交换和路由第12章建立ISDN连接.docx
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交换和路由第12章建立ISDN连接
第十二章建立ISDN连接
øISDN的组件
øISDN的主要用途
øISDN的配置
øDDR的优点
ø怎样配置DDR
怎样学习本章：
ISDN作为网络接入方式之一，是每个网络工程师必须了解的。
虽然现在很多环境都选择了其他更具有优势的网络接入方式，但目前ISDN在很多领域仍是主要接入方式，因此了解ISDN的接入、优缺点、配置仍是是必须的，同时ISDN知识也是CISCO认证考试必须的环节。
本章主要介绍ISDN的概念、组建、接口、配置以及根据ISDN衍生的DDR等。
学习本章，特别需要注意ISDN组件、接口和参考点。
这是职业认证中经常考的内容。
此外作为一个网络工程师，在实际工作中也会经常碰到一些网络环境需要配置DDR。
12.1、ISDN概述
ISDN是综合业务数字网（integratedservicesdigitalnetwork）的缩写，由一组标准组成。
这组标准定义的数字框架，可通过公用电话交换网（PSTN）为客户端设备提供综合的语音和数字服务。
ISDN标准为端到端数字连接定义了硬件规程和建立呼叫的方案。
在使用ISDN之前，大多数电话公司在其内部使用数字网络，但却使用模拟线路建立从其内部网络到实际用户之间的本地访问环路。
利用ISDN建立到本地的数字连接有如下优点：
●能够承载各种数据流量。
ISDN可提供对视频、语音、包交换等数字实体的访问，还可提供对丰富的电话网络服务的访问。
●由于使用带外信令，ISDN的呼叫建立时间比调制调解器连接短得多。
例如，通常可以在1秒钟之内建立并完成ISDN呼叫。
●利用承载信道服务可以获得更快的数据传输率，每个信道64kbps。
而利用普通的调制调解器只能获得28.8kbps到56kbps的速率。
如果使用多个B信道，ISDN还可以为用户提供更大的广域网带宽。
例如，两个B信道可提供128kbps的带宽，这远远大于北美的56kbps租用线路或世界其他大部分地区的64kbps租用线路的带宽。
图12.1.1给出了ISDN技术的各种应用。
图12.1.1
虽然ISDN很快成为了使用远程连接的应用程序、访问INTERNET及WWW网应用的首选连接方式，但在这些大量涌现的应用出现之前，大多数美国人都认为ISDN是一种有问题的解决方案。
建立ISDN标准的工作开始于20世纪60年代末期。
1984年发布了一整套ISDN建议，这套建议由国际电话电报咨询委员会（CCITT）负责更新，该组织现已成为国际电信联盟远程通信标准委员会（ITU-T）。
ITU-T按照表12.1.1中列出的几个大的主题部分来对ISDN协议进行分组和组织。
表12.1.1ISDN的组成
问题
协议
主要例子
电话网络与ISDN
E系列
E.163——国际电话编号方案
E.164——国际ISDN寻址
ISDN的概念、特征和INTERFACE
I系列
I.100系列——概念、结构和术语接口
交换和信令
Q系列
Q.921——LAPD
Q.931——终端和交换机之间的ISDN
下面是表12.1.1中给出的ISDN协议的详细说明：
●以E开头的协议为ISDN推荐了电话网络标准。
比如，E.164协议描述的是ISDN的国际寻址。
●以I开头的协议涉及的是概念、术语和通用的方法。
I.100系列包括ISDN通用概念以及其他I系列建议的结构，I.200涉及的是ISDN的服务部分，I.300描述了网络部分，I.400描述了如何提供用户网络接口（UNI）。
●以Q开头的协议介绍了交换和信令的工作情况。
在当前的上下文环境下，术语“信令”的含义是所用的呼叫建立过程。
Q.921描述了ISDN的LAPD数据连接过程，该过程的功能类似于ISO/OSI参考模型中的第2层。
Q.931详细说明了ISO/OSI参考模型第3层的功能。
Q.931给出了从终端节点到本地ISDN交换机之间的网络层建议。
该协议给出的并不是端到端的建议。
对于不同的ISDN提供商以及不同的交换类型，可以有不同的Q.931实现，在标准化小组完成该标准之前还会研制出其他的交换机。
由于交换机的类型不是标准的，所以在配置路由器时就要指定所连接的ISDN交换机的类型。
另外，还可以利用CISCO路由器的debug命令来监视发起或终结一个ISDN呼叫时的Q.931和Q.921协议的过程。
12.1.1、ISDN组件
