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计算机网络综合实习14-家庭用户接入技术

时间:2016-03-15


计算机网络综合实习 15:家庭用户接入技术
15.1 实验目的 了解家庭用户接入 Internet 的一般方法。 掌握基于 PPPoE 协议的接入配置方 法。 15.2 实验原理 与传统的接入方式相比,PPPoE 具有较高的性能价格比,它在包括小区组网 建设等一系列应用中被广泛采用,目前流行的宽带接入方式 ADSL 就使用了 PPPoE 协议。 通过 ADSL 方式上网的计算机大都是通过以太网卡(Ethernet)与互联网相连 的。同样使用的还是普通的 TCP/IP 方式,并没有附加新的协议。另外一方面,调 制解调器的拨号上网, 使用的是 PPP 协议, 即 Point to Point Protocol, 点到点协议, 该协议具有用户认证及通知 IP 地址的功能。PPP over Ethernet(PPPoE)协议,是 在以太网络中转播 PPP 帧信息的技术,尤其适用于 ADSL 等方式。 PPPoE 协议的工作流程包含发现和会话两个阶段,发现阶段是无状态的,目 的是获得 PPPoE 终结端(在局端的 ADSL 设备上)的以太网 MAC 地址,并建立 一个唯一的 PPPoE SESSION-ID。发现阶段结束后,就进入标准的 PPP 会话阶段。 当一个主机想开始一个 PPPoE 会话,它必须首先进行发现阶段,以识别局端 的以太网 MAC 地址,并建立一个 PPPoE SESSION-ID。在发现阶段,基于网络的 拓扑,主机可以发现多个接入集中器,然后允许用户选择一个。当发现阶段成功 完成,主机和选择的接入集中器都有了他们在以太网上建立 PPP 连接的信息。直 到 PPP 会话建立,发现阶段一直保持无状态的 Client/Server(客户/服务器)模式。 一旦 PPP 会话建立,主机和接入集中器都必须为 PPP 虚接口分配资源。 ? 发现阶段 在发现(Discovery)阶段中用户主机以类似广播的方式寻找所连接的所有接 入集中器(或交换机) ,并获得其以太网 MAC 地址。然后选择需要访问的接入集 中器,并确定所要建立的 PPP 会话唯一标识号码。发现阶段有 4 个步骤,当此阶 段完成,通信的两端都知道 PPPoE SESSION-ID 和对端的以太网地址,他们一起

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唯一定义 PPPoE 会话。这 4 个步骤如下。 (1)主机广播发起分组(PADI) ,分组的目的地址为以太网的广播地址 0× ffffffffffff,CODE(代码)字段值为 0×09,SESSION-ID(会话 ID)字段值为 0 ×0000。PADI 分组必须至少包含一个服务名称类型的标签(标签类型字段值为 0 ×0101) ,向接入集中器提出所要求提供的服务。 (2)接入集中器收到在服务范围内的 PADI 分组,发送 PPPoE 有效发现提供 包(PADO)分组,以响应请求。其中 CODE 字段值为 0×07,SESSION-ID 字段 值仍为 0×0000。 PADO 分组必须包含一个接入集中器名称类型的标签 (标签类型 字段值为 0×0102) ,以及一个或多个服务名称类型标签,表明可向主机提供的服 务种类。 (3)主机在可能收到的多个 PADO 分组中选择一个合适的 PADO 分组,然 后向所选择的接入集中器发送 PPPoE 有效发现请求分组(PADR) 。其中 CODE 字 段为 0×19,SESSION_ID 字段值仍为 0×0000。PADR 分组必须包含一个服务名 称类型标签,确定向接入集线器(或交换机)请求的服务种类。当主机在指定的 时间内没有接收到 PADO,它应该重新发送它的 PADI 分组,并且加倍等待时间, 这个过程会被重复期望的次数。 (4)接入集中器收到 PADR 分组后准备开始 PPP 会话,它发送一个 PPPoE 有效发现会话确认 PADS 分组。 其中 CODE 字段值为 0×65, SESSION-ID 字段值 为接入集中器所产生的一个唯一的 PPPoE 会话标识号码。PADS 分组也必须包含 一个接入集中器名称类型的标签以确认向主机提供的服务。当主机收到 PADS 分 组确认后,双方就进入 PPP 会话阶段。 ? PPP 会话阶段 用户主机与接入集中器根据在发现阶段所协商的 PPP 会话连接参数进行 PPP 会话。一旦 PPPoE 会话开始,PPP 数据就可以以任何其他的 PPP 封装形式发送。 所有的以太网帧都是单播的。PPPoE 会话的 SESSION-ID 一定不能改变,并且必 须是发现阶段分配的值。

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PPPoE 还有一个 PADT 分组,它可以在会话建立后的任何时候发送,来终止 PPPoE 会话,也就是会话释放。它可以由主机或者接入集中器发送。当对方接收 到一个 PADT 分组,就不再允许使用这个会话来发送 PPP 业务。PADT 分组不需 要任何标签,其 CODE 字段值为 0×a7,SESSION-ID 字段值为需要终止的 PPP 会话的会话标识号码。在发送或接收 PADT 后,即使正常的 PPP 终止分组也不必 发送。PPP 对端应该使用 PPP 协议自身来终止 PPPoE 会话,但是当 PPP 不能使用 时,可以使用 PADT。 15.3 实验环境 实验采用 Packet Tracer 模拟器,设备型号如下图所示。 15.4 实验内容 15.4.1 实验场景 某电信运营商提供了通过 PSTN 公共电话网络和广播电视网络两种 Internet 接入方法供客户选择。现有两个家庭分别在该运营商处各办理了一种接入服务。 运营商一方拟对所有的接入用户统一进行 IP 地址管理。整个网络的接入网示意图 如图 15-1 所示。

