PPP协议基础与工作流程

article/2025/8/24 14:04:03

PPP概述

简介：
PPP是点到点链路上承载网络层数据报文的一种链路层协议，如路由器中的Serial接口链路缺省运行的协议就是PPP，当然能够允许PPP的远不止Serial这一种端口，其他例如Dialer，虚拟模板接口等都可以运行（主要是在PPPOE中运用）。

优点：
总体来说可以提供用户认证、易于扩充、并支持同/异步通信，因而活动广泛运用。可以实现PPPOE,PPPOA等多种业务，并且还可以运用与专线网络，实现企业总部与分支之间通过DDN网络进行对接。现在来分小点来说明PPP对比其他链路层协议的优势在哪里：

PPP既支持同步链路又支持异步链路，而X.25、FR等数据链路层协议仅支持同步链路，SLIP仅支持异步链路。但是现在的PPP基本都是在同步链路运行的，默认已经开启了时钟进行同步。
PPP具有良好的拓展性，例如，当需要在以太网链路上承载PPP时，PPP可以扩展为PPPOE。
提供LCP，用来建立、拆除和监控PPP数据链路。
提供各种NCP（IPCP,IPXCP等）主要是用来协商在该数据链路上所传输的数据包的格式与类型，更好的支持网络层协议。
提供认证协议CHAP（质询握手认证）、PAP（密码认证协议），主要用于网络安全方面的认证，更好的保证了网络的安全性。
无重传机制，网络开销小，速度快。

PPP包含的三个协议族：

链路控制协议族（Link Control Protocol），主管二层，主要用来建立、拆除和监控PPP数据链路。LCP可以自动检测链路环境，如是否存在环路（以太网需要STP）；协商链路参数，如最大数据包长度，使用何种认证协议（以太网需要802.1x）等等。与其他数据链路层协议相比，PPP协议的一个重要特点是可以提供认证功能，链路两端可以协商使用何种认证协议并实施认证过程，只有认证成功才会建立连接。这个此特点使PPP协议很适合被运营商用来接入分散的用户。

网络层控制协议族（Network Control Protocol），主管三层，主要用来协商在该数据链路上所传输的数据包的格式与类型。例如IPCP用于协商控制IP，IPXCP用于协商控制IPX协议等。

PPP扩展协议族主要用于提供对PPP功能的进一步支持。例如：PPP提供了用于网络安全方面的验证协议族（PAP和CHAP）。

PPP报文格式：

在这里插入图片描述
以LCP报文为例子：

Flag域
• Flag域标识一个物理帧的起始和结束，该字节为0x7E。

Address域
• Address域可以唯一标识对端。PPP协议是被运用在点对点的链路上，因此，使用PPP协议互连的两个通信设备无须知道对方的数据链路层地址。按照协议的规定将该字节填充为全1的广播地址，对于PPP协议来说，该字段无实际意义。

Control域
• 该字段默认值为0x03，表明为无序号帧，PPP默认没有采用序列号和确认来实现可靠传输。
• Address和Control域一起标识此报文为PPP报文，即PPP报文头为FF03。

Protocol域
• 协议域可用来区分PPP数据帧中信息域所承载的数据报类型。如0x0021时，表示PPP帧的信息字段是IP数据报文。不同的Protocol标识Data字段的不同含义。

• ISO标准下的协议域类型：
在这里插入图片描述
常用的几种Protocol取值：

information域：LCP、NCP、IP等协议

FCS校验位域：将每一帧中的第一个字符@到该帧中正文的最后一个ASCII 字符作“异或”运算, 并将异或的结果转换为两个ASCII码, 便得到了FCS , 它作为帧的一部分发送到接收端。接收端计算出收到的帧的FCS , 如果与发送端传送过来的FCS 不同, 可以判定通信有误。

PPP链路建立过程：

在这里插入图片描述

Dead状态表示物理层无连接，也是链路一开始的阶段。建立物理层连接后，便进入了Establish阶段，通过双方设备互相交互LCP的链路配置包完成链路层的协商，如果协商成功，则进入LCP的Open状态，进入下一步协商，否则退回到Dead状态。链路进入Open状态后，如果配置了认证（非默认），则进入Authenticate阶段进行链路认证，否则直接进入Network阶段。在Authenticate状态如果能够认证成功，则进入Network阶段，如果认证失败，则会迁移到Terminate状态。Network是网络层参数协商阶段，会为每一个网络层协议选择对应的NCP协议进行参数商定，仅当协商成功，进入NCP到达Open状态后，网络层流量才能被PPP链路承载。Terminate阶段也就是终止链路阶段，PPP链路可以在任意时间被终止，除了刚刚的认证失败的情况，LCP的链路结束包，网络管理员手动关闭链路等都会让PPP进入这个阶段。例如在LCP在交互了链路结束包后，物理层会被紧接着通告断开连接，重新回到初始的Dead状态。

注意：此处列出的是PPP的工作阶段，并非PPP的协议状态。

参考资料：华为数通培训资料