(T) Point to Point Protocol*

Wstęp do linii dzierżawionej

Wstęp do linii dzierżawionej

  • Linia dzierżawiona (Leased Line) funkcjonuje na zasadzie wstępnie zestawionego łącza pomiędzy dwoma punktami, zapewniając stabilną oraz bezpieczną komunikację. W swoim działaniu stanowi przeciwieństwo linii komutowanej, której zestawienie odbywa się przed rozpoczęciem przesyłu, aby po zakończeniu transferu zakończyć połączenie, umożliwiając tym samym wymianę danych innym użytkownikom sieci. W początkowym okresie istnienia linia dzierżawiona stanowiła jeden fizyczny kabel łączący dwa urządzenia, jednak obecnie dzięki rozwojowi technologii powstały nowe linie wirtualne, tworzące logiczne kanały pomiędzy stronami przy zachowaniu zalety pierwotnej fizycznej wersji. Połączenia dzierżawione korzystają z łącza o miedzianym lub światłowodowym medium transmisji, wydzierżawionym od dostawcy usług Internetowych lub osoby indywidualnej. Dane przesyłane są za pomocą jednego z dwóch protokołów, PPP (Point to Point Protocol) bądź też HDLC (High-level Data Link Control) umożliwiając obopólną łączność z opcjonalnym uwierzytelnianiem obydwóch stron komunikacji.
Typ Linii Pasmo w bitach
T1 1.544 Mb/s
E1 2.048 Mb/s
E3 34.368 Mb/s
CC-1 51.84 Mb/s
OC-48 4.488 Gb/s
OC-768 39.813 Gb/s

Rodzaje linii dzierżawionych z wartością pasma

Podstawowe pojęcia dotyczące linii dzierżawionej oraz interfejsu serialowego

  • Linia dzierżawiona Leased Line zapewnia łączność pomiędzy urządzeniami na poziomie warstwy pierwszej modelu OSI. Jest odpowiedzialna za przesyłanie bitów pomiędzy dwoma punktami oddalonymi nawet o setki kilometrów.
  • Linia dzierżawiona nie definiuje jaki protokołu warstwy drugiej zostanie użyty do transmisji danych.
  • Interfejs serialowy składa się z dwóch niezależnych oraz niepołączonych ze sobą elementów (TX oraz RX). TX służy do nadawania ruchu sieciowego, natomiast RX do jego odbierania. Tym samym ruch sieciowy kierowany na adres IP przypisany do lokalnego interfejsu serialowego, musi być najpierw wysłany do sąsiedniego rutera skąd będzie przekierowany z powrotem. Jako że mapowanie określa jedynie adres sąsiedniego urządzenia, ruter nie wie gdzie wysłać ruch kierowany do siebie samego.
    • Aby uzyskać możliwość ping-owania na własny adres IP interfejsu serialowego, należy skonfigurować dodatkowe mapowanie za pomocą komendy [frame-relay map ip adres-IP(IP lokalnego urządzenia) 16-1007(DLCI lokalne)] wydanej w trybie konfiguracji interfejsu serialowego.

High-Level Data Link Control

  • HDLC zapewnia łączność na poziomie warstwy drugiej, określając format ramki zwierającej dane kontrolne FCS czy bit kontroli (Control byte). W przypadku urządzeń Cisco, ramka HDLC posiada dodatkową wartość (Type) określającą przesyłany protokół wyższej warstwy (NP. IPv4 bądź też IPv6). Pełna ramka HDLC wygląda następująco:
1 bytes 1 bytes 1 byte 2 bytes Variable 2 bytes
Flag Address Control Type (Only Cisco) Data FCS

Budowa nagłówka protokołu HDLC

Protokół HDLC powstał w czasach w których nie istniały jeszcze rutery, dlatego nie posiada on wielu funkcji zawartych w nowszym protokole PPP.

Point to Point Protocol

#  Konfiguracja protokołu PPP została opisana w artykule: Konfiguracja PPP.

Podstawowe pojęcia dotyczące protokołu PPP

  • Protokół PPP powstał w latach 90 ubiegłego wieku, tym samym jest młodszy od swojego poprzednika HDLC. Zawiera wiele udoskonaleń takich jak autentykację, kompresję czy możliwość tworzenia mulit-linków.
  • Protokół PPP posiada następujące cechy oraz funkcje:
    • Definiuje nagłówek warstwy drugiej, dzięki czemu jest w stanie przesyłać dane poprzez połączenia serialowe.
    • Wspiera zarówno połączenia synchroniczne jak i asynchroniczne (Synchronous and Asynchronous).
    • Posiada wbudowane pole Type tym samym może wspierać różne protokoły warstwy trzeciej.
    • Posiada wbudowane mechanizmy autentykacji użytkowników, takie jak protokół: PAP (Password Authentication Protocol) czy CHAP (Challenge Handshake Authentication Protocol).

