PPP协议简介.doc

第一章 PPP协议简介：
1.1.1 PPP封装
PPP封装格式如下，其在链路上从左传至右
地址FF
控制03
协议8或16位
信 息
填 充
1.1.1.1 协议域
协议域是一或两个八位位组，其值标记了封装在数据包里信息域的内容为哪一个协议的数据报，最新的协议域的类型值在最近的RFC1700“Assigned Numbers”可见到，下面为其中一部分值的定义：
值（16进制） 协议名
C021 链路控制协议（LCP）
C023 口令认证协议（PAP）
C025 链路质量报告（LQR）
C223 握手认证协议（CHAP）
C02B 带宽分派控制协议（BACP）
C02D 带宽分派协议（BAP）
003D 多链路点到点协议（MP）
8021 IP控制协议（IPCP）
0021 IP
002D Van Jacobson Compressed TCP/IP
假如要开发新的协议，必须向IANA（Internet Assigned Numbers Authority）获得一个号码。
1.1.1.2 信息域
信息域为零或多个八位位组，其内容为在协议域中指定协议的数据报，信息域的最大长度（涉及填充部分，但不涉及协议域），称为最大接受单元长度（MRU），默认为1500个八位位组，但PPP协议可通过协商来拟定MRU的值。
1.1.1.3 填充域
在传输时，信息域长度也许达不到MRU值，此时，在信息域之后须加上填充域，以使信息域加填充域长度达成MRU值，各个协议须负责将填充域与真正的信息域区分开来。
1.1.2 PPP链路操作
可将PPP链路通信提成5个阶段，未通、建立、认证、连通、终止阶段。各个阶段关系如下：
1.1.2.1 未通阶段
链路最初及最终均处在该阶段，当一个外部事件指示物理层已准备好，可被链路层使用时，PPP进入链路建立阶段。
1.1.2.2 建立阶段
在该阶段，链路互换一些配置包以拟定配置数据。
1.1.2.3 认证阶段
配置拟定以后，就进入了认证阶段，在该阶段，一方规定另一方给出认证信息，以便确认对方是合法的，允许对方与本方通信。
1.1.2.4 连通阶段
认证通过以后，链路就进入连通阶段，在该阶段达成开放状态（OPENED STATE）后，上层协议可通过本链路进行通信。所需注意的是，该阶段对于每一控制协议，各自单独进行打开过程，某一控制协议OPENED，只能使该控制协议所相应的上层协议可通过本链路进行通信。
1.1.2.5 终止阶段
PPP可在任何时候终止链路，这也许由于认证失败，链路的质量规定达不到，空闲时间计数器超时，管理层规定关闭等因素引起。
1.1.3 LCP选项协商自动机
1.1.3.1 状态

状态
状态描述
0
Initial态
低层不可用（Down态），高层无Open发给信息
1
Starting态
低层不可用（Down态），高层发出Open（是Initial的Open相应态）
2
Closed态
低层可用（Up态），高层无Open发本层
3
Stopped态
低层可用（Up态），本层已收到Open，且又发出了tlf事件，或收到 Terminate_Ack事件（是Closed的Open相应态）
4
Closing态
本层发出了Terminate_Request试图终止连接，尚未收Terminate_Ack，计时器处在工作状态
5
Stopping态
是Closing的Open相应态
6
Request_Sent态
发出Configure_Request，未收到Configure_Ack，计时器处在工作状态
7
Ack_Received态
Configure_Request已发出，Configure_Ack也已收到，Configure_Ack未发出，计时器处在工作状态
8
Ack_Sent态
已发出Configure_Request和Configure_Ack，尚未收到Configure_ack，计时器处在工作状态
9
Opened态
Configure_Ack已发送，也已接受到对方发来的Configure_Ack，计时器不工作

