数据链路层：广域网的数据链路层协议

基本概念

广域网是一种通过租用运营商网络或自荐专用网络来构建的覆盖地理区域能达到几千公里的计算机网络，通常有路由器组件而成。

广域网中数据链路层协议的分类

数据链路层的链路有点对点和广播两种，点对点的主要协议有点对点协议(PPP）和高级数据链路控制（HDLC)，是广域网中常见的协议类型，两种协议均属于面向比特的协议，广播链路的主要协议有IEEE802.3（传统以太网协议)、IEEE802.11 (无线局域网协议）等。

点对点相关协议

（1）高级数据链路控制协议（HDLC）
HDLC是由Iso制定的一种面向比特的数据链路层协议，采用比特填充法实现帧的透明传输，帧类型有信息帧、监控帧和无编号帧;
①信息帧:用于传送有效信息或数据;
②监控帧:用于差错控制和流量控制;
③无编号帧:提供链路的建立、拆除以及多种控制功能。

由于HDLC只支持点到点的同步链路上进行数据传输，不支持IP地址协商与认证，且数据帧开销较大，传输效率较低，应次实际网络中很少使用。

（2）PPP协议
1）PPP的优势:
①具有良好的扩展性，当需要在以太网链路上承载PPP协议时，PPP可扩展为PPPOE;
②PPP提供了安全认证族密码验证协议(PAP）和挑战握手认证协议(CHAP) ;
③PPP可支持多种网络层协议，两端的网络层运行不同的网络层协议时，可通过PPP进行通信;
④PPP支持差错检测，接收端收到帧后若检测到差错会将其丢弃;
⑥PPP支持网络层地址的动态分配和重复地址检查。

2）PPP协议主要分为三部分组成:
①封装方法:主要用来将IP数据报封装到串行链路中;
②链路控制协议(LCP):主要用来建立、拆除和监控PPP数据链路;
③网络控制协议(NCP)︰主要用来协商在该数据链路上所传输的数据包的格式与类型。

3）PPP帧类型
①Flag字段标识一个物理帧的起始与结束，该字节为二进制序列01111110 (O7E)。异步传输时，为防止识别出错，当数据字段出现O7E或O7D时，应使用字符填充法在两个十六进制之间填充0D5;
②Address字段字节固定为11111111 (OFF)，为一个广播地址;
③Control字段默认为00000011 (O03)，表明为无序号帧;
④帧校验序列(FCS）字段是个16bit的校验和，用于检查PPP帧的完整性;
⑤Protocol字段用来说明PPP所封装的协议报文类型，OC021代表LCP报文，0C023代表PAP报文，O*C223代表CHAP报文；
⑥Information字段包含Protocol字段中指定协议的内容，该字段的最大长度被称为最大接收单元MRU，占0~1500字节，缺省值为1500;

当Protocol字段为O*CO21时，Information结构如下:
ldentifier字段为1字节，用来匹配请求和响应;
Length域的值就是该LCP报文的总字节数据;
Data字段承载各种TLV (Type/Length/Value)参数用于协商配置选项，包括最大接收单元，认证协议等。

PPP报文帧格式图如下：

4）工作状态
PPP的NCP阶段会使用IPCP报文协商网络层的相关参数，因此Protocol字段应为0*8021，该阶段可进行临时地址的获取和冲突地址的检测;
PPP的工作状态图如下：

只有认证成功的状态下才会进入到农产品阶段进行网络层参数的协商，网络层参数协商失败会进入链路终止的状态。

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