文章目录

  • CCNP2：二层技术、PPP、HDLC、GRE（Tunnel）、MGRE技术
  • 一、二层技术：
  • 1、网线的发展：
  • 2、网络类型：
  • 3、冲突解决：
  • 4、串行链路的二层技术：
  • （1）时钟频率：
  • （2）HDLC高级链路控制协议：
  • （3）PPP点到点协议：
  • 二、GRE（Tunnel）：
  • 1、Tunnel原理：
  • 2、Tunnel配置：
  • 三、MGRE技术：
  • 1、MGRE的特点：
  • 2、MGRE的原理：
  • 3、MGRE的配置：


CCNP2：二层技术、PPP、HDLC、GRE（Tunnel）、MGRE技术

一、二层技术：

所谓的二层技术（数据链路层），它的核心功能是介质访问控制（控制物理层），二层的技术直接决定物理层的技术。

1、网线的发展：

首先要知道强电和弱点分开部署，防止强电对弱点进行电磁干扰，影响数据传输，而网线是属于弱点。
（1）起初，两台电脑之间通过两根铜丝，发射0、1数字信号进行通信（现在的交换机、路由器、PC、pad、家电识别的也都是这种数字信号）。

两根铜丝的带宽是64bit/s=8kb/s，扣掉15%的包头包尾的消耗、进制的差异，最后只剩下6kb/s。

（2）然后，发展出了 1.544M的串线，此时基于穿线发展出来的2层技术例如：PPP、HDLC、FR、X25、ATM

（3）之后，由3COM公司发明了以太网技术（它是一种2层技术，也是唯一一个一种二层技术支持多种网线，它提出了频分的思想：在一根电缆上，共享更多的频率，实现带宽的叠加。）

以太网：它是共享型网络，在线缆上使用不冲突的不同波段频率来叠加带宽。

大范围普及的第一代以太网线——同轴电缆，就是早期我们电视上插的闭路线，直接传输数字信号，不需要任何转换器。

以太网网线

注解

同轴电缆

数字信号，传输距离500m

RJ-11（电话线）

模拟信号 => 数字信号，传输距离500m

RJ-45（网线）

数字信号

光纤

光信号 => 数字信号

2、网络类型：

二层网络架构配置 二层网络技术有哪些_GRE


（1）MA网络：多路访问，在一个网段内节点数量不限制。

BMA：广播型多路访问，它存在广播机制的MA网络。

NBMA：可以连多个人，但每个人之间只能进行单播。

在这个网络类型中，即存在广播型的多路访问，又存在多个节点之间的单播，因此必须存在二层地址，也就是MAC地址。

（2）点到点：在一个网段只能两个节点存在，出现在第三个节点时，无法正常通行，点到点中二层没有MAC地址。

综上，区分网路类型，最直观的就是看它们是否存在二层地址。

3、冲突解决：

由于以太网的频率很多，存在广播机制，因此就会存在冲突。

（1）CSMA/CD：

带冲突检测的载波侦听的多路访问技术，比如两台设备同时连在了一个集线器上，那么当两台设备同时发电波的时候，电波就会相撞，为了解决这一问题，就出现了这个技术：CSMA/CD。

详情请看我这篇文章：CCNA1：网路基础、TCP/IP、OSI、IPv4、子网划分、数据封装 （2）CSMA/CA：带冲突避免的载波侦听的多路访问技术，适用于无线中，需要尝试连接。

二层网络架构配置 二层网络技术有哪些_二层网络架构配置_02


一般情况下显示的是双向总带宽，收发的总带宽，所以要➗2

（2）交换机：

电波被交换机收到之后，交换机将电波的信号存储起来，转化为数字信号，之后再转发。

4、串行链路的二层技术：

由于我们上面说到以太网技术的强大，现在98%的网络都是基于以太网实现的，之所以串行链路没有被完全淘汰，是因为它更安全，以太网中的信息传输容易被第三者截获，而串行链路中只能点到点进行通信，就保证了数据的安全。

