数据链路层网络类型和协议分析（P2P）
数据链路层的网络类型：
根据数据链路层所使用的协议及规则来进行划分：
1.P2P网络 --- 点到点网络
2.MA网络 --- 多点接入网络
①BMA -- 广播式多点接入网络
②NBMA -- 非广播式多点接入网络数据链路层的网络协议特点：
①MA网络 --- 以太网：
以太网协议 -- 封装数据帧时，需要源MAC地址和目标MAC地址(MAC地址是以太网独有的)
#利用以太网的二层网络中可以包含的多个接口(>=2),每个以太网接口之间都可以通过交互以太网帧的形式进行二层通讯(以太网组建多节点网络)
#使用MAC地址用来表定主机
#所以 以太网属于MA网络，而且以太网支持广播，所以以太网属于BMA网络(广播)
为什么以太网的速度比串线快？
以太网的频分技术
#以太网的一根铜丝上可以同时发送不同频段的信号，且互不干扰。实现数据的并行发送
以太网技术：
①同轴电缆 [传递数字信号]
②电话线(RJ-11) [传递模拟信号]
③光纤 [传递光信号] ②P2P网络 --- 串线技术：
P2P网络
当一个网络中只能存在两台设备，并且不允许第三台设备(无论是什么设备，包括集线器等)加入，这样的网络称为
#不需要MAC地址进行主机区分
使用串线，且设备上有对应的串线端口 --- 串线网络
#串线优点：[传输距离远且安全]
#两种串线标准：
①T1：最大到1.544Mb
②E1：最大到2.048Mb之前学习的数据链路层都是基于以太网二类帧的网络，而这次主要讲述的是P2P类型网络
P2P网络：
首先P2P网络要求为：一个网络中只能存在两台设备，并且不允许有第三台设备接入（包括集线器，交换机等设备），而且P2P网络使用的是serial接口(需要加对应的serial 板)。由于P2P主要是使用串线进行数据传输，P2P串线网络支持的两种下行技术：HDLC协议和PPP协议。
在P2P网络中，如果对应的接口的串线协议不一样，则无法通信(封装方式不一样)，串线的通信标准为双up + ip address
P2P没有ip也可以正常通讯，配置ip主要是为了ping地址，主要为了三层通讯(三层协议)
①HDLC协议：
HDLC : 高级数据链路控制协议 -- 应用在串线的数据链路层协议 (缺点：不同版本间兼容性不强)
HCLC的版本：
- 满足标准的HDLC ：ISO组织在SDLC的基础上优化得来
- 非标准的HDLC ：各大厂商在标准的HDLC的基础上进行优化发展得来的
不同的厂商的HDLC和标准的HDLC有区别，思科使用的是非标准的HDLC协议,而华为则默认使用PPP协议。如果华为切换为HDLC，也是非标准的HDLC协议。有趣的是，华为切换为非标准的HDLC协议被抓包都默认是思科的(原因：非标准HDLC是由思科提出的)
HDLC的数据包内：字段较少 -- 完成的事情较少
#没有MAC地址(P2P网络)，使用Portocol协议来标定上层协议[类似于以太网的type]，仅能完成介质访问控制工作
抓取一个DHLC网段
分析：HDLC的数据包内：字段较少 -- 完成的事情较少
没有MAC地址(P2P网络)，使用Portocol协议来标定上层协议[类似于以太网的type]，仅能完成介质访问控制工作,标识为思科
②PPP协议
PPP : 点到点协议 -- 应用在串线链路的协议
PPP协议的特点：
1.PPP协议有相同的标准，所以兼容性较强
同时也可以支持 任何一种支持全双工的串线之中
2.有较强的可移植性(原因：PPPoE技术) PPPoE ---> PPP over E (E:以太网)
PPP协议可以做认证和授权 --- 可以做计费系统
在计算机上的查看PPPoE：电脑-设置-网络-拨号-连接-设置新连接-PPPoE
PPP协议中包含多个成员协议：
①LCP协议 --- 链路控制协议
②NCP协议(一系列协议的总称) --- 网络控制协议
其中IPCP协议(针对三层的IP协议时的协商) --- 后面建立PPP协议会讲到
PPP的帧结构：
格式：F A C 协议 信息部分 FCS F
F -- flag -- 相当于以太网帧中的前导符 (7E - 占位一个字节)
[如果在PPP帧中如果存在其他的7E(非FLAG)则需要转意]
A -- address -- FF填充(链路层不需要ip,固定取值) - 占位一个字节
C -- control -- 03填充(用处不大,固定取值) - 占位一个字节
协议 -- 表明后续信息部分采用的协议类型 - 占位两个字节
# F A C 协议 为帧固定头部结构
信息部分 --- 占用不超过1500个字节
FCS -- 帧校验序列 -- 进行数据完整性校验
F -- flag -- 相当于以太网帧中的前导符 (7E - 占位一个字节)
#FCS F 为帧固定尾部结构
PPP协议的建立：
