PPP协议简述

1. 发展：

SLIP(Serial Line Internet Protocol)协议，人们不仅可以通过在计算机上安装该协议实现浏览Internet的梦想，而且还可以互连许多网络设备(如路由器与路由器的互连、路由器与主机的互连和主机与主机的互连)。

日益增长的网络需求，如何在串行点对点的链路上封装IPX、AppleTalk等网络层的协议呢？

2.简介

PPP(Point to Point Protocol, PPP)提供了一种在点对点的链路上封装多协议数据报(IP、IPX和AppleTalk)的标准方法。
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它不仅能支持IP地址的动态分配和管理；
同步(面向位的同步数据块的传送)或异步(起始位+数据位+奇偶校验位+停止位元)物理层的传输；
网络层协议的复用；
链路的配置、质量检测和纠错；
而且还支持多种配置参数选项的协商。

主要包括三个部分：
通过串行链路封装数据包的方法；
用于建立、配置和测试数据连接的链路控制协议(LCP)；
用于配置不同网络层协议的网络控制协议簇(NCPS)。

3.封装格式

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标志域（F）：
标志域为一个字节，表示数据帧的开始或结束。标志序列为16 进制 7E。它是数据
帧间隔，两个数据帧之间只要一个标志即可，两个连续的标志表示一个空数据帧。

地址域（A）:
地址域为一个内容为 16 进制 FF 的字节，该地址为广播地址，所有的终端都必须接
受并使用该地址，使用其它地址的数据帧应该被忽略。

控制域（C）：
控制域为一个字节，内容为16 进制 0x03,对于包含其它内容的数据帧应该忽略。

协议域：
0021: IP
8021: IP 控制协议
C021: 连接控制协议
C023: 密码鉴权协议 PAP
C223: 握手挑战鉴权协议

信息域：
信息域的长度是可变的，其中的内容是按协议域指定的协议封装的用户数据，信息
域的最大长度默认是1500 字节，在经过双方协商后，可以更改为其它值。

校验域（Frame Check Sequence, FCS）：
2个字节，它计算的是在没有插入任何转义符号前的地址域、控制域、协议域、信息域内的数据，不包括标志域和校验域。在发送数据时，依次计算上述内容，然后将计算后的结果放入校验域；在接收时，首先去除转义字符，然后再计算校验。在接收中计算校验时可以将校验域也计算在内，计算的结果应该是固定值 F0B8(16进制)。

4.其他补充协议

LCP协议：
为了能适应复杂多变的网络环境，PPP协议提供了一种链路控制协议来配置和测试
数据通信链路，它能用来协商PPP协议的一些配置参数选项；处理不同大小的数据帧；检测链路环路、一些链路的错误；终止一条链路。

NCP协议：
PPP的网络控制协议根据不同的网络层协议可提供一族网络控制协议，常用的有提
供给TCP/IP网络使用的IPCP网络控制协议和提供给SPX/IPX网络使用的IPXCP网络控制协议等，但最为常用的是IPCP协议，当点对点的两端进行NCP参数配置协商时，主要是用来通信双方的网络层地址。

5.PPP链路建立：

横线仅代表最终状态，不代表转移事件

a PPP协议建立点对点的通信，双端设备需发送LCP数据报文来配置链路(测试链路)。
b 双方根据LCP配置请求报文中所协商的认证配置参数选项（信息包括：通信过程中的数据包的最大长度、异步通信中的控制字符映像、协议和地址控制域压缩、鉴权协议以及链路检测协议等。）来决定链路两端设备所采用的认证方式。目前，PPP 中支持的鉴权协议包括密码鉴权协议(PAP)和挑战握手协议(CHAP)。
（LCP协议缺省，点对点通信双方不认证）
c 网络层协商,NCP配置参数选项。
d 几个配置过程全部完成后，双方就可以开始通过已建立好的链路进行网络层数据报文的传送，链路处于可用状态。
e 当任何一端收到LCP或NCP的链路关闭报文时(NCP协议无关闭链路能力要求），故关闭过程：
在LCP协商阶段或应用程序会话阶段发出；
物理层无法检测到载波或管理人员对该链路进行关闭操作，都会将该条链路断开，
最终，终止PPP会话。

6.关于LCP 协商

PPP 数据帧的协议域固定填充 0xC021，不同信息域内容通过不同协议域字段加以区分。
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代码域用来决定数据包的类型；
标识域用来确定发送和请求资料包是否匹配；
长度域表示资料包的长度，包括代码域、标识域、长度域和数据域。

链路配置报文主要包括Config-Request 、Config-Ack 、Config-Nak 和Config-Reject四种：
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7.关于鉴权协商

1、PAP-密码鉴权协议,
通过双向握手,在LCP链路建立后，被鉴权者将身份和密（明文，非绝对安全）发送给鉴权者，然后等待对方的确认信息。
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鉴权请求报文(Authenticate-Request) ，启动密码认证协议，将本地的身份标识和密码发送给对方，并等待对方应答。多次重复直到接收到对方的应答信息。

鉴权确认/鉴权否认报文(Authenticate-ACK/Authenticate-NAK) ，若接收到的鉴权请求数据帧中的用户标识和密码都合法，那么通信终端将使用鉴权确认数据帧进行确认，以通知对方已经通过了身份验证;如果接收到的信息不合法，则使用鉴权否认数据帧通知对方。在鉴权确认数据帧的数据域中可以包含一些用于显示的信息。
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2、CHAP-挑战握手鉴权协议，
三次握手协议，更具有安全性。（它只在网络上传送用户名而不传送口令，因此安全性比PAP高。）首先，鉴权过程中使用不断变化的挑战信息和身份标识，这使得攻击者很难有机会进行破解；其次，鉴权由鉴权者控制，它可以随时对对方进行身份确认。使用CHAP时，必须配合一种链表算法，目前与CHAP配合使用的算法是MD5算法。在PPP中使用CHAP必须在LCP协商时配置相应的鉴权算法给到CHAP
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挑战和应答数据帧，
用来启动CHAP。鉴权者在LCP协商后主动发送挑战信息来验证用户身份。对方在接收到挑战信息后用单向链表算法进行计算，然后将计算后的结果用应答数据帧进行应答。代码1表示挑战，代码2表示应答。
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成功和失败数据帧，
如果接收到的应答信息是正确的，那么主机使用成功数据包进行应答；反之，主机发送失败数据包并终止连接。代码3表示成功，代码4表示失败。

8.网络层NCP协商

该协议的数据报文是在网络层协议阶段被交换的，在这个阶段所需的一些配置参数选项协商完后，就可以点对点地进行网络层的通信。NCP协议主要包括IPCP（常见）、IPXCP等。
以IPCP数据帧为例：
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IPCP配置选项：

IPCP协商过程：

9.模块侧ip获取过程

模块初始化：
SIM卡良好状态检测、SIM卡网络检测、配置对应网络制式的PDP格式及发送拨号指令。
获取PPP报文
发送PPP报文请求
解析PPP报文，并进行组帧回馈
LCP报文协商：
捕获收到的PPP报文，依据协议类型，编码类型，ID编号，信息长度，配置选项等进行分析后，对捕获到的PPP报文包进行回复。例如： C0 21 7D 22 7D 21
IPCP协商
IPCP协商需要由Module方主动发起。否则，PPP将停留在LCP建立状态。