远程接入技术

计算机传输骨干网也叫广域网，是连接城域网的高速公路，提供远距离、高带宽、大容量的数据传输业务，广域网是通信公司业务，给用户提供出租的拨号线路。广域网可分为电路交换（PSTN，ISDN）、租用线路（PPP，HDLC）、分组交换（X.25，帧中继，ATM）、数字用户线路（DSL）和虚拟专用网（VPN）。本文主要对远程接入进行讲解，包括远程接入的各种方式、广域网的数据封装形式、DTE/DCE设备、PPP、PPP的安全、HDCL、帧中继、DSL网络、PPPOE的工作原理、VPN等。

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1.      交换网络基础

1.1   电路交换网络（PSTN，ISDN）

电路交换网络是在信源与信宿之间建立电路连接完成通信的过程，信道是在通信开始时建立，在通信完成后结束。传统电话通信就是建立在电路交换网之上，电路交换网络使用时分交换技术（time division switching），所谓时分交换指把时间划分为若干个不重叠的时隙，由不同时隙建立不同的子信道。典型电路交换网络有PSTN(public switched telephone network，公共交换电话网)和ISND(integrated service digital network，综合业务数字网)。

 公共交换电话网 (public switchedtelephone network)

PSTN接入比较方便，有电话就可以用这种方式接入网络。一般传输速度为56Kbits，一般达不到，连接速度慢，打电话与数据通信不可同时进行。现在基本不用，有时在POS机上用。

综合业务数字网 (integrated servicedigital network)

    ISDN是一种数字电话网络标准，是全数字化的电路，所以它提供的宽带的稳定性及抗干扰性比PSTN强。用户可以在使用网络的同时接打电话以及发传真等。ISDN访问方式分为基本速率访问接口BRI和主速率接口PRI。BRI由2个带宽为64kbits的B信道，1个带宽为16kbits的D信道组成，记为2B+D。PRI由多个B信道和一个带宽为64kbits的D信道组成，而B信道的值，取决于国家的标准。通常ISDN的BRI被规划到企业网络的分支或家庭办公环境，PRI规划到企业总部或者网络流量的中心接入环境中，防止多个分支同时向中心接入点并发流量时产生瓶颈现象。

报文交换：交换结点采用存储转发式，可用流量控制和差错控制。存储转发有延迟、随机性大，分组交换和报文交换类似，只是传送信息由报文变成了分组（比报文单位小）。

1.2   分组交换网络

分组交换也叫“包交换”，将用户传递的数据划分为一定长度，每个部分叫做一个分组。分组有一个头部，指示分组发送到哪。在一条物理电路上采用多态重用技术，就是在一条物理电路上发送多个分组报文。分组交换的物理电路利用率比电路交换的利用率高，采用线路复用技术。典型分组交换有帧中继、X.25和ATM。ATM（异步传输模式）实际上是属于分组交换网络中的一种类型。但是ATM又是属于分组交换网络中一种特殊的交换类型，也称“信元交换”，把固定大小为53字节的分组叫“信元”。ATM正是传递这种信元的网络，所以有时大家也把ATM称作“信元交换”。传输速度高，支持复合类型的数据传递。因为ATM独立于OSI模型，所以与别的网络不兼容。

 数据报

用于传输小数据，主机可以随时发生数据，每分组独立选择路由，到达顺序不一定和发生顺序相同。收到分组后，要先缓存，然后等到交付主机时，顺序交付。阻塞时，可抛弃分组，所以不可靠。数据中有目的地址，主机承担端到端差错控制和流量控制。

虚电路

用于传输大数据，先呼叫，寻找合适路由，建立“路线”后发送数据，数据传送结束后，释放“线路”，电路交换一直占线，虚电路断断续续占同一条路线，分组到达顺序一致，是工作在全双工模式的，数据中无目的地址，网络承担差错控制和流量控制。

流量控制

协调发送站和接收站工作协调控制，避免过发送而丢失数据。通常会有接收缓冲区，接收站对其处理后，清空缓冲区，然后接收下一批数据。停等协议是发送站要接收到接收站的回应信号，才发下一帧数据，否则等待。即数据的流动由接收站控制。

差错控制

差错控制（error control）是在数字通信中利用编码方法对传输中产生的差错进行控制，以提高数字消息传输的准确性。

肯定应答ack：发送站收到肯定应答后，继续发送后面的帧。

否定应答重发ack：发送站接收到应答后，经校验是错的，重发该帧。

超时重发：在计时内，没有收到应答信号，认为帧丢失，并重发该帧。

停等式ARQ:数据报文发送完成之后，发送方等待接收方的状态报告，如果状态报告报文发送成功，发送后续的数据报文，否则重传该报文。停等式ARQ，发送窗口和接收窗口大小均为1，发送方每发送一帧之后就必须停下来等待接收方的确认返回，仅当接收方确认正确接收后再继续发送下一帧。该方法所需要的缓冲存储空间最小，缺点是信道效率很低。

选择性重传ARQ：发信侧不用等待收信侧的应答，持续的发送多个帧，假如发现已发送的帧中有错误发生，那么发信侧将只重新发送那个发生错误的帧。特点是复杂度高，但是不需要发送没必要的帧，所以效率高。