ISDN服务是由许多部分组成的，为了更好地配置ISDN服务，并对其故障能及时发现和诊断，有必要研究一下这些组件。
本节描述的各项内容定义了端到端ISDN的物理层和数据链路层的组成。
ISDN规定了两种标准的访问方法，如图12.1.2所示。
下面分别介绍一下。
图12.1.2
●基本速率接口（bri）：
由两个64kbps的B信道和一个16kbps的D信道组成。
大多数CISCO路由器上都提供一个标准的BRI接口。
如果路由器上有串口，则可通过一个终端适配器将其连接到BRI上。
▲BRI有时候写成2B+D形式。
一个BRI接口提供两个64kbps的B信道和一个附加的16kbps的D信令信道。
▲B信道可用于传输数字化的语音，也可用于相对高速的数据传输。
ISDN是面向电路交换的，而B信道则构成了最基本的电路交换单元。
▲D信道用来传送像呼叫建立这样的信令信息，它们可以通过用户网络接口（UNI）控制B信道上的呼叫。
D信道除了携带信令信息以外，还可以用来传送用户的低速率数据，如报警系统。
尽管许多ISDN生产厂商都宣称支持D信道特征，但具体实现效果却各不相同。
D信道中的通信量采用的是LAPD数据链路层协议，LAPD是以高级数据链路控制协议（HDLC）为基础的。
●主要速率接口（PRI）：
在北美和日本，PRI提供23个64kbps的B信道和1个64kbps的D信道。
▲在欧洲和世界其他大部分国家和地区，PRI提供23个64kbps的B信道和1个单独的D信道。
▲PRI使用一个数据服务单元/信道服务单元（DSU/CSU）与T1/E1相连。
图12.1.3给出了一次BRI呼叫的建立过程。
图12.1.3
1、从路由器到ISDN交换机之间的D信道一直处于工作状态。
当产生一个呼叫时，首先将被叫号码传送到本地ISDN交换机中。
而所有的呼叫控制功能，如呼叫建立、信令和呼叫终止都是通过D信道完成的。
2、本地交换机使用SS7信令协议建立传送通道，并将被叫号码传送到终结ISDN交换机上。
3、远端ISDN交换机利用D信道通知目的端设备。
4、这时建立起B信道的端到端连接，B信道用来传送语音或数据。
可以同时使用两个B信道。
12.1.2、ISDNCPE设备和参考点
与大多数广域网协议类似，ISDN也涉及到许多专业术语。
图12.1.4和表12.1.2详细介绍了可能遇到的各种类型的ISDN设备。
要访问ISDN网络，必须使用能完成特定功能的客户前端设备（CPE）与ISDN交换机正确相连，这些与设备和硬件有关的特定功能分别在ISDN标准中进行了定义。
这些功能描述了各参考点之间的变化过程，可以用一种硬件来支持这些功能中的一种或几种。
所以，只有了解现在可以提供的各种功能以及这些功能之间的关系，才可以选择正确的CPE设备。
表12.1.2定义了客户前端ISDN设备的各种类型以及它们的功能。
图12.1.4
表12.1.2ISDN设备类型和功能
设备类型
设备功能
TE1（终端节点1）
将路由器指定为具有原始ISDN接口的设备
NT2（网络终结2）
所有来自客户的ISDN线都将在该点聚集，并通过客户交换设备进行交换
NT1（网络终结1）
将BRI信号转换成ISDN数字线使用的格式
TE2（终端节点1）
将路由器指定为需要TA处理BRI信令的设备
TA（终端适配器）
将EIA/TIA-232、V.35及其他信令转换成BRI信令
在欧洲，NT1是一种电信部门拥有所有权的CPE设备，因此，用户购买的设备必须支持某一特定的连接。
参考点定义的是两种功能之间的连接类型，也就是说，参考点是一组定义特定设备之间连接的规范，它们根据这些设备在端到端连接中的功能而有所不同。
要将完成表12.1.2中定义的特定功能的设备连接起来，首先要保证这些设备支持特定的参考点。
因为CPE设备可支持一种或多种功能，所以在将他们与支持其他功能的设备相连时，要使用不同的参考点。
因此，标准中并没有硬件来定义接口，而是将它们称为参考点。
由于一个CPE设备，如路由器可以支持不同的参考点，而有的参考点需要附加设备，因此必须了解这些接口类型。
图12.1.4给出了参考点的位置。
下面将列出对ISDN连接的客户端有影响的那些参考点：
●R：
代表非ISDN兼容设备与终端适配器之间的连接点。
●S：
代表和NT2或客户交换设备之间的接入点。
该接口可保证在各种客户端设备之间建立起呼叫。
●T：
电器性能上与S接口相同，它代表从NT2到ISDN网络的连接。
由于S和T参考点在电器性能上是一致的，所以有些接口被标成S/T接口。
尽管它们完成的功能不同，但端口的电器性能是一致的，并可用作其中的任何一种功能。
