3.3 ppp協議
隨著互連網的發展，網路上出現了大量的支援tcp/ip協議的主機，這些主機中的大部分通過局域乙太網連線，其它的大部分主機則通過公共廣域網(比如x.25或公用資料網)進行連線。很少有主機通過序列鏈路建立連線，然而事實上序列鏈路是一種最古老的通訊方法，絕大多數主機都支援序列鏈路。其中的原因就是沒有乙個標準的封裝協議。點對點通訊協議（point to point protocol, ppp）就是因此而產生的。ppp提供了一種在位同步鏈路和8位非同步鏈路上封裝資料的方法，只要這些鏈路是全雙工的，即使是電路交換網或專用網路也可以應用。ppp可以支援很多硬體並且提供了用於實現透明傳輸的轉義機制，同時ppp可以支援不同的網路層協議在其上傳輸，因此ppp成為各種主機、網橋和路由器之間簡單連線的一種共通的解決方案。
ppp提供了一種通過序列點對點連線傳輸資料報的方法。它主要包括三個部分：
1．通過序列鏈路封裝資料報的方法。
2．用於建立、配置和測試資料連線的鏈路控制協議（link control protocol, lcp）。
3．用於配置不同網路層協議的網路控制協議簇（network control protocols, ncps）。
3.3.1 ppp資料幀格式
ppp協議是在高階資料鏈路控制協議（hdlc）的基礎上設計的，因此，其基本格式與hdlc相同，只是位址域和控制域已經被固定，ppp資料幀格式如表3-1:
標誌域為乙個位元組，表示資料幀的開始或結束。標誌序列為16進製制7e。它是資料幀間隔，兩個資料幀之間只要乙個標誌即可，兩個連續的標誌表示乙個空資料幀。
位址域為乙個內容為16進製制ff的位元組，該位址為廣播位址，所有的終端都必須接受並使用該位址，使用其它位址的資料幀應該被忽略。
控制域為乙個位元組，內容為16進製制0x03,對於包含其它內容的資料幀應該忽略。
0021: ip 8021: ip控制協議
c021: 連線控制協議 c023: 密碼鑑權協議pap
c223: 握手挑戰鑑權協議
資訊域的長度是可變的，其中的內容是按協議域指定的協議封裝的使用者資料，資訊域的最大長度預設是1500位元組，在經過雙方協商後，可以更改為其它值。
校驗域（frame check sequence, fcs）為2個位元組，它計算的是在沒有插入任何轉義符號前的位址域、控制域、協議域、資訊域內的資料，不包括標誌域和校驗域。在傳送資料時，依次計算上述內容，然後將計算後的結果放入校驗域；在接收時，首先去除轉義字元，然後再計算校驗。在接收中計算校驗時可以將校驗域也計算在內，計算的結果應該是固定值f0b8(16進製制)，有關該演算法的具體實現，見文獻[26]。
在鏈路空閒時間中，非同步鏈路可以傳送全1表示鏈路空閒，同步鏈路應該傳送標誌序列表示空閒。由於ppp採用起始結束標誌來表示資料幀的起始和結束，而在ppp的資訊欄位和fcs欄位都可能包含7e，這樣可能會被誤認為是開始/結束標誌，所以ppp中引入了乙個轉義序列。轉義序列包括乙個轉義字元7d，後面是原來的值與0x20異或的結果，即7e轉義為7d 5e。而傳送7d時則轉義為7d 5d。同樣，這種轉義方式還保護控制字元，比如xoff是底層驅動用來中斷序列傳輸的，為了避免引起混淆，將0x14用轉義序列7d 34傳送。預設的，0x00到0x1f之間的所有值都要轉義，不過，經過協商後可以去除部分需要轉義的值。
3.3.2撥號建立連線的過程
撥號建立連線的過程就是ppp操作的過程。為了在乙個點對點鏈路上建立通訊，通訊雙方必須傳送鏈路控制協議資料報來配置和測試鏈路。當鏈路建立後，通訊的一方可能需要進行鑑權，然後使用ncp資料報來選擇和配置網路層使用的協議。當這些過程完成後，通訊鏈路建立完畢，通訊雙方就可以開始傳送資料了。這個鏈路將一直存在直到通訊的一方傳送lcp、ncp資料報關閉鏈路或發生其它意外事故。在本節我們將介紹ppp操作過程中的各個階段，其中涉及到的協議將在下文繼續說明。在建立、維持和終止ppp連線的過程中，經歷了若干個階段，如圖3-3所示：
1. 鏈路死亡階段（物理層不存在）
連線通常開始和結束於這個階段。在鏈路死亡階段，通訊鏈路不存在。當有外部操作要啟動連線時，ppp開始進入建立階段並向lcp協議的狀態機傳送up事件。
2．鏈路建立階段
鏈路建立階段使用lcp協議協商通訊過程中所需要的配置資訊。這些資訊包括：通訊過程中的資料報的最大長度、非同步通訊中的控制字元對映、協議和位址控制域壓縮、鑑權協議以及鏈路檢測協議等。這些選項是鏈路建立階段後必須使用的。如果某些選項沒有進行協商則認為使用預設值。值得注意的是，此時協商的內容都是與網路層協議無關的選項，與網路有關的選項要在網路層協議階段使用特定的協議進行協商。當通訊的雙方都收到對方的確認資訊後，通訊鏈路建立完畢。
3. 鑑權階段
鑑權階段不是必須的，但是在很多系統都需要進行鑑權，以驗證客戶端的身份。需要鑑權的主機在鏈路建立階段傳送配置鑑權協議的選項。目前，ppp中支援的鑑權協議包括密碼鑑權協議（pap）和挑戰握手協議（chap）。如果鑑權通過則進入網路層協商階段，否則直接進入終止階段。
4. 網路層協議階段
當進入網路協議階段後，首先必須使用特定的網路配置協議進行網路層協議配置，比如如果網路層使用ip協議，則使用ip控制協議（ip control protocol, ipcp）進行網路配置，以獲得相關的網路協議資訊。當網路協議配置通過後，就可以使用網路協議進行資料傳輸了，此後ppp中攜帶的資料將是網路協議資料。
5. 終止階段
ppp可以在任何時候終止連線。終止連線採用lcp協議，當鏈路關閉時，ppp通知相應的網路層協議採取相應的行動。當通訊雙方交換終止資料報後，整個終止過程就完成了，ppp進入鏈路死亡階段。
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