1.1.3.2 收到事件

Event
Description
1
UP
低层指示它已准备好接受或发送数据包
2
DOWN
低层指示它已不能发送或接受数据包
3
OPEN
高层规定建立一条链路
4
CLOSE
高层指示关闭一条链路
5
TO+
计时器超时，尚有重发机会
6
TO-
计时器超时，已无重发机会
7
RCR+
收到Configure_Request，并且其配置数据是可接受的
8
RCR-
收到Configure_Request，并且其配置数据是不可接受的
9
RCA
收到Configure_Ack
10
RCN
收到Configure_Nak或收到Configure_Reject
11
RTR
收到Terminate_Request
12
RTA
收到Terminate_Ack
13
RUC
收到不能解释的包（Receive_Unknown_Code）
14
Rxj+
收到Code_Reject或Protocol_Reject，但拒绝的值可接受，不引起本链路断开
15
Rxj-
收到Code_Reject或Protocol_Reject，且其结果是严重的，使本链路断开
16
RXR
收到Echo_Request或Echo_Reply或Discard_Request

1.1.3.3 本层需做动作

1
tlu：This_Layer_Up
告知上层本层已进入Opened态
2
tld：This_Layer_Down
告知上层本层已离开Opened态
3
tls：This_Layer_started
告知上层本层已进入Staring态
4
tlf：This_Layer_Finished
告知上层本层已进入Initial态，Closed或Stopped态
5
irc：Initialize_Restart_Count
初始化重启动计数器
6
zrc：Zero_Restart_Count
将重启动计数器置零
7
scr：Send_Configure_Requset
发出配置请求
8
sca：Send_Configure_Ack
发出Configure_Ack
9
scn：Send_Configure_Nak
发出Configure_Nak或Configure_Reject
10
str：Send_Terminate_Request
发出Terminate_Request
11
sta：Send_Terminate_Ack
发出Terminate_Ack
12
scj：Send_Code_Reject
发出Code_Reject
13
ser：Send_Echo_Reply
发出Echo_Reply

1.1.3.4 状态转换图
状态
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
事件
Initial
Staring
Closed
Stopped
Closeing
Stopping
Req_sent
Ack_Rcvd
Ack_sent
Opened
Up
2
irc,ser/6
-
-
-
-
-
-
-
-
Down
-
-
0
tls/1
0
1
1
1
1
tld/1
Open
tls/1
1
icr,ser/6
3r
5r
5r
6
7
8
9r
Close
0
tlf/0
2
2
4
4
irc,str/4
irc,str/4
irc,str/4
tld,irc,
str/4
TO＋
-
-
-
-
scr/4
scr/5
scr/6
scr/6
scr8
--
TO－
-
-
-
-
tlf/2
tlf/3
tlf/3p
tlf/3p
tlf/3p
-
RCR＋
-
-
sta/2
irc,sct,
sca/8
4
5
sca/8
sca,tlu/9
sca/8
tld,scr,
sca/8
RCR－
-
-
sta/2
irc,scr,
scn/6
4
5
scr/6
scr/7
scr/6
tld,scr,
scr/6
RCA
-
-
sta/2
sta/3
4
5
irc/7
scr/6x
irc,tlu/9
tld,scr/6x
RCN
-
-
sta/2
sta/3
4
5
irc,scr/6
scr/6x
icr,scr/8
tld,scr/
6x
RTR
-
-
sta/2
sta/3
sta/4
sta/5
sta/6
sta/6
sta/6
tld,zrc,
sta/5
RTA
-
-
2
3
tlf/2
tlf/2
6
6
8
tld,scr/6
RUC
-
-
scj/2
scj/3
scj/4
scj/5
scj/6
scj/7
scj/8
scj/9
Rxj+
-
-
2
3
4
5
6
7
8
9
Rxj－
-
-
tlf/w
tlf/3
tlf/2
tlf/3
tlf/3
tlf/3
tlf/3
tld,irc,
str/5
RXR
-
-
2
3
4
5
6
7
8
scr/9
p：被动选项，等待对方发配置请求
r：重新启动选项，上层希望对一些参数重新协商
x：交叉连接，多点希望与本点相连
1.1.4 LCP包格式
共有三种类型的LCP包
链路配置包，用于建立和配置链路
（Configure_Request,Configure_Ack,Configure_Nak及Configure_Reject）
链路终止包，用于终止一条链路（Terminate_Request,Terminate_Ack）
链路维护包，用于管理和监测链路
（Code_Reject,Protlcol_Reject,Echo_Request,Echo_Reply及Discard_Request）

LCP包封装在PPP信息域中，而PPP的协议域为C021（链路控制协议）
LCP包的格式如下：
代码CODE
标记ID
长度LEN
数据DATA
一个八位位组
一个八位位组
两个八位位组
零或多个八位位组