PPP和TCP协议一样，需要去建立相应的PPP会话，分为三个阶段：链路建立阶段，认证阶段，网络层协议阶段
！！！PPP会话是一次性会话，一旦建立成功，无论后续是否设置密码验证，都不影响当前连接 ！！！
！！！设置认证则需要重新建立PPP连接 (到一个接口上进行shutdown，再undo shutdown ，此时重新建立ppp连接，然后认证)！！！
一，链路建立阶段 --- LCP建立
主要任务是通过LCP协议来建立链路时所需要的一些参数的协商工作
协商内容： 1.MRU 2.第二阶段是否认证部分，还有如何进行认证（类似于SSH加密）
①MRU(PPP帧的数据部分所携带的最大传输单元。类似于以太网二类帧的MTU)
#MTU(以太网帧的数据部分所携带的最大传输单元)
②发送是否进行认证/认证方式[还有相关认证信息] -- 回包：ACK(同意)/NAK(不同意)
#串线双发互相发送，直到双方协商到互相发送ACK，此时结束第一阶段
抓包 ！！！ 此时为互相认证ack和request包
二，认证阶段 --- PPP认证 (可选，非强制)
- PPP的认证阶段可以调用aaa来进行认证(aaa:认证，授权，计费)
- PPP的认证可以是单向认证也可以是双向认证(A-B:A要求B带认证，B发送认证信息，而A不需要)
两种认证方式PAP,CHAP：
①PAP -- 密码认证协议
如果认证选择的是PAP协议，则被认证方将用户名和密码以明文形式发送给认证方
被认证方发送Request包，认证方回复ACK/NAK -- 认证成功/失败
//要求认证方设置：
#设置aaa认证 用户为lxb 密码为123456
[R2]aaa
[R2-aaa]local-user lxb password cipher 123456
Info: Add a new user.
#在对应接口配置PAP认证
[R2-aaa]interface Serial 4/0/1
[R2-Serial4/0/1]ppp authentication-mode pap
//认证方设置
[R1-Serial4/0/0]ppp pap local-user lxb password cipher 123456
#PPP协议 的pap认证 用户为lxb 密码为123456
#Pap的认证需要双方都使用相同的方式
#需要重新启动端口！！！ PPP会话是一次会话，一旦建立成功，无论后续是否密码成功，都不影响抓包查看 明文认证！！！
被认证方发送Request包 lxb 加上密码123456
认证方回复ACK-- 认证成功 --- 欢迎光临
②CHAP -- 挑战握手协议(安全性高于PAP，通过比对摘要值的方法来进行认证)
1.认证方发送一个challeng包
challeng包 [包含有用户名+一个随机数C]
2.被认证方通过本地计算hash值A1，然后回复一个response包
A1 = hash[C,之前共同协商的共享密码(被认证方持有的)]
response包 [包含本地计算的hash值A1]
3.认证方通过本地计算hash值A2，然后与A1进行比较
A2 = hash[C,之前共同协商的共享密码(认证方持有的)]，然后比较A1和A2
比对成功则返回success包/失败则返回failure包
关于摘要值A1,A2 - 通过hash算法来算出来的数据
//认证方配置 --- 使用aaa的lxb用户的123456 密码 只是修改了最后的协议为chap
[R2-Serial4/0/1]ppp authentication-mode chap
//被认证方配置
//①删除之前的pap认证
[R1-Serial4/0/0]display this
[V200R003C00]
#
interface Serial4/0/0
link-protocol ppp
ppp pap local-user lxb password cipher %$%$2q>XYOXC*REVqb4E+qDX,%(C%$%$
ip address 1.0.0.1 255.255.255.0
#
return
[R1-Serial4/0/0]undo ppp pap local-user #此时只要删除认证用户即可！！！
[R1-Serial4/0/0]display this
[V200R003C00]
#
interface Serial4/0/0
link-protocol ppp
ip address 1.0.0.1 255.255.255.0
#
return
//②重新配置chap认证 --- chap为分布认证！！！ 用户和密码需要分开宣告！！！
[R1-Serial4/0/0]ppp chap user lxb
[R1-Serial4/0/0]ppp chap user lxb ?