其次就是它没有频分技术，它的信息传输稳定性更高。再一些金融行业，串行链路使用的更多。
串行链路的二层技术：PPP、HDLC、FR、X25、ATM，我这里只讲PPP、HDLC，其余的基本快淘汰，甚至已经淘汰。

（1）时钟频率：

串行链路接口默认未定义标准的时钟频率。

时钟频就相当于工作时的电压频率，时钟频率越高，设备的接口运行速度确实会越高，但发热量越大，容易故障，一般取64000。RJ-45频率默认都是一个值，插上用即可，而对于串行链路需要定义标准时钟频率。

DCE相当于服务端，而DTE相当于客户端。由DCE端进行定义，而DTE同步即可，正常情况下若未进行时钟频率的设置，接口协议将Down。

二层网络架构配置 二层网络技术有哪些_HDLC_03


配置如下：

Router(config)#int s1/0
Router(config)#clock rate 64000

（2）HDLC高级链路控制协议：

网络类型是点到点网络类型，因此它没有二层地址，仅连接两个节点。

每一家厂商的HDLC技术均为私有技术，不兼容。Cisco产品串行接口默认使用该封装技术。

Cisco产品默认使用该封装技术，不用配置。
R1(config)#interface s1/1
R1(config-if)#encapsulation hdlc

HDLC封装就是再数据链路层仅完成二层的基本工作——控制物理层。实现电信号、二进制信号之间的转换，实现快速的封装与解封装。

（3）PPP点到点协议：

PPP（Point-to-Point Protocol）点到点协议：它的网络类型是点到点网络类型，因此它没有二层地址，仅连接两个节点。

在修改接口封装时，两边协议需要一致修改：
R1(config)#interface s0/0
R1(config-if)#encapsulation ppp

它是公有协议，它对HDLC进行了部分的管理性升级，因此我们可以理解它就是升级版的HDLC。

序号

升级点：拨号

1

链路两端IP地址可以在不同的网段

2

身份认证

3

建立虚链路、分配IP地址

①链路两端IP地址可以在不同的网段：

二层网络架构配置 二层网络技术有哪些_GRE_04


这次的实验环境如图所示，两个接口进行PPP封装之后，将它们的IP配置在不同的网段，我们会发现竟然可以ping通，打破了我们常规的认知，这就是它的升级点。

我们拿PPPOE（基于以太网的点对点协议）解释上述升级点会更好些。在PPP的基础上发展出了PPPOE这个协议，它是将串行技术移植到了以太网上。

之所以要这么做，是因为我们要向运营商拨号：
正常情况下，我们需要一个合法的IP才能上网的。但是我们没有合法的IP就无法上网向运营商要IP。

通过这种技术，我们就可以用我们自己当前一个不合法的IP（例如：169.254.xxx.xxx）向运营商拨号，建立一个虚拟链路，进行身份认证，然后拿到合法的IP，就可以正常上网了。

②身份认证：

二层网络架构配置 二层网络技术有哪些_HDLC_05


PAP、CHAP两种认证方式一个未加密，一个加密。根据用户所在地区所使用的类型决定，上面是Windows默认的选择。

Ⅰ、PAP认证：
PAP认证：明文认证，双方通过明文传输账号密码。双方分为主认证方（服务端）、被认证方（客户端）。

我们在①步骤配置的基础上，添加认证，让R1作为主认证方、R2作为被认证方。

R1(config)#int s0/0
R1(config-if)#ppp authentication pap

创建R2用户的用户名和密码的库：
R1(config)#username ccnp2 password cisco123

R2进行身份认证：
R2(config)#int s0/0
R2(config-if)#ppp pap sent-username ccnp2 password cisco123

Ⅱ、CHAP认证：
挑战质询握手身份认证协议：
基于主机名：

主认证方：
R1(config)#interface s0/0
R1(config-if)#ppp authentication chap  打开认证需求
R1(config)#username R2 password 123    设定对方的用户名和密码

被认证方：
R2(config)#username R1 password 123    只配置对端的用户名和密码

不基于主机名：

主认证方：
R1(config)#interface s0/0
R1(config-if)#ppp authentication chap  打开认证需求
R1(config)#username ccna password 123 

