PPP协议规范

PPP协议规范1介绍PPP是为在同等单元之间传输数据包这样的简单的链路而设计的。这种链路提供全双工操作，并按照顺序传递数据包。（人们）有意让PPP为基于各种主机、网桥和路由器的简单连接提供一种共通的解决方案。封装：PPP封装提供了不同网络层协议同时通过统一链路的多路技术。精心的设计PPP封装，使其保有对常用支持硬件的兼容性。当使用默认的类HDLC帧（HDLC-likeframing）时，仅需要8个额外的字节，就可以形成封装。在带宽需要付费时，封装和帧可以减少到2或4个字节。为了支持高速的执行，默认的封装只使用简单的字段，多路分解只需要对其中的一个字段进行检验。默认的头和信息字段落在32-bit边界上，尾字节可以被填补到任意的边界。链路控制协议（LCP）：为了在一个很宽广的环境内能足够方便的使用，PPP提供了LCP。LCP用于就封装格式选项自动的达成一致，处理数据包大小的变化，探测looped-back链路和其他普通的配置错误，以及终止链路。提供的其他可选设备有：对链路中同等单元标识的认证，和当链路功能正常或链路失败时的决定。网络控制协议：点对点连接可能和当前的一族网络协议产生许多问题。例如，基于电路交换的点对点连接（比如拨号模式服务），分配和管理IP地址，即使在LAN环境中，也非常困难。这些问题由一族网络控制协议（NCP）来处理，每一个协议管理着各自的网络层协议的特殊需求。配置：有意使PPP链路很容易配置。通过设计，标准的默认值处理全部的配置。执行者可以对默认配置进行改进，它被自动的通知给其同等单元而无需操作员的干涉。最终，操作员可以明确的为链路设定选项，以便其正常工作。2PPP封装PPP封装用于消除多协议datagrams的歧义。封装需要帧同步以确定封装的开始和结束。提供帧同步的方法在参考文档中。PPP封装的概要如下所示。字段的传输从左到右。协议字段：协议字段由一个或两个字节组成。它的值标识着压缩在packet的信息字段里的datagram。字段中最有意义位（最高位）被首先传输。该字段结构与ISO3309地址字段扩充机制相一致。该字段必须是奇数：最轻意义字节的最轻意义位（最低位）必须等于1。另外，字段必须被赋值，以便最有意义字节的最轻意义位为0。收到的不符合这些规则的frames，必须被视为带有不被承认的协议。在范围0***到3***内的协议字段，标识着特殊packets的网络层协议。在范围8***到b***内的协议字段，标识着packets属于联合的（相关的）网络控制协议（NCP）。在范围4***到7***内的协议字段，用于没有相关NCP的低通信量协议。在范围c***到f***内的协议字段，标识着使用链路层控制协议（例如LCP）的packets。到目前为止，协议字段的值在最近的AssignedNumbersRFC[2]里有详细的说明。本说明书保留以下的值：Value(inhex)ProtocolName0001PaddingProtocol填料协议0003to001freserved(transparencyinefficient)保留（透明度效率低的）007dreserved(ControlEscape)保留（控制逃逸）00cfreserved(PPPNLPID)保留(PPPNLPID)00ffreserved(compressioninefficient)保留(压缩效率低的)8001to801funused（未使用）807dunused（未使用）80cfunused（未使用）80ffunused（未使用）c021LinkControlProtocol链路控制协议c023PasswordAuthenticationProtocol密码认证协议c025LinkQualityReport链路品质报告c223ChallengeHandshakeAuthenticationProtocol挑战-认证握手协议新的协议的开发者必须从theInternetAssignedNumbersAuthority(IANA),[e-mail].处获得号码。信息字段：信息字段是0或更多的字节。对于在协议字段里指定的协议，信息字段包含datagram。信息字段的最大长度，包含填料但不包含协议字段，术语叫做最大接收单元（MRU），默认值是1500字节。若经过协商同意，也可以使用其它的值作为MRU。填料：在传输的时候，信息字段会被填充若干字节以达到MRU。每个协议负责根据实际信息的大小确定填料的字节数。3PPP链路操作3-1概述为了通过点对点链路建立通信，PPP链路的每一端，必须首先发送LCPpackets以便设定和测试数据链路。在链路建立之后，peer才可以被认证。然后，PPP必须发送NCPpackets以便选择和设定一个或更多的网络层协议。一旦每个被选择的网络层协议都被设定好了，来自每个网络层协议的datagrams就能在连路上发送了。链路将保持通信设定不变，直到外在的LCP和NCP关闭链路，或者是发生一些外部事件的时候（休止状态的定时器期满或者网络管理员干涉）。3-2阶段划分框图在设定、维持和终止点对点链路的过程里，PPP链路经过几个清楚的阶段，如框图所示。这张图并没有给出所有的状态转换。3-3链路死亡（物理连接不存在）链路一定开始并结束于这个阶段。当一个外部事件（例如载波侦听或网络管理员设定）指出物理层已经准备就绪时，PPP将进入链路建立阶段。在这个阶段，LCP自动机器将处于初始状态，向链路建立阶段的转换将给LCP自动机器一个UP事件信号。执行记录：典型的，在与调制解调器断开之后，链路将自动返回这一阶段。在用硬件实现的链路里，这一阶段相当的短--仅够侦测设备的存在。3-4链路建立阶段LCP用于交换配置信息包（Configurepackets），建立连接。一旦一个配置成功信息包（Configure-Ackpacket）被发送且被接收，就完成了交换，进入了LCP开启状态。所有的配置选项都假定使用默认值，除非被配置交换所改变。