点对点协议PPP

点到点数据通信

点对点协议 PPP

**PPP 协议的特点 **

• 现在全世界使用得最多的数据链路层协议是点对点协议 PPP (Point-to-Point Protocol)。
• 用户使用拨号电话线接入因特网时，一般都是使用 PPP 协议。

PPP协议使用场合

用户到ISP的链路使用PPP协议。该协议可以验证用户身份并且自动分配IP地址。

PPP 协议应满足的需求

• 简单——这是首要的要求
• 封装成帧
• 透明性
• 多种网络层协议
• 多种类型链路 （可以是光纤，双绞线等）
• 差错检测
• 检测连接状态
• 最大传送单元
• 网络层地址协商
• 数据压缩协商

PPP 协议不需要的功能

• 纠错
• 流量控制
• 序号
• 多点线路
• 半双工或单工链路

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PPP 协议的组成

• 1992 年制订了 PPP 协议。经过 1993 年和 1994 年的修订，现在的 PPP 协议已成为因特网的正式标准[RFC 1661]。

• PPP 协议有三个组成部分

  • 一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法。
  • 链路控制协议 LCP (Link Control Protocol)。建立并维护数据链路连接。
  • 网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)。 允许在点到点连接上使用多种网络层协议，如图所示：

  

  PPP 协议的帧格式

  

  • 十六进制的7E，用二进制表示为0111 1110 表示帧头；帧尾也为7E；

  • 十六进制的FF是目标地址，在点到点线路中这是固定的，（因为只有两头，一头发出，只有另一头接收一种可能）。

  • 十六进制的03也是固定的；

  • PPP 有一个 2 个字节的协议字段：标识信息部分是什么内容。（如快递外面的分类标签）

    • 当协议字段为 0x0021 时，PPP 帧的信息字段就是IP 数据报。
    • 若为 0xC021，则信息字段是 PPP 链路控制数据。
    • 若为 0x8021，则表示这是网络控制数据。
    • 若为 0xC023，则表示信息字段是安全性认真PAP。
    • 若为 0xC025，则表示信息字段是LQR。
    • 若为 0xC223，则表信息字段是安全性认证CHAP。

  • 2字节的FCS为帧检验序列。

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透明传输问题

问题：信息字段中出现了标志字段的值，可能会被误认为是“标志位”，这时应该怎么办？

• 当 PPP 用在同步传输（传输的可能是比特流）链路时，协议规定采用硬件来完成比特填充（和 HDLC 的做法一样）即零比特填充。
• 当 PPP 用在异步传输（传输的是字节）时，就使用一种特殊的字节填充法。

字节填充

• 将信息字段中出现的每一个 0x7E（即以7E结尾的数据） 字节转变成为 2 字节序列 (0x7D, 0x5E)。
• 若信息字段中出现一个 0x7D 的字节（即以7D结尾的数据）, 则将其转变成为 2 字节序列 (0x7D, 0x5D)。
• 若信息字段中出现 ASCII 码的控制字符（即数值小于 0x20 的字符），则在该字符前面要加入一个 0x7D 字节，同时将该字符的编码加以改变。

零比特填充

这样就不会产生歧义，解决了透明传输的问题。

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PPP协议不提供使用序号和确认的可靠传输

PPP 协议之所以不使用序号和确认机制是出于以下的考虑：

• 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。
• 在因特网环境下，PPP 的信息字段放入的数据是 IP 数据报。数据链路层的可靠传输并不能够保证网络层的传输也是可靠的。
• 帧检验序列 FCS 字段可保证无差错接受。

PPP协议的工作状态

• 当用户拨号接入 ISP 时，路由器的调制解调器对拨号做出确认，并建立一条物理连接。
• PC 机向路由器发送一系列的 LCP 分组（封装成多个 PPP 帧）。
• 这些分组及其响应选择一些 PPP 参数，和进行网络层配置，NCP 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。