Please press ENTER to execute command
[R1-Serial4/0/0]ppp chap password cipher 123456
#需要重新启动端口！！！ PPP会话是一次会话，一旦建立成功，无论后续是否密码成功，都不影响 抓包 ！！！ 此时选择为抓取chap包 可以看见为 challeng包 - response包 - success包
challeng包 --- [包含有用户名+一个随机数C] 随机数使用哈希加密了
response包 --- [包含本地计算的hash值A1] A1使用哈希加密了
success包 --- 有欢迎信息
hash算法 - 散列函数：
将任意长度的输入转化为固定长度输出 -- 固定长度(128)的输出就是摘要值
hash算法不同于加密算法 -- hash不可逆，加密算法可以通过解密得出原值
hash算法特点：①不可逆性 ②雪崩效应
①不可逆性(无法转化回来) -- 压缩映射(映射为固定长度)
②雪崩效应 -- 如果输入存在细微变化，则输出的摘要值将发生明显变化(哪怕多一个空格，hash的输出都有变化)
三.网络层协议阶段 --- NCP协商 (NCP是一系列协议)
以IPCP为例：IPCP协议去协商网络层的相关参数：①ip地址②ip报文的压缩格式
①如果双方有ip，则双发互发送包来检验是否同意授权对方的ip地址
#(通过ACK/NAK进行确定，request包进行请求)
//R2上
[R2]interface Serial 4/0/0
[R2-Serial4/0/0]ip address 2.0.0.2 30抓包！！！ 此时R1获取到R2的地址为2.0.0.2的请求
此时R1同意R2的2.0.0.2网段的请求 
②如果，有一方没有ip地址，则可通过NCP协商机制，可以做到自动发送ip地址
a.发送方发送request包(由于没有地址，只能携带0.0.0.0网段)
b.接受方收到request包，此时查看本地路由，有一个空闲ip地址，然后回复NAK包
(接受方发送的NAK包，携带空闲的ip地址)
c.发送方获得接受方的ip地址，此时发送request包(包含接受包的ip)
d.接受方同意该地址，回复ACK包
//R1上配置获取ip
[R1]interface Serial 4/0/0
[R1-Serial4/0/0]ip address ppp-negotiate
//R2上配置多余网段
[R2-Serial4/0/0]remote address 1.0.0.0
//查看路由表，R1获取成功 ，成功刷新到路由表
[R2-Serial4/0/0]display ip routing-table
Route Flags: R - relay, D - download to fib
------------------------------------------------------------------------------
Routing Tables: Public
Destinations : 8 Routes : 8
Destination/Mask Proto Pre Cost Flags NextHop Interface
1.0.0.0/32 Direct 0 0 D 1.0.0.0 Serial4/0/0
2.0.0.0/30 Direct 0 0 D 2.0.0.2 Serial4/0/0
2.0.0.2/32 Direct 0 0 D 127.0.0.1 Serial4/0/0
2.0.0.3/32 Direct 0 0 D 127.0.0.1 Serial4/0/0
127.0.0.0/8 Direct 0 0 D 127.0.0.1 InLoopBack0
127.0.0.1/32 Direct 0 0 D 127.0.0.1 InLoopBack0
127.255.255.255/32 Direct 0 0 D 127.0.0.1 InLoopBack0
255.255.255.255/32 Direct 0 0 D 127.0.0.1 InLoopBack0
抓包！！！ 此时可以看到明显的四个包
发送方发送request包 --- 此时为携带0.0.0.0网段
接受方回复NAK包 但是包内含有空闲网段1.0.0.0
发送方request包(包含接受包的ip)
接受方回复ACK包 允许1.0.0.0 这个ip
图解和配置：
P2P网络我们可以接入对应接口，查看对应接口的二层特征
#进入R1的Serial 4/0/0查看p2p二类帧
[R1]display interface Serial 4/0/0
Serial4/0/0 current state : UP #接口状态
Line protocol current state : UP #路由状态
Last line protocol up time : 2022-01-07 20:51:40 UTC-08:00
Description:HUAWEI, AR Series, Serial4/0/0 Interface
Route Port,The Maximum Transmit Unit is 1500, Hold timer is 10(sec)
Internet protocol processing : disabled #协议状态
Link layer protocol is PPP #使用的二层协议为PPP