代码：
代码域为一个八位位组，标记了LCP包的种类，最新的LCP代码值定义在最的RFC“Assigred Numbers”中，下面为一些代码值的定义：
1 Configure_Request
2 Configure_Ack
3 Configure_Nak
4 Configure_Reject
5 Terminate_Request
6 Terminate_Ack
7 Code_Reject
8 Protlcol_Reject
9 Echo_Requset
10 Echo_Reply
11 Discard_Request

标记：
标记域为一个八位位组，用于辅助匹配请求（requests）和回答（replys）假如收到一个包具有无效的标记，该包将被丢弃，而不影响LCP自动机。

长度：
长度域为二个八位位组，它表达LCP包的长度，涉及代码、标记、长度和数据四部分，该长度不能超过链路规定的MRU值，超过长度部分的八位位组被作为填充部分而忽略掉，假如长度无效（如该值大于MRU），该包将被丢弃。

数据：
数据域为零或多个八位位组，由长度域的值可知其为几个八位位组，根据代码域的不同可对数据域的数据作不同的解释。
1.1.5 LCP配置选项
LCP配置选项允许对点对点链路的默认特性作协商，修改假如在Configure_Request包中没有某配置选项，那么就采用默认的配置。
配置选项格式如下：
类型TYPE
长度LEN
数据DATA
一个八位位组
一个八位位组
零或多个八位位组

类型：
类型域为一个八位位组，指明配置选项的类型，最新的LCP选项类型值可参见最近的RFC1700“Assigned Numbers”下面为一些类型值的定义：
1 保存
2 最大接受单元长度（MRU）
3 认证协议
4 质量协议
5 魔数
6 协议域压缩
7 地址和控制域压缩

长度：
长度域为一个八位位组，指明该配置选项的长度，涉及类型、长度和数据三部分。

数据：
数据域为零或多个八位位组，包具有配置选项的具体值，数据域的格式由类型域决定，假如数据的长度超过了整个包的信息域长度时，整个包将被丢弃。

1.2 各解决进程的流程图（主流程）
1.3 PPPD_Daemon实体
PPPD是一个后台任务， 当收到网络接口的初始化请求时，PPPD_task要在ISL上完毕每一个通道的初始化，并登记异步指示回叫函数PPPCALLBACK，在通道初始化后PPPD_task完毕PPP协议协商以建立数据链路。
当数据从网络接口发向物理接口时，假如链路尚未建立，网络接口将会把数据以消息形式发向PPPD，PPPD则将数据暂存在缓冲队列中，然后启动LCP进行链路建立过程，直到链路层面向网络层OPENED以后，再启动缓冲队列数据发送。这就是支持按需拨号（Dial On Demand）的必然规定。
当数据从物理接口接受，即DISI Plus接口收到数据包后，所有递交给PPPD，由PPPD分析该数据包的信息域为哪一个协议的数据报，假如是PPP协议族的数据报，则启动相应的协议解决实体，对该数据报进行解决，假如是IP数据报，则直接递交给IP。
当PPPD收到或产生各种异常时，将直接以消息方式发送给Local_Agent任务。对于不能即时完毕的操作，也以异步信息发送方式告知Local_Agent任务。
PPPcallback(Uid uid, ULONG command, void *arg);为链路层实现的供DISI ISL调用的回叫函数，以用于指示PPPD一些重要消息，如MSG_RCVPKT，MSG_LINKUP，MSG_LINKDOWN，MSG_LINKCLOSE，或向数据库记录或向人机命令接口报告异常情况。
PPPD后台任务的解决流程如下图所示：

以下是PPPD后台任务与DISI ISL的接口流程详述：

AnalysisofPPPBasedonGPRS
ZENGGang
Abstract:OnthebasisofresearchingthePPP,thecommunicatingprocessofPPPbasedonGPRSisanalyzed,andcomponentofPPP,contentofPPP,connectingprocessofPPP,etcaredepicted.Theprocessofdatainter󰀁changebasedonPPPnegotiationisanalyzed.Agoodfoundationforfurthermakingawirelesstransmissionter󰀁minalusingPPPisprovided.Keywords:GPRS;PPP;LCP
ZENGGang:Lec.t;SchoolofInformationEngineering,WUT,Wuhan430070,China.