[计算机]ppp协议分析

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1、什么是 PPPPPP（ Point-to-Point Protocol 点 到 点 协 议 ） 是 为 在 同 等 单 元 之 间 传输 数 据 包 这 样 的 简 单 链 路 设 计 的 链 路 层 协 议 。 这 种 链 路 提 供 全 双 工 操 作 ， 并按 照 顺 序 传 递 数 据 包 。 设 计 目 的 主 要 是 用 来 通 过 拨 号 或 专 线 方 式 建 立 点 对 点连 接 发 送 数 据 ， 使 其 成 为 各 种 主 机 、 网 桥 和 路 由 器 之 间 简 单 连 接 的 一 种 共 通的 解 决 方 案 。PPP 最初设计是为两个对等节点之间的 IP 流量传输

2、提供一种封装协议。在 TCP-IP 协议集中它是一种用来同步调制连接的数据链路层协议（OSI 模式中的第二层），替代了原来非标准的第二层协议，即 SLIP。除了 IP 以外 PPP 还可以携带其它协议，包括 DECnet 和 Novell 的 Internet 网包交换（IPX）。PPP 是 一 种 多 协 议 成 帧 机 制 ， 它 适 合 于 调 制 解 调 器 、 HDLC 位 序 列 线 路 、SONET 和 其 它 的 物 理 层 上 使 用 。 它 支 持 错 误 检 测 、 选 项 协 商 、 头 部 压 缩 以 及使 用 HDLC 类 型 帧 格 式 （ 可 选 ） 的 可 靠

3、 传 输 。 PPP 有以下三大成就：1明确地划分出一帧的尾部和下一帧的头部的成帧方式。这种帧格式也处理错误检测工作。2当线路不再需要时，挑出这些线路，测试它们，商议选择，并仔细地再次释放链路控制协议。这个协议被称为链路控制协议LCP（link control protocol）。3用独立于所使用的网络层协议的方法来商议使用网络层的哪些选项。对于每个所支持的网络层来说，所选择的方法有不同的网络控制协议NCP（network control protocol）。PPP 帧不仅能通过拨号电话线发送出去，而且还能通过SONET 或真正面向位的HDLC线路（即路由器与路由器相连）发送出去。PPP的结构

4、PPP 帧格式以 HDLC 帧格式为基础，做了很少的改动。二者的主要区别是：PPP 是面向字符的，而 HDLC 是面向位的。PPP 在点到点串行线路上使用字符填充技术。所以，所有的帧的大小都是字节的整数倍。图中给出了 PPP 的帧格式。 标志字段 地址字段 控制字段 协议 信息部 分 FCS 标志字段 图 1标识字段：PPP 帧是以标准 HDLC 标志字节（01111110）开始和结束的。 地址字段：缺省情况下，被固定设成二进制数 11111111，因为点到点线路的一个方向上只有一个接收方。控制字段：缺省情况下，被固定设成二进制数 00000011。 因为缺省情况下，地址字段、控制字段总是常数

5、。因此，这两部分实际可以省略不要（需要通过 LCP 进行协商）。协议字段：用来标明后面携带的是什么类型的数据。其缺省大小为 2 个字节。但如果是 LCP 包，则可以是 1 字节。 数据字段：其长度可变，缺省最大长度为 1500 字节。 校验和字段：通常情况下是2个字节，但也可以是4字节。可以看出，每 个 帧 头 尾 是 一 个 值 为 0x7e 的 标 记 字 节 。 其 后 为 地 址 字 节 值为 0xff， 再 后 为 控 制 字 节 ， 值 为 0x03。 其 后 为 协 议 区 域 ， 与 以 太 网 的 类 型区 域 功 能 相 似 。 值 0x0021 表 示 信 息 区 域 是

6、 个 IP 数 据 报 ， 值 0xc021 表 示 信息 区 域 是 链 路 控 制 数 据 ， 值 0x8021 是 网 络 控 制 数 据 。 CRC 区 域 （ 或 FCS，帧 校 验 序 列 ） 是 个 循 环 冗 余 校 验 ， 检 测 帧 中 的 错 误 。值 0x7e 是 标 示 特 征 ， PPP 需 要 转 义 这 个 字 节 ， 当 其 出 现 在 信 息 区 域 。 在同 步 链 路 中 ， 一 个 叫 做 比 特 填 充 的 硬 件 实 现 此 功 能 。 在 非 同 步 链 路 中 ， 特 殊字 节 7d 用 于 转 义 字 符 。 无 论 此 转 义 特 征 是

7、否 在 PPP 帧 中 出 现 ， 下 一 个 帧 中的 字 符 有 如 下 的 第 六 个 比 特 的 补 充 ： 0x7e 被 0x7d 和 0x5e 两 个 字 节 替 代 。这 是 转 义 标 示 字 节 。 字 节 0x7d 被 0x7d、 0x5d 2 个 字 节 替 代 。一 个 值 低 于 0x20 的 字 节 （ ASCII 控 制 字 符 ） 也 要 转 义 。 例 如 ， 字 节0x01 被 2 个 字 节 0x7d 和 0x21 替 代 。 这 么 做 的 原 因 是 阻 止 这 些 字 节 出 现ASCII 控 制 字 符 到 任 何 主 机 上 的 串 行 驱 动

