4.2数据链路层ppp与pppoe协议

1、点对点协议 PPP 是为链路层对等实体之间传输数据帧设计的链路层协议。适用面广，为异步或同步信道建立数据链路的通用解决方案是主机、网桥和路由器通过DDN、ISDN、 PSTN、HDSL 、SONET、微波点到点链路 、卫星点到点链路等 PPP 可以和多种网络层协议协同工作。 PPP 成为因特网的正式标准， RFC 1661:The Point-to-Point Protocol (PPP) 1994年 RFC 1662:PPP in HDLC-like Framing RFC 1663:PPP Reliable Transmission RFC 1332: The PPP Internet P

2、rotocol Control Protocol (IPCP)PPP 协议设计目标（RFC1547）简单IETF首要的要求封装成帧-帧定界 透明性保证支持多种网络层协议 运行于多种类型链路 帧级的差错检测立即丢弃有差错的帧 检测连接状态监测 设置最大传送单元 支持网络层地址协商 数据压缩协商-无标准算法不要求纠错、无流量控制、不使用序号 仅支持点到点链路 仅支持全双工链路PPP 协议的三个主要组件及其功能HDLC：负责封装数据报成帧，在HDLC基础上少量的改动链路控制协议 (LCP)：网络控制协议 (NCP)：用于建立和配置各种网络层协议的一组点对点协议 PPPPPP协议由三大功能组成 如何将

3、 IP 数据报封装到串行链路在HDLC协议基础上略修改实现异步链路、比特级同步链路链路控制协议 LCP (Link Control Protocol)用于启动、检测、协商配置和关闭数据链路连接建立、配置、测试链路连接(11种) 网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)用于建立和配置各种网络层协议支持多种网络层协议：AppleTalk/DECnet/OSI L3/IPPPP 协议的帧格式例如协议字段为0 x0021时，信息字段就是IP数据报IP 数据报1211字节12不超过 1500 字节PPP 帧先发送7EFF03FACFCSF7E协议信 息 部 分首部尾部字

4、符填充法用硬件来完成比特填充 避免帧首尾之内的字节含有0 x7E将每个 0 x7D 字节转变为 2 字节序列(0 x7D, 0 x5D)将每个 0 x7E 字节转变为 2 字节序列(0 x7D, 0 x5E)每个ASCII 码的控制字符（即数值小于 0 x20 的字符） 前面要加一个0 x7D 字节 PPP 不使用序号和确认机制是基于以下考虑：在数据链路层出现差错的概率不大时，使用比较简单的 PPP 协议较为合理。即使数据链路层可靠传输，也不能够保证网络层可靠帧检验序列 FCS 字段以CRC编码支持错误检测 PPP实现无差错接受，尽力传输PPP工作流程当拨号接入ISP时，路由器侧调制解调器对拨

5、号确认，建立一条物理连接。在modem发出的载波信号被成功检出后，建立物理层连接。PC 机向路由器发送LCP 分组-配置请求帧（含最大帧长、鉴别协议等），后者响应：配置确认帧、配置否认帧、配置拒绝帧选择一些 PPP 参数，和进行网络层配置。IPCP分组给新接入的 PC机分配一个临时的 IP 地址，使 PC 机成为因特网上的一个主机。通信完毕时，NCP 释放网络层连接，收回原来分配出去的 IP 地址。接着，LCP 释放数据链路层连接。最后释放的是物理层的连接。 PPP 协议的状态图 建立失败失败NCP 配置鉴别成功通信结束载波停止检测到 载波双方协商一些选项鉴别网络打开终止静止PPP链路建立过程

6、阶段1：创建PPP链路LCP负责创建链路，选定基础通讯参数通过LCP向对方发送配置信息报文反馈配置成功报文Configure-Ack，进入LCP开启状态阶段2：用户验证客户端将自己身份发送给远端的接入服务器以安全验证方式避免窃听或冒充、接管连接认证完成之前，禁止进入网络层协议阶段若认证失败，进入链路终止阶段这一阶段里，只有链路控制协议、认证协议，和链路质量监视协议的帧是被允许的，其他帧一律无效丢弃口令验证协议（PAP）和挑战握手验证协议（CHAP）。阶段3：调用网络层协议认证成功后调用在创建链路阶段选定的网络控制协议（NCP）例如在该阶段IP控制协议可向拨入用户分配动态地址可将LCP分组分为三

7、类第一类：Link-establishment 帧，负责建立和配置链路Configure-RequestConfigure-AckConfigure-NakConfigure-Reject第二类：Link-maintenance 帧，负责管理和调试链路Code-RejectProtocol-RejectEcho-RequestEcho-ReplyDiscard-Request第三类：Link-termination 帧，负责切断链路Terminate-Request,Terminate-AckLCP帧的协议字段0 xC021代码LCP分组类型描 述1Configure-Request在打开或重

8、置PPP连接时发送该消息。Configure-Request包含一系列用于修改默认选项值的LCP选项2Configure-Ack 最近收到的Configure-Request中所有LCP选项值都可识别和接受时发送该消息。PPP对等体收到Configure-Acks时，LCP协商便完成了3Configure-Nak当所有LCP选项都可识别，但有些选项的值不可接受时发送该消息。Configure-Nak包含其值不可接受的选项及其可接受的值4Configure-Reject当LCP选项无法识别或不能接受时发送该消息。Configure-Reject包括无法识别或无法接受的选项。5Terminate-