有一点要注意：只有不依赖于特别的网络层协议的配置选项才倍LCP配置。在网络层协议阶段，个别的网络层协议的配置由个别的网络控制协议（NCP）来处理。在这个阶段接收的任何非LCPpackets必须被silentlydiscarded（静静的丢弃）。收到LCPConfigure-Request（LCP配置要求）能使链路从网络层协议阶段或者认证阶段返回到链路建立阶段。3-5认证阶段在一些链路上，在允许网络层协议packets交换之前，链路的一端可能需要peer去认证它。默认的，认证是不需要强制执行的。如果一次执行希望peer根据某一特定的认证协议来认证，那么它必须在链路建立阶段要求使用那个认证协议。应该尽可能在链路建立后立即进行认证。而，链路质量检查可以同时发生。在一次执行中，禁止因为交换链路质量检查packets而不确定地将认证向后推迟这一做法。在认证完成之前，禁止从认证阶段前进到网络层协议阶段。如果认证失败，认证者应该跃迁到链路终止阶段。在这一阶段里，只有链路控制协议、认证协议，和链路质量监视协议的packets是被允许的。在该阶段里接收到的其他的packets必须被静静的丢弃。执行记录：一次执行中，仅仅是因为超时或者没有应答就造成认证的失败是不应该的。认证应该允许某种再传输，只有在若干次的认证尝试失败以后，不得已的时候，才进入链路终止阶段。在执行中，哪一方拒绝了另一方的认证，哪一方就要负责开始链路终止阶段。3-6网络层协议阶段一旦PPP完成了前面的阶段，每一个网络层协议（例如IP，IPX，或AppleTalk）必须被适当的网络控制协议（NCP）分别设定。每个NCP可以随时被打开和关闭。执行记录：因为一次执行最初可能需要大力浪的时间用于链路质量检测，所以当等待peer设定NCP的时候，执行应该避免使用固定的timeouts。当一个NCP处于Opened状态时，PPP将携带相应的网络层协议packets。当相应的NCP不处于Opened状态时，任何接收到的被支持的网络层协议packets都将被静静的丢弃。执行记录：当LCP处于Opened状态时，任何不被该执行所支持的协议packets必须在Protocol-Reject里返回。只有支持的协议才被静静的丢弃。在这个阶段，链路通信量由LCP，NCP，和网络层协议packets的任意可能的联合组成。3-7链路终止阶段PPP可以在任意时间终止链路。引起链路终止的原因很多：载波丢失、认证失败、链路质量失败、空闲周期定时器期满、或者管理员关闭链路。LCP用交换Terminate（终止）packets的方法终止链路。当链路正被关闭时，PPP通知网络层协议，以便他们可以采取正确的行动。交换Terminate（终止）packets之后，执行应该通知物理层断开，以便强制链路终止，尤其当认证失败时。Terminate-Request（终止-要求）的发送者，在收到Terminate-Ack（终止-允许）后，或者在重启计数器期满后，应该断开连接。收到Terminate-Request的一方，应该等待peer去切断，在发出Terminate-Request后，至少也要经过一个Restarttime（重启时间），才允许断开。PPP应该前进到链路死亡阶段。在该阶段收到的任何非LCPpackets，必须被静静的丢弃。执行记录：LCP关闭链路就足够了，不需要每一个NCP发送一个Terminatepackets。相反，一个NCP关闭却不足以引起PPP链路的终止，即使那个NCP是当前唯一一个处于Opened状态的NCP。4自动机协商选项finite-stateautomaton（有限态自动机）由事件、动作和状态转换定义。事件包括接收外部命令，例如OpenandClose（打开和关闭）、重启定时器期满、和接收从peer来的packets。动作包括启动重启定时器和向peer传输packets。一些packets类型--Configure-Naks（设定-成功）和Configure-Rejects（设定-拒绝），或Code-Rejects（编码-拒绝）和Protocol-Rejects（协议-拒绝），或Echo-Requests（回波-要求），Echo-Replies（回波-应答）和Discard-Requests（丢弃-要求）--在自动机描述中不加以区分。从后面的描述可知，这些packets确实有着不同的功能。然而他们总是引起相同的转换。事件操作Up=lowerlayerisUptlu=This-Layer-UpDown=lowerlayerisDowntld=This-Layer-DownOpen=administrativeOpentls=This-Layer-StartedClose=administrativeClosetlf=This-Layer-FinishedTO+=Timeoutwithcounter0irc=Initialize-Restart-CountTO-=Timeoutwithcounterexpiredzrc=Zero-Restart-CountRCR+=Receive-Configure-Requestscr=Send-Configure-Request(Good)RCR-=Receive-Configure-Request(Bad)RCA=Receive-Configure-Acksca=Send-Configure-AckRCN=Receive-Configure-Nak/Rejscn=Send-Configure-Nak/RejRTR=Receive-Terminate-Requeststr=Send-Terminate-RequestRTA=Receive-Terminate-Acksta=Send-Terminate-AckRUC=Receive-Unknown-CodeRXJ+=Receive-Code-Reject(permitted)orReceiv