●U：
代表NT1和由电话公司管理的ISDN网络之间的连接。
并不是所有的CISCO路由器都自带ISDN终端，同时这些接口也不可能支持同一个参考点，因此用户必须仔细检查每个路由器。
图12.1.5给出了不同类型的ISDN设备以及与它们相关的参考点。
图12.1.5
在选择一个CISCO路由器时，应遵循下列规则：
1、确定该路由器是否支持ISDNBRI。
可在该路由器的背板上查找下列内容：
●如果发现标有“BRI”的连接头，则该路由器已经具有了ISDN接口。
这种内置了ISDN接口的路由器，可以作为一个TE1，它同时包含了ISDNTA功能（该路由器可能同时具有一个内置的NT1；如果它包含U接口，则肯定包含有内置的NT1）
●如果没有发现标有“BRI”的连接头，则该路由器可以使用串行接口。
要利用这种非内置的串行接口，就必须将一台外置的TA设备连接到串行接口上来提供BRI接口功能。
2、确定NT1是由用户提供还是由服务提供商提供。
NT1的作用是将本地环路最终连接到ISDN服务商的中心局（CO）。
在美国，NT1是由客户负责的，在欧洲则由服务提供商负责。
如果一定由客户提供NT1，则必须保证所用的路由器提供U接口，否则就必须购买一个外置的NT1。
这里需要注意的是绝对不能将一个带有U接口的路由器连接到NT1上，这样会将该接口毁坏。
12.2、建立ISDN连接
ISDN服务提供商可以使用各种类型的交换机来提供ISDN服务。
各国邮电部门（PTT）或其他运营商提供的服务，随着国家或地区的不同会有很大的变化。
与调制调解器的标准类似，各种交换机的工作方式也会有一定的区别，它们都会有自己独特的一套呼叫建立需求。
因此在建立用户路由器和某个ISDN服务的连接时，首先要了解中心局（co）使用的交换机类型，并在路由器配置时指定这些信息，然后才能保证路由器进行ISDN网络层的呼叫并发送数据。
表12.2.1中给出了主要国家及这些国家的服务提供商的ISDN云中可能使用的ISDN交换机类型。
表12.2.1主要的ISDN服务提供商
国家
交换机类型
美国及加拿大
AT&T5ESS和4ESS，北方电信DMS-100
法国
VN2、VN3
日本
NTT
英国
NET3和NET5
欧洲
NET3
某些服务提供商对其交换机进行编程来模拟另一种类型的交换机。
因此，要使路由器正常工作，就必须按照所模拟的交换机来配置该路由器。
除了需要了解服务提供商所用的交换机类型以外，用户还必须知道该服务提供商分配给他的服务提供商标识符（SPID），因为有很多情况需要输入SPID，比如在配置与DMS-100交换机相连的路由器时。
SPID是一个类似电话号码的字符串，由它向用户标识在中心局的交换机。
当交换机识别了该用户后，就将用户所订的服务连接到该线路上。
通常ISDN都用在拨号互联中，并且是在每次呼叫建立过程中处理SPID。
12.2.1、启用ISDN
要配置ISDNBRI，必须完成如下两项任务：
●配置ISDN专用的命令。
●配置ISDN上使用的封装。
在使用ISDNBRI之前，必须通过定义全局或接口命令isdnswitch-type来指定与路由器相连的ISDN交换机。
下面分别给出isdnswitch-type命令的全局形式和接口形式：
Router（config）#isdnswitch-typeswitch-type
Router（config-if）#isdnswitch-typeswitch-type
对于ISDNBRI服务来说，switch-type可以取下表中列出的各个值。
表12.2.2ISDNswitch-type的选择
SWITCH-TYPE的取值
描述
Basic-5ess
AT&T基本速率交换机（USE）
Basic-dms100
NTDMS-100
Basic-ni1
NationalISDN-1
Basic-ts013
澳大利亚TS013交换机
Basic-net3
用于英国和欧洲的NET3交换机类型
Ntt
NTTISDN交换机
None
未指定特定的交换机
在安装了ISDN服务后，服务提供商将向用户提供与连接有关的信息。
这包括和所有交换机的类型相关的两个数字，称作SPID。
对于某些类型的交换机，可能需要将这两个数字加到用户的配置当中去。
例如，nationalISDN-1和DMS-100交换机就需要配置SPID，而AT&T5ESS交换机则不需要。
SPID的格式，随着ISDN交换机的类型和服务提供商特定要求的不同而有所变化。