图 15-1 家庭用户接入 Internet 示意

13.4.2 实验步骤 (1) 按照图 15-1 实验场景拓扑图组建网络。其中, Internet Server:IP:65.1.1.2/24 Gateway:65.1.1.1

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ISP 路由器:Fa0/0:172.16.1.1/24;Fa0/1:65.1.1.1/24 两个 PC 的 IP 地址设置均改为 DHCP 动态获取。 (2) 接下来配置两个接入网: ① 模拟电话线接入配置:DSL-Modem-PT 有两个接口,port0 为 RJ-11 接 口,用 3 类双绞线接至 Cloud0 的 Modem4 接口;port1 为 RJ-45 接口,用 5 类双绞线接至 PC0。Cloud0 的以太网接口 Eth6 用交叉线接至交换机任 意接口。点击云图 Cloud0 进入 Config 页面,左边栏中点击 DSL 项,设置 为 Modem4 和 Ethernet6 相连,点击 Add 载入即可。 ② 同轴电缆接入配置:Cable-Modem-PT 有两个接口,port0 为 Coaxial 接口,用同轴电缆接至 Cloud1 的 Coax7 接口;port1 为 RJ-45 接口,用 5 类双绞线接至 PC1。图中的分离器 Splitter 和 TV 在此处仅仅是一个示意, 说明该用户是从广电网络接入 Internet 的,可以省略,而直接把同轴电缆 接到 Coax7 上。点击云图 Cloud1 进入 Config 页面,选择 INTERFACE 下 的 Ethernet6 一项,将 Provider Network 改成 Cable;然后点击 Cable 项, 参照前面的设置,添加 Coaxial7 和 Ethernet6 的配对。 (3) 下面在运营商一侧的接入端路由器上进行 PPPoE 的配置,命令参考如下。

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/******为拨号接入的用户创建若干个用户和密码*******/ ISP(config)#username jack password 1234 ISP(config)#username mike password 1234 ISP(config)#username charlie password 1234 /***创建一个名叫 POOL01 地址池,今后的地址分配将从中选取地址***/ ISP(config)#ip local pool POOL01 172.16.1.2 172.16.1.254 /************开始进行 PPPoE 的配置*************/ ISP(config)#int fa0/0 ISP(config-if)#pppoe enable //在接入端的接口 fa0/0 上启动 pppoe 协议 ISP(config-if)#exit ISP(config)#vpdn enable //启用路由器的虚拟专用拨号网络 vpdn ISP(config)#vpdn-group GROUP01 //创建一个名叫 GROUP01 的 vpdn 组, 进入 vpdn 配置模式 ISP(config-vpdn)#accept-dialin //初始化一个 vpdn 管道,建立一个接 受拨入的 vpdn 子组 ISP(config-vpdn-acc-in)#protocol pppoe //该 vpdn 子组使用 PPPoE 建立会话 隧道 ISP(config-vpdn-acc-in)#virtual-template 1 //创建虚拟模板接口 1,模拟器中 可以建立 1-200 个 ISP(config-vpdn-acc-in)#exit ISP(config-vpdn)#exit ISP(config)#int virtual-template 1 //进入虚拟模板接口 1 的配置 ISP(config-if)#peer default ip address pool POOL01 //为 ppp 链路的对端分 配 IP 地址,从地址池 POOL01 中选取 ISP(config-if)#ppp authentication chap //在 PPP 链路上启用 chap 验证 ISP(config-if)#ip unnumbered fa0/0 //虚拟模板接口 1 上没有 IP 地址, 借用 fa0/0 的 IP 地址来进行工作 ISP(config-if)#exit ISP(config)#

(4) 分别在 PC0 和 PC1 的 Desktop 选项中利用 PPPoE Dialer 来进行拨号操用 户 名 和 密 码 即 是 上 面 对 ISP 路 由 器 的 配 置 中 所 创 建 的 。

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图 15-2 PPPoE 拨号操作

将鼠标移动至 PC0 和 PC1 上,观察它们的地址情况。

图 15-3 分配到 IP 地址

(5) 分别在 PC0 和 PC1 上运行 ping 65.1.1.2,查看它们是否可以访问 Internet。 (6) 如果要在家庭内部添加多个用户,组建家庭内部网络,则对图 15-1 的拓 扑做如下修改:

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图 15-4 组建家庭内部网络

其中, 无线路由器 Linksys-WRT300N 的 Internet 接口用 5 类直通双绞线接 调制解调器 DSL-Modem,以太网接口 Ethernet1 接 PC0。接着在无线路由器 的 GUI 选项中的 Setup 选项卡下选择采用 PPPoE 拨号接入的方式,拨号的账 号如前面 ISP 路由器中所创建的帐号。如图 15-5 所示。

图 15-5 在家庭无线路由器上设置采用 PPPoE 拨号接入方式

(7) 在 PC0 和 Lpt1 上分别验证是否可以访问 Internet(即访问 65.1.1.2) 。观察 它们的 IP 地址,对比和直接在 PC 上进行 PPPoE 拨号的时候,有什么不 同。 13.5 问题回答 (1)…… (2)……


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