内仅存在两个节点,所以不需要存在二层单播地址。
串行链路上,二层封装技术为hdlc(思科默认),ppp(华为默认),意味着从根本上不存在物理寻址。
HDLC — 高级数据链路控制(High-Level Data Link Control)
物理网线为串线,串线 (T1 1.544M/S T2 2.048M/S)
[r1]interface s4/0/0
[r1-Serial4/0/0]link-protocol hdlc
Warning: The encapsulation protocol of the link will be changed. Continue? [Y/N]:y
华为设备的串线接口,二层封装默认为PPP,需要手工修改为HDLC。
HDLC技术最早由思科公司提出,故各种抓包类软件在识别到HDLC数据帧时,会进行Cisco标识。
注:所有厂家的HDLC技术均为私有技术,互相不通。
HDLC实际在二层没有其他的特殊功能,只是单纯实现数据链路层需要的基本工作,控制物理层。
PPP — 点对点协议(Point-to-Point Protocol)
点到点协议,属于点到点类型,串线上存在的二层技术。HDLC的升级版,华为等一系列设备的串口默认二层技术,公有技术。
升级点:拨号
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直连间配置不同网段的IP地址也可以正常通信,PPP协议会在链路物理连接时,进行互相的协商,共享各自接口的真实IP地址,生成到达对端接口的32位主机路由。
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可以进行身份的核实与认证。
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可以建立虚链路,分配IP地址。
PPP的认证方式
- PAP明文发送账号密码
主认证方:
[r1]aaa
[r1-aaa]local-user a password cipher 123456
[r1-aaa]local-user a service-type ppp
[r1]int s4/0/0
[r1-Serial4/0/0]ppp authentication-mode pap
被认证方:
[r2]int s4/0/0
[r2-Serial4/0/0]ppp pap local-user a password cipher 123456
- CHAP密文发送账号密码
主认证方:
[r1]aaa
[r1-aaa]local-user a password cipher 123456
[r1-aaa]local-user a service-type ppp
[r1]int s4/0/0
[r1-Serial4/0/0]ppp authentication-mode chap
被认证方:
[r2]int s4/0/0
[r2-Serial4/0/0]ppp chap password cipher 123456
GRE — 通用路由封装(Generic Routing Encapsulation)
GRE是一种网络协议,属于虚拟的点到点网络类型。用于在不同的网络中封装和传输数据包。GRE协议通常用于在互联网中通过隧道传输IP数据包,允许在不同的网络之间建立虚拟私有网络(VPN)或连接远程网络的通信。
VPN:虚拟专用网络,通过虚拟手段,将两个独立网络,穿越中间一个公共网络进行互联,模拟出点到点专线的效果。
GRE封装:可以建立一个GRE隧道使数据包通过。数据包在传输过程中需要添加一个GRE头部,将原始数据包封装在其中,然后在目标网络端将GRE头部去除,恢复原始的数据包。
[r1]interface Tunnel 0/0/0 创建隧道接口
[r1-Tunnel0/0/0]ip address 192.168.3.1 24 配置ip
[r1-Tunnel0/0/0]tunnel-protocol gre 定义该接口转发流量时需采用GRE封装
GRE实则在源IPv4报头前方再封装一个IPv4报头,必须定义封装报头的中源目ip地址
[r1-Tunnel0/0/0]source 12.1.1.1
[r1-Tunnel0/0/0]destination 23.1.1.2
NBMA
MGRE — 多点通用路由封装(Multipoint Generic Routing Encapsulation)
MGRE是GRE协议的一种扩展形式,归类于虚拟的NBMA网络。标准的GRE隧道只能支持点对点连接,而MGRE允许在单个GRE隧道中建立多个点到点连接,从而形成点到多点的通信模式。
所有节点存在于同一个MA网段,且为中心到站点结构。该结构中:默认仅中心站点需要固定公有IP地址,分支站点地址可变化。 MGRE的主要目的是优化GRE隧道的使用,使用MGRE可以避免为每个点到点连接创建单独的GRE隧道,从而节省了路由器资源和地址空间。
NHRP:下一跳解析协议(Next Hop Resolution Protocol)用于在点到多点(P2MP)虚拟专用网(VPN)中解析远程站点的下一跳信息。NHRP被用于建立虚拟专用网中的点到多点连接。
NHRP存在服务端和客户端:服务端需要固定公有IP地址,客户端IP地址可变。客户端在本地公有IP变化后,主动向服务端进行注册。服务端生成MAP。MAP中记录客户端的公有IP与tunnel接口的IP地址对应关系。若其他客户端需要访问另一个客户端,可以到服务端下载该MAP。
中心站点配置:
[r1]interface Tunnel 0/0/0 创建隧道接口
[r1-Tunnel0/0/0]ip address 192.168.4.1 24 隧道接口ip地址
[r1-Tunnel0/0/0]tunnel-protocol gre p2mp 定义该隧道为多点gre隧道
[r1-Tunnel0/0/0]source 14.1.1.1 该隧道加封装的报头源ip地址
通过NHRP协议来获取加封装的目标ip地址
[r1-Tunnel0/0/0]nhrp entry multicast dynamic 本地成为NHRP服务端
[r1-Tunnel0/0/0]nhrp network-id 100 NHRP的工作编号,该网段所有设备必须在同一id
分支站点配置:
[r2]interface Tunnel 0/0/0
[r2-Tunnel0/0/0]ip address 192.168.4.2 24
[r2-Tunnel0/0/0]tunnel-protocol gre p2mp
加封装的源ip地址,为本地的隧道实际通过接口的ip地址,填写接口编号,而不是接口ip,原因在于该接口ip地址可变
[r2-Tunnel0/0/0]source GigabitEthernet 0/0/0
加封装的目标ip地址,需要到NHRP中心站点获取
[r2-Tunnel0/0/0]nhrp entry 192.168.4.1 14.1.1.1 register
[r2-Tunnel0/0/0]nhrp network-id 100
查看分支站点注册结果:
[r1]dis nhrp peer all
若所有tunnel对应的公有IP均为固定IP地址,可以让每台路由器均成为中心站点,两两间均进行手工注册。
可以形成全连网状结构拓扑,RIP这种存在水平分割机制的协议可以正常收敛。
当拓扑结构为中心到站点(轴辐状 星型)不是所有网点均为固定的公有IP,无法使所有tunnel设备相互注册,RIP只能通过关闭水平分割来实现路由的正常收敛。
[r1-Tunnel0/0/0]undo rip split-horizon
伪广播 — 当目标IP地址为组播或广播地址时,将流量基于每个用户进行一次单播。外层报头(新增报头)为单播报头,内层报头为组播或广播报头。该功能不开启,正常基于组播和广播工作的动态路由协议将无法正常使用。
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