被认证方：
R2(config)#interface s0/0
R2(config-if)#ppp chap password 123
R2(config-if)#ppp chap hostname ccna

二、GRE（Tunnel）：

GRE，通用路由封装，学名叫做Tunnel，我们也把它叫做隧道。Tunnel隧道，它是一种简单的VPN技术，普通的 tunnel 为点到点网络类型。

先讲一下家用、企业宽带之间的区别：

企业宽带

10M下载

上传10M

固定IP

独享宽带

网络结构的中间位置

家用宽带

100M下载

上传1-2M

非固定IP

共享宽带

网络结构中的最底层

1、Tunnel原理：

通过生成隧道接口，流量通过路由查询后，若通过隧道接口转发时，需要在原有的三层报头前再添加一个公有地址的报头。就可以将通过 WAN 通讯的 LAN 合成一个

当局域网A的数据包通过ISP发给局域网B的时候，那肯定是要走Tunnel了，但实际的数据包肯定走的是公网，因此需要再Tunnel的报头上在裹一个公网的报头，当对端收到之后，发现是12.1.1.1发的，将这层报头撕去，就会发现真正要访问的IP是10.1.1.2。

这样就通过了Tunnel完成了两个局域网之间的数据传递。

二层网络架构配置 二层网络技术有哪些_二层网络架构配置_06

2、Tunnel配置：

为了更能说清楚问题，我这里用了三个路由器，来模拟该实验环境，其中R2作为运营商ISP。

二层网络架构配置 二层网络技术有哪些_二层网络架构配置_07


（1）底层如上图配置，之后再分别给R1、R3上添加一条缺省，指向R2：

R1(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 12.1.1.2
R3(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 23.1.1.1

（2）为R1、R3建立Tunnel隧道：

R1(config)#int tunnel 0
R1(config-if)#ip add 10.1.1.1 255.255.255.0
R1(config-if)#tunnel source 12.1.1.1
R1(config-if)#tunnel destination 23.1.1.2

R3(config)#int tunnel 0
R3(config-if)#ip add 10.1.1.2 255.255.255.0
R3(config-if)#tunnel source 23.1.1.2
R3(config-if)#tunnel destination 12.1.1.1

让R1ping一下R3的Tunnel口试试：

二层网络架构配置 二层网络技术有哪些_HDLC_08


查看R1的路由表：

二层网络架构配置 二层网络技术有哪些_二层网络架构配置_09


通过观察路由表，我们发现，只有去10.0.0.0网段，我们才走Tunnel口，而去其它口并不走Tunnel，因此肯定不会裹Tunnel的报头。

（3）将流量引向隧道接口：
建立Tunnel，最重要的就是这一步，需要将流量引向隧道接口。

所以我们在访问192.168.2.0要走Tunnel，因此我们就需要将流量引入隧道接口：

R1(config)#ip route 192.168.2.0 255.255.255.0 tunnel 0
R3(config)#ip route 192.168.1.0 255.255.255.0 10.1.1.1 (递归写法)

这是我通过WireShark抓取的包，我们可以看到报头被裹了两层。

二层网络架构配置 二层网络技术有哪些_GRE_10

三、MGRE技术：

MGRE 叫做 多点 GRE，它构造了一种 NBMA 的网络类型。
NBMA网络中，并不存在广播机制，没有设备可以洪泛。

我们上面说到 GRE（Tunnel）是一个点到点的网络类型。因此如果要局域网加入该专线，就需要再打Tunnel，比如当5台路由器之间通过Tunnel相连时，Tunnel就会打成下面这种样子：

二层网络架构配置 二层网络技术有哪些_MGRE_11


因此我们发现，如果将多个网络VPN为一个，普通的Tunnel将成指数配置接口和路由。

为了解决这个问题，就出现了MGRE，可以将多个网络通过一条Tunnel来实现。

1、MGRE的特点：

我们说到GRE属于点到点的网络类型，MGRE采用的中心站点、分支站点的工作模式。让中心站点的IP固定，其余分支站点的IP可以动态变化。

优点：
（1）每个站点仅需配置一个Tunnel接口，所有分支站点IP地址可以动态变化。
（2）所有分支节点仅和中心节点建立Tunnel，但也可以直接和其它分支站点直接通讯。