LCP opened #LCP开启
Last physical up time : 2022-01-07 20:51:37 UTC-08:00 #up时间信息
Last physical down time : 2022-01-07 20:51:30 UTC-08:00 #down时间信息
Current system time: 2022-01-07 20:52:14-08:00
Physical layer is synchronous, Virtualbaudrate is 64000 bps
Interface is DTE, Cable type is V11, Clock mode is TC
Last 300 seconds input rate 1 bytes/sec 8 bits/sec 0 packets/sec
Last 300 seconds output rate 0 bytes/sec 0 bits/sec 0 packets/sec
Input: 9 packets, 306 bytes
Broadcast: 0, Multicast: 0
Errors: 0, Runts: 0
Giants: 0, CRC: 0
Alignments: 0, Overruns: 0
Dribbles: 0, Aborts: 0
No Buffers: 0, Frame Error: 0
Output: 8 packets, 108 bytes
Total Error: 0, Overruns: 0
Collisions: 0, Deferred: 0
Input bandwidth utilization : 0%
Output bandwidth utilization : 0%
更换协议 ：
[R1-Serial4/0/0]link-protocol hdlc
Warning: The encapsulation protocol of the link will be changed. Continue? [Y/N]
:y
//此时查看p2p协议
[R1]display interface Serial 4/0/0
Serial4/0/0 current state : UP
Line protocol current state : UP
Last line protocol up time : 2022-01-08 00:43:59 UTC-08:00
Description:HUAWEI, AR Series, Serial4/0/0 Interface
Route Port,The Maximum Transmit Unit is 1500, Hold timer is 10(sec)
Internet protocol processing : disabled
Link layer protocol is nonstandard HDLC #此时为不标准的HDLC
Last physical up time : 2022-01-08 00:43:59 UTC-08:00
Last physical down time : 2022-01-08 00:43:59 UTC-08:00
Current system time: 2022-01-08 00:44:11-08:00
Physical layer is synchronous, Virtualbaudrate is 64000 bps
Interface is DTE, Cable type is V11, Clock mode is TC
Last 300 seconds input rate 6 bytes/sec 48 bits/sec 0 packets/sec
Last 300 seconds output rate 2 bytes/sec 16 bits/sec 0 packets/sec
Input: 290 packets, 9288 bytes
Broadcast: 0, Multicast: 0
Errors: 0, Runts: 0
Giants: 0, CRC: 0
Alignments: 0, Overruns: 0
Dribbles: 0, Aborts: 0
No Buffers: 0, Frame Error: 0
Output: 289 packets, 3488 bytes
Total Error: 0, Overruns: 0
Collisions: 0, Deferred: 0
Input bandwidth utilization : 0%
Output bandwidth utilization : 0%
//在P2P网络中，如果对应的接口的串线协议不一样，则无法通信(封装方式不一样)
//串线的通信标准为双up + ip address
//此时R1无法ping通R2
[R1]ping 2.0.0.0
PING 2.0.0.0: 56 data bytes, press CTRL_C to break
Request time out
Request time out
Request time out
Request time out
Request time out
--- 2.0.0.0 ping statistics ---
5 packet(s) transmitted
0 packet(s) received
100.00% packet loss