回退n帧的ARQ:发信侧不用等待收信侧的应答，持续的发送多个帧，假如发现已发送的帧中有错误发生，那么从那个发生错误的帧开始及其之后所有的帧全部再重新发送。

特点是复杂度低，但是不必要的帧会再重发，所以大幅度范围内使用的话效率是不高的

混合ARQ：在混合ARQ中，数据报文传送到接收方之后，即使出错也不会被丢弃。接收方指示发送方重传出错报文的部分或者全部信息，将再次收到的报文信息与上次收到的报文信息进行合并，以恢复报文信息。

分组交换网络中的电路接入方式

①交换虚电路接入，指两个用户之间建立临时逻辑连接，运营商通常采用计时收费标准。

②永久虚电路接入，指两个用户之间建立一条永久的虚电路，用户在使用链路前无需作任何的拨号或者初始化工作，运营商采用月租或年租收费标准。

1.3   其他知识点

DTE与DCE

DTE数据终端设备（data terminal equipment）指示具有一定数据处理和收发能力的设备，通常指示用户计算机、路由器等。通常DTE设备属于企业网络用来管理设备。

DCE数据通信设备（data communication equipment ）负责DTE和传输线路之间提供时间同步，信号变化和编码功能，并且负责建立、保持和释放链路的连接。通常DCE设备由电信运营商提供，如modem、CSU/DSU都是属于DCE设备。

 同步串口与异步串口

同步串口与异步串口，属于思科接口分类。同步串口用于同步通信，异步串口用于异步通信。异步通信不需要提供时钟同步，通信用于伺服一些低速链路，如56kbits、64kbits等，通信发送方标记每个字符的开始与结束，这样做的目的在于让目标方知道何时开始接收数据。同步通信有更高的带宽，吸引考虑时钟的同步，在同步串行链路上必须有一端来提供时钟频率，通信是DCE接口提供时钟频率，时钟信号被集成到数据流中，当然也可以独立的发送到目标接口，不再需要标记开始与结束比特来进行标注。

 HDLC

HDLC高级数据链路控制（high-level data link control）是一个在同步网络上传输数据、面向比特的数据链路层协议，这里所谓的面向位的协议是对应面向字节协议的一种称呼，在面向字节的协议中，用整个字节对控制信息进行编码。面向位的协议使用单个位来表示控制信息，常见的面向位的协议有HDLC、TCP、IP等。最初各个厂商都有自己的HDLC标准，互不兼容。私有化原因是，如果不对其私有化，只能携带一种三层协议，私有化后可以携带不同的三层协议。

 广域网上数据的封装形式

任何处于OSI第三层的协议要穿过广域网，都用封装相应的数据链路层协议。目标在于方便的把上层数据进行传输，在网络层与物理层之间提供一种数据运载的方式，而这种数据运载的方式以WAN协议进行体现，常见WAN协议有SLIP、PPP、HDLC、X.25、Frame-rely、ATM等。

 SLIP协议

SLIP串行线路网际协议（serial line Internetprotocol）是PPP的前身，主要作用是为使用TCP/IP协议的数据提供第二层的帧封装，它的实现简单，易于应用。SLIP的唯一作用是将IP数据封装成帧，它仅支持IP报文的成帧，如果使用了非IP协议，那么SLIP不能对其进行第二层的封装SLIP不提供数据在链路上传输的基本安全性保障，不提供身份鉴别与数据加密。工作原理是将IP数据封装成帧进行传输，第三层的IP数据向下传递给SLIP，然后SLIP将其转换成字节，在链路上每次发送一个字节传输这些IP数据，在最后一个字节加上SLIP END标记。

 ATM网络

现有的电路交换和分组交换都难以胜任宽带的高速交换任务。对于电路交换，当数据传输突发性大时，交换控制复杂，对于分组交换，当数据传输速率很高时，协议数据单元的处理开销很大，实时性不强。ATM（Asynchronous Transfer Mode）异步传输模式，是实现B-ISDN的业务的核心技术之一。ATM是以固定信元大小为基础的一种分组交换和复用技术，有利于宽带高速交换。支持不同速率的各种业务，是为多种业务设计的通用的面向连接的传输模式。在最底层以面向连接的方式传送。差错控制和流量控制在高层处理。ATM采用面向连接的传输方式，将数据分割成固定长度的信元，通过虚连接进行交换。ATM集交换、复用、传输为一体，在复用上采用的是异步时分复用方式，通过信息的首部或标头来区分不同信道。

 ATM协议包括4个分层：物理层、ATM层、ATM适配层（ATMAdaptationLayer,AAL）和高层。

2.      PPP点对点协议

PPP（point to point protocol）点对点协议是为了在点对点连接上传输多协议数据包提供的一种标准方法，它客服了SLIP的所以局限性，被作为一个完整的协议族进性开发。PPP不仅支持IP报文的帧封装，还支持对非IP报文如IPX报文进行封装，并且提供良好的差错控制、安全保障、传输消息管理等功能。PPP协议还可以作为后期应用扩展的一种基础协议，如DSL上的PPPOE协议就是PPP协议的一个扩展。PPP协议由两个主要的部件构成：LCP链路控制协议和NCP网络控制协议。

LCP作用：主要负责两个网络设备之间链路的创建、维护、安全鉴别、完成通信后链路终止等。

NCP作用：负责将许多不同的第三层网络协议报文的封装，如TCP/IP、IPX/SPX、NetBEUI等。

2.1  PPP协议的工作原理