8、器 ， 或 到 猫 ， 有 时 会 特 殊 的 翻 译 这些 控 制 字 符 。 也 可 以 是 链 路 控 制 协 议 区 别 这 些 ， 总 之 ， 这 32 个 值 必 须 被 转义 。PPP主要由以下几部分组成封装：一种封装多协议数据报的方法。PPP 封装提供了不同网络层协议同时在同一链路传输的多路复用技术。PPP 封装精心设计，能保持对大多数常用硬件的兼容性，克服了 SLIP 不足之处的一种多用途、点到点协议，它提供的WAN 数据链接封装服务类似于 LAN 所提供的封闭服务。所以，PPP 不仅仅提供帧定界，而且提供协议标识和位级完整性检查服务。 链路控制协议：一种扩展链路控制协议，用

9、于建立、配置、测试和管理数据链路连接。 网络控制协议：协商该链路上所传输的数据包格式与类型，建立、配置不同的网络层协议。 配置：使用链路控制协议的简单和自制机制。该机制也应用于其它控制协议，例如：网络控制协议（NCP）。 为了建立点对点链路通信，PPP 链路的每一端，必须首先发送 LCP 包以便设定和测试数据链路。在链路建立，LCP 所需的可选功能被选定之后，PPP 必须发送 NCP 包以便选择和设定一个或更多的网络层协议。一旦每个被选择的网络层协议都被设定好了，来自每个网络层协议的数据报就能在链路上发送了。 链路将保持通信设定不变，直到有 LCP 和 NCP 数据包关闭链路，或者是发生一些外

10、部事件的时候（如，休止状态的定时器期满或者网络管理员干涉）。应用：假设同样是在 Windows 98，并且已经创建好“拨号连接”。那么可以通过下面的方法来设置 PPP 协议：首先，打开“拨号连接”属性，同样选择“服务器类型”选项卡；然后，选择默认的“PPP：Internet，Windows NT Server，Windows 98”，在高级选项中可以设置该协议其它功能选项；最后，单击“确定”按钮即可。 PPP 工作流程： PPP 协 议 中 提 供 了 一 整 套 方 案 来 解 决 链 路 建 立 、 维 护 、 拆 除 、 上 层 协 议 协商 、 认 证 等 问 题 。 PPP 协 议

11、包 含 这 样 几 个 部 分 ： 链 路 控 制 协 议 LCP（ Link Control Protocol） ； 网 络 控 制 协 议 NCP（ Network Control Protocol） ；认 证 协 议 ， 最 常 用 的 包 括 口 令 验 证 协 议 PAP（ Password Authentication Protocol） 和 挑 战 握 手 验 证 协 议 CHAP（ Challenge-Handshake Authentication Protocol） 。LCP 负 责 创 建 ， 维 护 或 终 止 一 次 物 理 连 接 。 NCP 是 一 族 协 议 ，

12、 负 责 解 决物 理 连 接 上 运 行 什 么 网 络 协 议 ， 以 及 解 决 上 层 网 络 协 议 发 生 的 问 题 。下 面 介 绍 PPP 链 路 建 立 的 过 程 ：一 个 典 型 的 链 路 建 立 过 程 分 为 三 个 阶 段 ： 创 建 阶 段 、 认 证 阶 段 和 网 络 协商 阶 段 。阶 段 1： 创 建 PPP 链 路 。 LCP 负 责 创 建 链 路 。 在 这 个 阶 段 ， 将 对 基 本 的通 讯 方 式 进 行 选 择 。 链 路 两 端 设 备 通 过 LCP 向 对 方 发 送 配 置 信 息 报 文（ Configure Packets

13、） 。 一 旦 一 个 配 置 成 功 信 息 包 （ Configure-Ack packet） 被 发 送 且 被 接 收 ， 就 完 成 了 交 换 ， 进 入 了 LCP 开 启 状 态 。应 当 注 意 ， 在 链 路 创 建 阶 段 ， 只 是 对 验 证 协 议 进 行 选 择 ， 用 户 验 证 将 在第 2 阶 段 实 现 。阶 段 2： 用 户 验 证 。 在 这 个 阶 段 ， 客 户 端 会 将 自 己 的 身 份 发 送 给 远 端 的接 入 服 务 器 。 该 阶 段 使 用 一 种 安 全 验 证 方 式 避 免 第 三 方 窃 取 数 据 或 冒 充 远 程客

14、户 接 管 与 客 户 端 的 连 接 。 在 认 证 完 成 之 前 ， 禁 止 从 认 证 阶 段 前 进 到 网 络 层协 议 阶 段 。 如 果 认 证 失 败 ， 认 证 者 应 该 跃 迁 到 链 路 终 止 阶 段 。在 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packets 是 被 允 许 的 。 在 该 阶 段 里 接 收 到 的 其 他 的 packets 必 须 被 静 静 的丢 弃 。阶 段 3： 调 用 网 络 层 协 议 。 认 证 阶 段 完 成 之 后 ， PPP 将 调 用 在 链 路 创 建阶 段 （ 阶 段 1） 选 定 的 各 种 网 络 控 制 协 议 （ NCP） 。 选 定 的 NCP 解 决 PPP 链路 之 上 的 高 层 协 议 问 题 ， 例 如 ， 在 该 阶 段 IP 控 制 协 议 （ IPCP） 可 以 向 拨 入用 户 分 配 动 态 地 址 。这 样 ， 经 过 三 个 阶 段 以 后 ， 一 条 完 整 的 PPP 链 路 就 建 立 起 来 了 。