当路由器呼叫本地ISDN交换机时，需要一个访问ISDN网络的SPID，可以使用isdnspid1和isdnspid2命令来指定它。
下面给出这些命令的语法格式：
Router（cinfig-if）#isdnspid1spid.number[ldn]
Router（cinfig-if）#isdnspid2spid.number[ldn]
其中：
●spid.number标识用户预定的服务，这个值是由ISDN服务提供商分配的。
●LDN是任选的，代表本地接入号。
想要在大多数交换机上都能使用两个B信道，就必须保证这个号码与ISDN交换机提供的被叫方信息相匹配。
12.3、配置按需拨号路由DDR
应用于各种网络服务按需拨号路由（DDR）就是ISDN服务一种非常有用的应用。
前面已经介绍了如何配置ISDN接口，下面将介绍如何配置DDR，以便在需要传送业务时建立起这种接口。
DDR包括CISCO的一组特性，利用这组特性，可以通过简单的拨号线路建立起两个或多个CISCO路由器之间的动态连接，并根据需要传送数据包和交换更新的路由信息。
DDR可以在普通老式电话服务（POTS）或ISDN网络上建立小容量的周期性的网络连接。
图12.3.1描述了DDR典型建立过程。
图12.3.1
12.3.1、DDR特点
通常，网络之间都已经通过专用的WAN线路连接起来了，DDR涉及的是那些需要通过电路交换WAN服务定期地进行网络连接的场合。
由于只是根据需要使用WAN连接，DDR可以大大降低WAN的使用费用。
DDR代表的是一个过程，当有数据要传送时，就将路由器连接到公用电话网（PSTN）或ISDN网上；当数据传送结束后，就将链路断开。
但并不是所有的WAN连接都是DDR连接，下面给出了一些应用DDR连接的场合。
●在家上班族在一天当中需要定期地连接到公司的网络中。
●作为一个用户，通常都希望利用销售商设置好的自动定货系统来订购产品。
●分公司办公室通常需要将销售交易或定货请求传送到总公司的主机中去。
●客户通常喜欢通过电子邮件寄给公司报表。
图12.3.2描述了上表列出的各种DDR连接中的前两种应用。
图12.3.2
DDR是一个非常简单的过程，其中只有那些被定义为“感兴趣”的通信量才能让路由器建立起到远程站点的链接，如图12.3.3所示。
图12.3.3
有关如何在CISCO路由器中实现DDR的基本描述，可以分为如下五个步骤：
第一步：
当有通信量到达路由器时，路由器首先查找路由选择表来判断是否有到达目的地的路由。
如果有，则发送接口就确定了。
如果该接口同时被配置为DDR了，则路由器继续查找以判断该通信量是否为“感兴趣的”。
“感兴趣的通信量”可以由系统管理员来定义，这是一些必须触发一次呼叫才能传送的通信量。
第二步：
该路由器确定下一跳的路由器，然后再从拨号映射图中查找拨号指令。
第三步：
该路由器通过检查拨号映射图，判断该接口是否已连接到远端的目的节点。
如果该接口已经连接到所要的远端目的节点，则不需拨号就可传送通信量，同时根据感兴趣的数据包来对空闲计时器复位。
如果该接口还没有连接到远方目的节点，但该路由器已经连接到DCE设备上了，如支持V.25bis拨号的调制调解器或ISDNTA，则该路由器就会通过指定的串行线或ISDN接口向DCE设备发送呼叫建立信息。
第四步：
在链路建立以后，路由器同时传送感兴趣的和不感兴趣的通信量。
其中，不感兴趣的通信量包括数据和路由更新信息，这种通信量不会将空闲计时器复位。
第五步：
当链路上没有感兴趣的通信量要传送时，就启动空闲计时器。
如果链路上没有感兴趣通信量的持续时间已经超过了空闲超时周期，就断开本次呼叫。
12.3.2、DDR配置步骤
DDR配置主要包括使路由器知道如何到达远端网络、哪些通信量能够触发链路的建立、到达对方网络所需拨的号码。
下面分几步给出这些信息的详细说明并介绍如何在路由器上进行配置。
遵循如下步骤可以配置好标准的DDR：
第一步：
定义静态路由：
即使用哪条路由可以到达目的的接点？
第二步：
指定感兴趣的通信量：
哪种通信量可以触发该链路？
第三步：
配置拨号信息：
要到达下一跳的路由器需要拨打哪个号码，以及本次呼叫使用的服务参数。
要配置标准DDR，首先要使路由器知道如何到达远端网络。
在图12.3.4所示的网络中，使用了DDR技术连接到远端站点。
图12.3.4
要传递通信量，路由器必须知道要给定的节点的路由。
如果使用动态路由协议，这种协议在每次定期更新路由时，都要通过DDR接口拨号到远程站点。
可以使用静态路由来手工配置必要的DDR路由。
下面给出了用语IP静态路由的命令：