2、MGRE的原理：

MGRE 的核心是 NHRP （下一跳解析）协议，通过设置中心站点为服务端，将其IP固定。其余分支站点在一开机之后，就会访问中心站点，然后将它自己的公有IP告诉NHRP服务端，那么NHRP服务端就可以产生一张映射列表，这张表对应了每个Tunnel口所对应的公有IP。有了这张表，分支站点就可以下载它，然后再访问其余分支站点的时候，就不需要找中心站点了。

二层网络架构配置 二层网络技术有哪些_CCNP_12

原理

1、中心站点，固定的公有IP地址，建议定义为NHRP的server为中心站点

2、Tunnel 配置完成后，所有的分支站点将自己当下的信息发送到NHRP的server处，生成映射列表。

3、此时中心站点可以直接和所有的分支站点进行GRE通讯，分支站点之间通讯时，需要先到NHRP的server处下载映射列表，之后再进行GRE通讯。

3、MGRE的配置：

为了讲清楚MGRE，这里以下图作为延时，R2充当ISP，R1作为中心站点，R3、R4为分支站点。

二层网络架构配置 二层网络技术有哪些_二层网络架构配置_13


（1）如上图配置底层：

（2）配置缺省路由：

R1(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 12.1.1.2
R3(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 23.1.1.2
R4(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 24.1.1.2

（3）打Tunnel：

R1(config)#int tunnel 0
R1(config-if)#ip add 10.1.1.1 255.255.255.0
R1(config-if)#tunnel source 12.1.1.1
R1(config-if)#tunnel mode gre multipoint      由于目标的IP是动态的，因此我们并不知道它们的IP是多少，就需要设置模式为MGRE模式
R1(config-if)#ip nhrp map multicast dynamic   设置自己为NHRP的中心点，开启伪广播
R1(config-if)#ip nhrp network-id 100          设置同一id才可以互通消息

R3(config)#int tunnel 0
R3(config-if)#ip add 10.1.1.2 255.255.255.0
R3(config-if)#tunnel source s0/0
R3(config-if)#tunnel mode gre multipoint 
R3(config-if)#ip nhrp nhs 10.1.1.1           中心站点的IP是10.1.1.1
R3(config-if)#ip nhrp map 10.1.1.1 12.1.1.1  实际它的公有IP是12.1.1.1
R3(config-if)#ip nhrp network-id 100

R4同R3

之后进行检测，发现Tunnel口成功打通，R2就可以不用再看了：

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可以使用命令：可以查看映射列表。

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（4）路由宣告：

以上我们只做到了3个分支站点之间的互通，但是并没有让分支站点背后的局域网进行互通。

现在我们的脑海中就是这张图：

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这里我们的动态协议选择的是EIGRP：

R1(config)#router eigrp 90
R1(config-router)#no auto-summary 
R1(config-router)#network 192.168.1.0
R1(config-router)#network 10.0.0.0
R2、R3宣告同理。

由于我们使用的NBMA网络，默认情况下，它是发不出组播、广播的。由于上面只有R1开启了伪广播，R3、R4默认不发出 hello包 。因此R1上是看不到R3、R4的邻居关系的。

解决这个问题使用的方法是：R3、R4开启伪广播。所谓伪广播，就是将本来应该发一份的包，现在有多少个邻居发多少个，看的就和真的广播一样。

开启伪广播：

R3(config-if)#ip nhrp map multicast 12.1.1.1
R4(config-if)#ip nhrp map multicast 12.1.1.1

之后R1就可以和R3、R4建立邻居关系了。

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但是我们观察R3、R4的路由表，发现R3、R4互相没有学到对端的环回，原因就在于：R2把它的环回给R1后，R1正常情况是要给R3的，但是我们可以想到：从此口进、不从此口出。确实，它违反了水平分割规则

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因此我们还需要关闭水平分割：

R1(config)#int tunnel 0
R1(config-if)#no ip split-horizon eigrp 90

这里只进行部分检测：

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