广域网

1. 广域网 (WAN) 概述

广域网（Wide Area Network, WAN）是指覆盖范围很广（通常跨越城市、国家甚至大洲）的计算机网络。

与局域网 (LAN) 的核心区别：
- 覆盖范围： 局域网范围小，广域网范围大。
- 通信机制： 局域网通常是广播/多点接入网络（如以太网），需要 CSMA/CD 等介质访问控制协议来解决冲突；而广域网的链路主要是点对点 (Point-to-Point) 的，即一条线路上只有两端设备， 不存在冲突问题 ，因此不需要 MAC 地址，也不需要 CSMA/CD。
- 协议层次： 局域网主要关注物理层和数据链路层；广域网除了这两层，还涉及网络层（如路由器互联）。

PPP (点对点协议) 是目前使用最广泛的数据链路层协议之一。无论你是在家拨号上网（PPPoE），还是两台路由器之间通过专线直连，底层通常都在使用 PPP 协议。

PPP 并不是一个单一的协议，而是一套协议簇。它包含了三个核心组件：

一种将 IP 数据报封装到串行链路的方法： 规定了帧的格式，支持同步（比特填充）和异步（字符填充）传输。
链路控制协议 (LCP - Link Control Protocol)： 用于建立、配置、测试和管理数据链路连接。（ 这是物理层连通后，链路层的第一步 ）。
网络控制协议 (NCP - Network Control Protocol)： 实际上是一组协议。因为 PPP 支持多种网络层协议（不只是 IP），每种网络层协议都有对应的 NCP 来进行协商和配置。对于 IPv4，最常用的是 IPCP （IP控制协议），用于为拨号用户动态分配 IP 地址。

PPP 的帧格式参考了早期的 HDLC 协议，非常简洁。

标志 (Flag)	地址 (Address)	控制 (Control)	协议 (Protocol)	信息部分 (Payload)	帧检验序列 (FCS)	标志 (Flag)
1 字节	1 字节	1 字节	2 字节	不超过 1500 字节	2 字节	1 字节
`0x7E`	`0xFF`	`0x03`	见下文	IP数据报或控制报文	CRC校验	`0x7E`

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标志字段 (Flag - 0x7E): 即 01111110，表示帧的开始和结束。
地址字段 (0xFF) 和控制字段 (0x03): 历史遗留字段，在点对点链路中实际上没有意义，固定为这两个值。
协议字段 (2字节): 非常关键，它告诉接收方“信息部分”装的是什么数据。
- 如果为 0x0021：信息部分是 IP 数据报。
- 如果为 0xC021：信息部分是 LCP 控制报文。
- 如果为 0x8021：信息部分是 NCP (IPCP) 控制报文。
- 如果为 0xC023 / 0xC223：信息部分是身份认证报文 (PAP / CHAP)。

(注：因为帧首尾标志是 0x7E，为了实现透明传输，PPP 协议在异步传输时采用 字符填充法 ，在同步传输时采用 零比特填充法 ，这正是你之前学过的组帧技术。)

建立一个 PPP 连接并不是一蹴而就的，它需要经过严密的“握手”和状态流转：

链路静止 (Link Dead): 物理层未连接，此时没有载波信号。
链路建立 (Link Establish): 物理层连接（如拨号成功）后，双方进入此阶段，开始通过 LCP 协议协商链路参数（如最大帧长、是否需要身份验证等）。
鉴别 (Authenticate): (可选阶段) 如果 LCP 协商要求身份验证，则进入此阶段。常用的鉴别协议有 PAP （明文密码，两次握手）和 CHAP （挑战握手，更安全，三次握手）。如果鉴别失败，直接跳到终止状态。
网络层协议 (Network): 鉴别成功后进入此阶段。双方通过 NCP (如 IPCP) 协商网络层参数。例如，ISP 在这个阶段为你分配一个动态公网 IP 地址。
链路打开 (Open): 协商全部完成，此时链路就可以互相传输网络层的 IP 数据报了。
链路终止 (Terminate): 当任何一端发出终止请求（LCP 报文），或者物理链路断开时，进入此阶段，随后回到静止状态。