网络链路层之(2)PPP协议
Author: Once Day Date: 2024年3月27日
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漫漫长路，有人对你微笑过嘛…
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参考文章:
1. 概述
ppp是一个协议集合，包罗三部分：
- 将IP数据报封装到串行链路的方法。
- 一系列的链路控制协议(Link Control Protocol,LCP)，用来建立、设置和测试数据链路毗连。
- 以及NCP（网络控制协议），每一个协议支持不同的网络层协议，如IP、OSI的网络层，DECnet，以及AppleTalk等。
PPP对物理层链路有最低要求，即必须支持双向操纵，以及异步或同步操纵。
ppp基本帧格式借用了HDLC的格式。
1999年公布的PPP over Ethernet（PPPoe）,工作在以太网中，可以把PPP帧在封装在以太网帧中。
1.1 参考RFC文档
PPP协议的相关RFC文档包罗但不限于以下几个：
- RFC 1661 - The Point-to-Point Protocol (PPP)：
这是PPP协议的紧张标准文档，描述了PPP的基本框架，包罗封装格式、链路控制协议（LCP）以及协议的工作流程。它是明白PPP如何在两个点之间传输数据包的底子。
- RFC 1662 - PPP in HDLC-like Framing：
该文档描述了PPP如何在雷同HDLC（高级数据链路控制）的帧中进行封装。它详细说明了帧的结构、透明传输和控制字符的使用方法。
- RFC 1332 - The PPP Internet Protocol Control Protocol (IPCP)：
这份文档定义了IPCP，即PPP的网络控制协议之一，用于在PPP毗连上设置和测试IP参数，比方IP地址。
- RFC 1994 - PPP Challenge Handshake Authentication Protocol (CHAP)：
CHAP为PPP提供了一种认证机制，这份RFC文档详细阐述了CHAP的工作原理和实施方式。
- RFC 1570 - PPP LCP Extensions：
此RFC提供了LCP的一些扩展，包罗对多链路聚合、回环检测和快速毗连选项的支持。
- RFC 2516 - A Method for Transmitting PPP Over Ethernet (PPPoE)：
这份文档描述了PPPoE协议，它允许将PPP帧封装在以太网帧中，常用于DSL（数字用户线）互联网毗连。
1.2 详细说明
PPP（Point-to-Point Protocol）是一种数据链路层通讯协议，旨在建立直接毗连两个网络节点的标准方法。PPP的设计初衷是为了在串行毗连上封装网络层协议，这使得它在早期的拨号和ISDN互联网接入服务中得到了广泛应用。尽管现在宽带接入技术（如DSL和光纤）已经代替了传统的拨号服务，PPP仍旧在某些宽带和VPN场景中扮演着紧张角色。
PPP提供了几个紧张的功能：
- 封装多种网络层协议：PPP可以或许封装IP、IPX等多种网络层协议，使其可以或许通过串行链路传输。
- 链路控制协议（LCP）：LCP用于建立、设置和测试数据链路毗连。它提供了协商链路选项的功能，包罗认证协议的选择、链路品格监控等。
- 认证：PPP支持多种认证机制，包罗PAP（Password Authentication Protocol）和CHAP（Challenge-Handshake Authentication Protocol），加强了毗连的安全性。
- 多协议支持：PPP定义了一种扩展的网络控制协议（NCP）框架，允许对各种网络层协议进行特定的选项协商。
一次典范的PPP会话开始于两个节点之间的物理或虚拟毗连，接着使用LCP来建立和设置数据链路。一旦LCP达成一致，认证阶段开始，节点大概需要通过PAP或CHAP等方式验证相互的身份。随后，NCP会协商网络层协议的参数，比如分配IP地址。末了，数据开始通过已设置好的链路传输。
PPP的设计使其适用于多种场景，包罗但不限于：
- 拨号网络：在拨号互联网接入时代，PPP是建立毗连的标准手段。
- VPN毗连：在某些范例的VPN实现中，PPP提供了在互联网上建立安全毗连的机制。
- 宽带接入：如PPPoE（PPP over Ethernet），在DSL互联网接入中经常使用。
由于PPP的通用性和较高的安全性，它成为其时点对点通讯的毕竟标准。即便在现代网络中，PPP的某些概念和机制仍旧被应用于新的协议和网络架构中，表现出其设计的持久影响力。
当然，随着技术的发展，PPP在某些场合已被更高效、更安全的协议所更换，但在明白网络协议和网络汗青的背景下，学习PPP依然具有紧张意义。
2. 协议格式
2.1 帧格式
- 标记字段用于帧定界，即收尾两个0x7E字符。
- 地址和控制字段来自于HDLC协议，但在PPP中由于只有一个目的地和无需提供可靠服务。因此是固定的0xFF和0x03。该字段可通过地址和控制字段压缩(ACFC)的选项来省略他们。
- 协议字段表示后面的数据范例，由于数据大概来自于网络控制协议NCP或者链路控制协议LCP以及网络层协议IP等。0x0021是IP数据报，0xC021是LCP的数据。协议字段压缩PFC可以减少长度到1字节。
- 总信息长度MRU一般不凌驾1500。
- FCS检验序列一般采用CRC-CCITT多项式：
C R C − C C I T T = X 16 + X 12 + X 5 + 1 CRC-CCITT=X^{16}+X^{12}+X^5+1 CRC−CCITT=X16+X12+X5+1
默以为16位FCS，但可以通过LCP选项启用32位FCS。
异步传输采用字节添补：
- 转义字符定义为0x7D(01111101)
- 把数据段中出现的每一个0x7E字节转变成（0x7D，0x5E）序列
- 把数据段中出现的每一个0x7D字节转变成（0x7D，0x5D）序列
- 数据段中小于0x20的字符c，则改变成（0x7D，0x20+c）序列
同步传输时使用位添补（零比特添补）：
- 即SONET/SDH链路，一连串的比特一连传输。
- 扫描整个字段，只要有5个一连的1，立即填入一个0。即不会出现一连六个1的序列，0x7E（01111110）。
2.2 LCP操纵过程
PPP协议的LCP分组：
代码字段给出了哀求或相应的操纵范例：
- 设置消息（开始基本设置，建立商定的选项）
- 终止消息（扫除一条链路）
- 回送哀求/应答消息（验证对方的操纵）
- 放弃哀求消息（用于性能测试，丢弃没有相应的分组）
- 标识和剩余时间消息（用于管理目的）
标识字段是有LCP哀求帧的发送方提供的序列号，并随每个后续消息进行递增。
长度字段给出LCP分组的字节长度，这不是PPP协议的一部分。
2.3 PPP协议工作状态
- 在辨别阶段可进行用户身份认证。
- NCP将根据网络层不同的协议进行设置，如IP协议将使用IP控制协议IPCP(IP Control Protocal)。
Once Day
也信美人终作土，不堪幽梦太匆匆......
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