9、Request在关闭PPP连接时可选地发送该消息6Terminate-Ack响应Terminate-Request时发送该消息7Code-Reject在LCP代码未知时发送该消息。Code-Reject消息包含其代码未知的LCP分组8Protocol-Reject当PPP帧包含未知协议ID时发送该消息。Protocol-Reject消息包含有问题的LCP分组。PPP对等体通常发送Protocol-Reject来指出它没有启用PPP NCP对应的LAN协议9Echo-Request发送该消息以测试PPP连接（可选）10Echo-Reply用于响应Echo-Request。PPP Echo-Req

10、uest和Echo-Reply11Discard-Request用于测试出站方向的链路（可选）设备之间无链路链路静止链路建立鉴别网络层协议链路打开链路终止物理链路LCP 链路已鉴别的 LCP 链路已鉴别的 LCP 链路和 NCP 链路物理层连接建立LCP 配置协商鉴别成功或无需鉴别NCP 配置协商链路故障或关闭请求LCP 链路终止鉴别失败LCP 配置协商失败什么是PPPOEPPPOE协议提供在广播式的网络（？）中多台主机连接到远端宽带服务器（BAS）。经典的以太网内部未考虑计费问题所有主机都独立初始化自已的PPP协议栈，而且通过PPP协议本身所具有的一些特点，实现在广播式网络上对用户进行计费和

11、管理（运营商为了有效管理）需要每个主机与访问集中器之间能建立唯一的点到点的会话。桥接以太网用户接入BAS的一种宽带接入手段PPPOE的发现阶段（PPPOE Discovery Stage）PPPOE的会话阶段（PPPOE Session Stage）PPP的会话过程是一样的主要区别在于在PPP的数据报文前封装了PPPOE的报文头无论是哪一个阶段的数据报文最终会被封装成以太网的帧进行传送。首先在广播式网络上寻找确定一个访问集中器AC开始和AC建立一个PPPOE会话进程，AC为该会话分配唯一的IDPPPOE的会话阶段会话阶段，PPP报文就会被填充在PPPOE的净载荷字段中被传送，双方用PPP协议来

12、交换数据报文，完成一系列PPP的过程，在这点对点的逻辑通道上进行网络层传送。第一阶段第二阶段PPPOE的会话阶段PPPOE的发现阶段第四阶段第三阶段PADS报文PADR报文PADO报文PADI报文 会话阶段的报文建立过程发现阶段之第一阶段用户计算机发起一个初始化的广播报文PADI（PPPOE Active Discovery Initiation ）报文版本类型代码会话ID长度域数据域0 x010 x01数据域长度0 x090 x0000用户侧请求的正确服务名标记主机的唯一标识发现阶段之第二阶段访问集中器回应各用户主机发送的PADI报文PADO（PPPOE Active Discovery O

13、ffer ）报文版本类型代码会话ID长度域数据域0 x010 x01数据域长度0 x070 x0000一个访问集中器名标记对PADI报文中服务名标记的确认标记结束标记发现阶段之第三阶段由用户向访问服务器发送单播的请求报文PADO（PPPOE Active Discovery Request ）报文版本类型代码会话ID长度域数据域0 x010 x01数据域长度0 x190 x0000一个服务名标记主机的唯一标识发现阶段之第四阶段访问集中器为会话分配唯一的会话IDPADS（PPPOE Active Discovery Session-confirmation ）报文版本类型代码会话ID长度域数据域

14、0 x010 x01数据域长度0 x09不满足：一个服务名错误的标记0 x0000或唯一的会话进程IDPPPOE第二阶段之会话阶段进入到点对点会话阶段，PPP报文就会被填充在PPPOE的净载荷中被传送。已建立好点对点连接的双方就采用PPP协议来交换数据报文，在这点对点的逻辑通道上进行网络层传送。会话ID一直保持不变正常情况下会话阶段的结束是由PPP协议完成，但PPPOE也定义PADT报文用于强制结束会话。 PADT报文 PPPOE Active Discovery Terminate版本域0 x01类型域0 x01代码域0 xA7会话ID（需要被终止的进程）长度域数据域（不需要标记）目的：用来

15、终止一个PPPOE会话PPPOE数据报文格式版本类型代码 会话ID长度域净载荷用来表示PPPOE数据报文中净载荷的长度填充0 x01发现阶段：TAG会话阶段：报文填充0 x01未分配会话 ID=0 x0000分配会话ID=ID0 x09：PADI；0X07：PADO；0 x19：PADR；0 x65：PADS；0 xa7：PADT PPPoE的帧格式（1）发现阶段：x8863会话阶段：x8864PPPoE的帧格式（2）PPPoE的帧格式（3）PPPoE发现阶段数据报文分类会话阶段的PPPoE数据报文格式PPPoE Discovery 阶段DSL ModemDSLAMATMSwitch ATM ISP2ISP1ISP2ERXMAC=XMAC=ADA=FFSA=AType=DiscPPPServicesPPPoE Act