Bodowa protokołu PPP

Protokół PPP do funkcjonowania nie wymaga adresu IP.
  • Protokół PPP składa się z trzech warstw:
    • Pierwszej opartej na protokole HDLC (High-Level Data Link Control), wykorzystywanym do enkapsulacji połączenia PPP (Obecnie wykorzystywaną przez Cisco wersją protokołu HDLC jest protokół cHDLC).
    • Drugiej wykorzystującej protokół LCP (Link Control Protocol), przeznaczony do obsługiwania warstwy drugiej.
    • Trzeciej wykorzystującej protokół NCP (Network Control Protocol), odpowiedzialny z integracje z innymi protokołami warstw wyższych (Np. IPv4 czy IPv6).
  • LCP (Link Control Protocol) – Testuje, konfiguruje oraz nawiązuje połączenie protokołu PPP. W pierwszym etapie przed nawiązaniem komunikacji, urządzenia wysyłają wiadomości LCP w celu zbadania tożsamości sąsiedniego rutera a tym samym sprawdzenia czy mogą one nawiązać ze sobą połączenie. Proces weryfikacji wiadomości LCP dotyczy ustawień limitów związanych z dopuszczalną wielkością pakietu czy występujących w nim błędów. Po zaakceptowaniu odebranej wiadomości LCP połączenie PPP może być nawiązane.
  • NCP (Network Control Protocol) – Umożliwia integrację protokołu PPP z innymi protokołami tworząc instancje PPP Control Protocol (CP), takie jak: IPCP dla protokołu IPv4, IPv6CP dla protokołu IPv6 czy CDPCP dla protokołu CDP.
1 bytes 1 bytes 1 bytes 2 bytes Variable 2 bytes
Flag Address Control Type Data FCS

Budowa nagłówka protokołu PPP

Funkcje protokołu PPP

  • Loop Link Detection (Magic Number) – Umożliwia wykrycie oraz zapobiega powstawaniu pętli sieciowych. Każdy z uczestników komunikacji systematycznie wysyła unikalną liczbę, jeśli odebrana ramka PPP będzie zawierała taką samą wartość, oznaczać to będzie że w sieci istnieje pętla sieciowa.
  • Error Detection (Link-Quality Monitoring LQM) – Blokuje interfejs, który przekroczył próg błędnie nadanych ramek, co umożliwia znalezienie lepszej jak i mniej awaryjnej drogi prowadzącej do celu.
  • Multilink Support (Multilink PPP) – Umożliwia równomierne obciążenie ruchu PPP na wielu interfejsach serialowych.
  • Authentication (PAP and CHAP) – Uwierzytelnia strony komunikacji za pomocą loginu jak i hasła użytkownika.

Uwierzytelnianie protokołu PPP

Uwierzytelnianie protokołu PPP – PAP

  • Protokół PAP umożliwia obopólne uwierzytelnianie stron komunikacji, za pomocą hasła wysyłanego w postaci czystego tekstu (Plain text), tym samym jest to protokół znacznie mniej bezpieczny od protokół CHAP.
  • Protokół PAP wysyła nazwę użytkownika w procesie uwierzytelniania.
  • Proces nawiązywania komunikacji połączenia PPP z włączonym uwierzytelnianiem PAP wygląda następująco:
    • Urządzenie pierwsze (Uwierzytelniane) wysyła swój login wraz z hasłem.
    • Urządzenie drugie (Uwierzytelniające) potwierdza otrzymanie danych, akceptując lub odrzucając połączenie.
Protokół PAP może być wykorzystywany do autentykacji użytkowników końcowych PPP, z użyciem serwera TACACS+.

Uwierzytelnianie protokołu PPP – CHAP

  • Protokół CHAP w celu autentykacji stron komunikacji wykorzystuje hasło haszowane algorytmem MD5.
  • Proces nawiązywania komunikacji połączenia PPP z włączonym uwierzytelnianiem PAP wygląda następująco:
    • Urządzenie pierwsze (Uwierzytelniające) wysyła wiadomość „Challenge” z prośbą o odpowiedź drugiej strony.
    • Urządzenie drugie (Uwierzytelniane) wysyła swój login wraz z hasłem zahaszowanym algorytmem MD5.
    • Urządzenie pierwsze (Uwierzytelniające) potwierdza otrzymanie danych, akceptując lub odrzucając połączenie.
  • MSCHAPv2  – Umożliwia zmianę przedawnionego hasła oraz wzajemną autentykację urządzeń.
Po nadaniu wiadomości „Challenge”, urządzenie uwierzytelniające generuje a następnie wysyła losową liczbę. Po odebraniu wiadomości urządzenie uwierzytelniane odsyła zahaszowane hasło wraz z odebraną liczbą.

Porównanie protokołu PAP do CHAP

  • Protokół CHAP:
    • Generuje unikalną wartość String, względem każdej transmisji.
    • Wspiera ponowne uwierzytelnianie.
  • Protokół PAP:
    • Zapewnia minimalny poziom bezpieczeństwa.
    • Wymaga jedynie loginu oraz hasła.

Multilink PPP (MLPPP)

  • Protokół MLPPP może być wykorzystany w celu zapewnienia redundancji jak i równomiernego obciążenia ruchu sieciowego, pomiędzy wieloma interfejsami serialowymi.
  • Protokół MLPPP agreguje (Scala) dwa lub więcej interfejsów serialowych na poziomie warstwy drugiej. Automatycznie tworząc nowy wirtualny interfejs, do którego przypisana zostaje konfiguracja warstwy trzeciej. Tym samym względem warstwy drugiej istnieją dwa niezależna połączenia, natomiast względem warstwy trzeciej istnieje tylko jeden link.
  • Na poziomie warstwy drugiej protokół MLPPP dzieli ramkę na części, w ilości aktywnych interfejsów serialowych, należących do jednej grupy. A następnie przesyła podzielone dane, oznaczając je specjalnym nagłówkiem protokołu PPP.

Pozostałe tematy związane z protokołem PPP oraz PPPoE

PDFPRINT

Robert T Kucharski

Cisco Network Engineer in GPW.

Dodaj komentarz