Router（config）#iprouteprefixmask{address|interface}[distance][permanent]
在配置静态路由时一定要考虑以下各项：
●如果要使用静态路由，则在所有相关的路由器中都要定义相应的静态路由，以保证它们能够到达远端的网络。
●通过定义默认静态路由，可以减少静态路由选择表中的表项。
要配置标准DDR，还要确认哪些是感兴趣的协议包，即那些将触发DDR呼叫的协议包。
感兴趣的数据包可以由用户来确定，并且可以根据不同的条件来判断，例如，包的协议类型、包的源主机或目的主机的地址。
利用dialer-list全局命令可以指定感兴趣的通信量：
Router（config）#dialer-listdialer-groupprotocolprotocol-name{permit|deny|listaccess-list-number}
其中：
●dialer-group是标识拨号列表的号码。
●protocol-name代表感兴趣数据包所用的协议。
可以是IP、IPX、APPLETLAK、DECnet和VINES。
●permit|deny如果使用这两个选项，则分别准许或拒绝DDR所用的某个协议。
●list，如果使用，则为拨号小组指定访问权限表，访问权限表包含了识别感兴趣通信量的测试条件。
如果想要对协议选择进行更精细的控制，可以使用访问权限表来建立感兴趣的通信量的定义。
使用带访问权限表的dialer-list命令，可以更好地控制对感兴趣通信量的定义。
假如只有TELNET或简单邮件传输协议（SMTP）才能创建链路，则可以使用下面例子中的配置。
例12.3.1将TELNET和SMTP定义为感兴趣的通信量
Router（config）#dialer-list1protocoliplist101
Router（config）#access-list101denytcpanyanyeqftp
Router（config）#access-list101denytcpanyanyeqtelnet
Router（config）#access-list101permitipanyany
配置标准DDR还包括对物理接口进行配置以完成拨号功能。
具体步骤如下：
步骤一：
选择用作拨号线路的物理接口。
步骤二：
配置接口的网络地址。
例如：
Router（config-if）#ipaddressip-addressmask
步骤三：
配置封装类型。
例如，可以使用如下命令配置PPP：
Router（config-if）#encapsulationppp
另外，可以选择配置PPP认证。
如果要为该接口指定CHAP认证，则可以使用PPPauthenticationchap命令：
Router（config-if）#pppauthenticationchap
步骤四：
通过将第二步中创建的感兴趣通信量的定义连接到该接口来建立通信量定义和接口的绑定：
Router（config-if）#dialer-groupgroup-number
参数group-number指定该接口所属拨号组的序号，该序号可以是1到10中的任意一个整数，但这个数必须与dialer-listgroup–number命令中的一致。
每个接口只能有一组拨号组，但同一个拨号列表可以赋予多个接口。
例12.3.2将TELNET和SMTP定义为感兴趣的通信量
hostnameHome
!
isdnswitch-typebasic-5ess
!
interfaceBRI0
ipaddress10.1.0.1255.255.255.0
encapsulationppp
dialeridle-timeout180
dialermapip10.1.0.2nameCentral5552000
dialer-group1
nofair-queue
pppauthenticationchap
!
routerrip
network10.0.0.0
!
noipclassless
iproute10.10.0.0255.255.0.010.1.0.2
iproute10.20.0.0255.255.0.010.1.0.2
!
dialer-list1protocolippermit
配置DDR接口的一个关键参数是要确定如何连接到远程站点，图12.3.5给出了远程网络和它的电话号码。
例12.3.2
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