# 3.7 广域网

## 一、广域网概述

### 1.1 什么是广域网

**广域网（WAN, Wide Area Network）**：
- 覆盖范围广（几十到几千公里）
- 跨越城市、国家、大洲
- 使用公共网络设施
- 传输速率相对较低
- 误码率较高

### 1.2 广域网的特点

- **覆盖范围广**：跨越城市、国家
- **使用公共网络**：租用电信公司线路
- **传输速率低**：相对于局域网
- **延迟大**：距离远
- **误码率高**：传输质量差
- **成本高**：租用线路费用

### 1.3 广域网的组成

**核心部分**：
- 通信子网
- 路由器、交换机
- 通信线路

**边缘部分**：
- 用户设备
- 局域网
- 接入网络

---

## 二、广域网技术

### 2.1 PPP协议

#### PPP概述

**PPP（Point-to-Point Protocol）**：
- 点对点通信协议
- 用于拨号连接、专线连接
- 数据链路层协议

#### PPP的组成

**三个组成部分**：
1. **将IP数据报封装到串行链路的方法**
2. **链路控制协议（LCP）**：建立、配置、测试数据链路连接
3. **网络控制协议（NCP）**：配置不同的网络层协议

#### PPP的帧格式

```
| 标志 | 地址 | 控制 | 协议 | 信息 | FCS | 标志 |
| 1B  | 1B  |  1B  |  2B  | 可变 | 2B  |  1B  |
```

**标志字段（0x7E）**：
- 01111110
- 帧定界

**地址字段（0xFF）**：
- 广播地址
- PPP是点对点，不需要地址

**控制字段（0x03）**：
- 无编号帧

**协议字段**：
- 信息字段的协议类型
- 0x0021：IP数据报
- 0xC021：LCP数据
- 0x8021：NCP数据

**信息字段**：
- 数据
- 长度可变，不超过1500字节

**FCS**：
- CRC校验

#### PPP的工作过程

1. **链路建立**：
   - LCP配置协商
   - 建立链路

2. **认证（可选）**：
   - PAP或CHAP认证

3. **网络层协议配置**：
   - NCP配置
   - 分配IP地址

4. **数据传输**：
   - 传输IP数据报

5. **链路终止**：
   - 关闭链路

#### PPP的特点

**优点**：
- 简单
- 支持多种网络层协议
- 支持认证
- 支持差错检测

**缺点**：
- 不支持多点线路
- 无流量控制
- 无序号和确认机制

### 2.2 HDLC协议

#### HDLC概述

**HDLC（High-Level Data Link Control）**：
- 高级数据链路控制
- ISO标准
- 面向比特的数据链路层协议

#### HDLC的帧格式

```
| 标志 | 地址 | 控制 | 信息 | FCS | 标志 |
| 1B  | 1B  |  1B  | 可变 | 2B  |  1B  |
```

**标志字段（0x7E）**：
- 01111110
- 帧定界
- 零比特填充

**地址字段**：
- 次站地址
- 主站发送时：次站地址
- 次站发送时：自己的地址

**控制字段**：
- 帧类型

**FCS**：
- CRC校验

#### HDLC的帧类型

**信息帧（I帧）**：
- 传输数据
- N(S)：发送序号
- N(R)：接收序号
- P/F：轮询/终止位

**监控帧（S帧）**：
- 流量控制和差错控制
- RR（Receive Ready）：准备接收
- RNR（Receive Not Ready）：未准备好接收
- REJ（Reject）：拒绝
- SREJ（Selective Reject）：选择拒绝

**无编号帧（U帧）**：
- 链路建立、拆除等控制
- SNRM、SABM：建立连接
- DISC：断开连接
- UA：无编号确认
- DM：断开模式

#### HDLC的工作模式

**主站（Primary Station）**：
- 控制链路
- 发送命令

**次站（Secondary Station）**：
- 受主站控制
- 响应命令

**组合站（Combined Station）**：
- 既可作主站又可作次站

**三种配置**：
- **非平衡配置**：一个主站，一个或多个次站
- **平衡配置**：两个组合站

#### HDLC的特点

**优点**：
- 可靠传输
- 支持全双工
- 支持多点线路
- 流量控制和差错控制

**缺点**：
- 复杂
- 开销大

### 2.3 PPP与HDLC的比较

| 特性 | PPP | HDLC |
|-----|-----|------|
| 面向 | 字符 | 比特 |
| 可靠性 | 不可靠 | 可靠 |
| 序号 | 无 | 有 |
| 确认 | 无 | 有 |
| 流量控制 | 无 | 有 |
| 多点线路 | 不支持 | 支持 |
| 认证 | 支持 | 不支持 |
| 复杂度 | 简单 | 复杂 |
| 应用 | 拨号、专线 | 专用网络 |

---

## 三、广域网与局域网的比较

| 特性 | 局域网（LAN） | 广域网（WAN） |
|-----|--------------|--------------|
| 覆盖范围 | 小（几百米到几千米） | 大（几十到几千公里） |
| 传输速率 | 高（10Mbps到10Gbps） | 较低（几Mbps到几Gbps） |
| 延迟 | 小（微秒级） | 大（毫秒级） |
| 误码率 | 低（10⁻⁸到10⁻¹¹） | 较高（10⁻⁵到10⁻⁷） |
| 所有权 | 私有 | 公共或租用 |
| 成本 | 低 | 高 |
| 技术 | 以太网、WiFi | PPP、HDLC、MPLS |
| 拓扑 | 总线、星形、环形 | 网状、树形 |

---

## 四、考研重点

1. **广域网的特点和组成**
2. **PPP协议**：
   - 组成：封装方法、LCP、NCP
   - 帧格式：各字段的含义
   - 工作过程
   - 特点
3. **HDLC协议**：
   - 帧格式：各字段的含义
   - 帧类型：I帧、S帧、U帧
   - 工作模式
   - 特点
4. **PPP与HDLC的比较**
5. **广域网与局域网的比较**

---

*下一节：3.8 数据链路层设备*