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学霸笔记 | HDLC和PPP协议实验
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Ppp和hdlc
串行链路常用的协议有ppp和hdlc，其中hdlc为思科私有协议，但是现在华为也都支持，hdlc协议报文简单，但无法支持认证，ppp可以支持认证。

实验目的
使用hdlc和ppp模式配置串行链路，观察两种协议报文以及ppp认证过程

实验拓扑

实验步骤
一、hdlc协议
1、修改两台路由器 互联接口封装协议为hdlc，抓包观察hdlc数据包特点。

配置命令：
AR1
interface Serial1/0/0
link-protocol hdlc
p add 10.0.12.1 30
AR2
nterface Serial1/0/0
link-protocol hdlc
ip address 10.0.12.2 255.255.255.252

2、抓包分析hdlc协议报文

Hdlc原为思科私有协议，该协议有三种帧类型，分别为信息帧、监控帧、无编号帧（但抓包里没有看到！！！）通过抓包可以看到默认情况下每10秒中发送一次keepalive报文，该报文中还包含了outgoing seq和returned seq。

3、一端配置为借用loopback接口地址方式：
interface Serial1/0/0
link-protocol hdlc
ip address unnumbered interface LoopBack0

配置使用dis ip inter bri  可以看到此接口ip地址与loopback0 的接口地址相同，但是使用此地址ping 10.0.12.2 无法ping通。使用手工方式配置可以ping通，不知道是不是模拟器有bug，需进一步验证。

二、ppp协议
1、修改两个路由器使用ppp协议封装，抓包观察ppp协议基本格式.

AR1配置：
interface Serial1/0/0
link-protocol ppp
ip address 10.0.12.1 255.255.255.252
AR2配置：
interface Serial1/0/0
link-protocol ppp
ip address 10.0.12.2 255.255.255.252

抓包如下：

从抓包可以看到ppp链路协商建立的两个阶段，第一个阶段为lCP阶段，主要协商链路控制的参数，LCP阶段双发发送config request报文，收到对方config request报文后回复config ACK报文，其中request报文如下：

从抓包可以看出config request报文中包含address、control、protocol、code、identifier、length、option等参数，在这些参数中重点为option参数，里边包含了mru为1500（华为串行链路默认为1500与以太网mtu保持一致）还有随机魔术字，通过对比报文可以发现，在回复config ACK报文中的魔术字与收到的request中魔术字相同。另外config request报文中code值为0X01，config ACK中code值为0X02.

2、分析第二阶段IPCP交互报文

IPCP协商与LCP协商类似，都发送请求包回复确认包，与LCP最大的不同是option选项中没有MRU和魔术字，改为了本端的ip地址，在串行链路中数据封装与以太中不同，不使用mac地址因而也就没有了arp，因此通过此中方式可以获取到对端的IP地址，正因此原理，在ppp链路上两端配置IP地址可以不在同一网段同样可以通信。可以尝试将AR1的ip地址配置为192.168.0.1/30，测试效果如下：

协商稳定后两个路由器会以10秒为周期发送echo request和echo reply， 并且周期稳定后魔术字不变，使用同一个魔术字。

3、配置ppp认证，ppp有pap和chap两种认证 类型，其中pap为明文认证，chap为md5认证，首先使用pap验证，配置如下：

[AR1-aaa]local-user huawei password cipher Huawei@123
[AR1-aaa]local-user huawei service-type ppp
[AR1]interface Serial 1/0/0
[AR1-Serial1/0/0]ppp authentication-mode pap
配置后将接口shutdown再undo shut，观察抓取报文如下：

通过报文可以看出，AR1配置了认证后config request的option选择中会有认证相关的信息，由于AR2未配置认证，所以回复了rejected报文，此时rejected报文的option选项中只包含了认证相关部分，意思说明此部分参数我不识别。同时AR1也回复了config ACK报文，AR1在回复ACK报文时与之前无差别。其实从此时报文中还可以发现有IPCP的报文，说明AR2未配置认证但收到了ACK报文进入到了IPCP的交互。

4、将AR2 的串行接口配置pap认证，之后将端口shut和undo shut观察报文交互情况如下：
[AR2-Serial1/0/0]ppp pap local-user huawei password cipher Huawei@123

通过抓包发现配置了pap认证后只是第一阶段LCP交互报文的option选项中增加了4个字节的认证信息，其它没有变。并且在双方发送和回复报文后又增加了一个认证的请求和确认，同时在认证请求报文中可以看到用户名密码，因此pap认证方式不够太安全。

5、将ppp认证方式改为chap认证方式，配置如下：
[AR1-Serial1/0/0]ppp authentication-mode chap
[AR2-Serial1/0/0]ppp chap user huawei
[AR2-Serial1/0/0]ppp chap password cipher Huawei@123

通过抓包可以看到，在LCP协商完成后会有chap协商的内容，首先认证方AR1会以name、identifier id和随机数发过去，AR2在回复中同样有name和hash后的随机数，AR1收到对比正确后回复了ack报文。相比pap明文认证方式，chap认证使用了md5进行hash，这种方式更加安全，交互报文比pap多一次。

在操作过程中将端口shutdown后从抓包软件中发现还会触发发送termination request和terminal ack报文，此报文应该是用来主动断开连接的。
另外在配置了认证后ping测试产生的icmp报文还是可以获取，因此ppp认证只是对于建立链路生效，后边传输数据还是明文（默认不添加其它配置）。

实验总结
1、hdlc协议原为思科私有协议，现在华为设备也支持，hdlc协议报文简单，但是无法加密。

2、ppp协议分为两个阶段，分别为lcp和ncp阶段，lcp为链路控制协议，用来建立拆除ppp数据链路，NCP阶段为网络层控制协议，用于对不同的网络层协议进行连接建立和参数协商，最重要的是option选项中会有自己端口IP地址，此阶段完成了以太网中arp的工作。

3、ppp协议有两种认证方式，分别为pap和chap，最大区别为pap为明文方式，而chap为密文，相比更加安全。ppp的认证方需要在aaa中添加用于ppp认证的账号和密码，并且在接口下开启认证方式。而被认证方不需要在aaa中配置，只在接口中配置相应的账号和密码即可。

4、ppp认证只用户ppp链路建立使用，一旦建立完成后期数据还是明文方式，通过抓包还可以看到相应的信息。

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