HCIA-PPP

一、基本概念

1、定义：PPP 协议是一种数据链路层协议，在两点之间建立直接通信连接。常用于拨号上网、宽带接入、路由器间通信等。

2、核心功能：

①链路控制：建立、配置和测试数据链路连接。

②网络层协议支持：支持 IP、IPX 等多种网络层协议。

③错误检测：通过 CRC 校验保证数据完整性

二、协议组成

2、LCP(链路控制协议)：通过交互数据报文协商对应的参数

①链路建立阶段

发送请求：客户端向对端发送Configure - Request帧，其中包含期望协商的参数，如 MRU、认证协议类型、魔术字等。

接收回应：对端收到帧后检查参数。会有以下情况：

若全部参数可接受，发Configure - Ack帧确认；

若部分参数不匹配，发Configure - Nak帧并给出建议值；

若有参数不识别，发Configure - Reject帧要求重协商。

重复协商：若收到 Configure - Nak 或 Configure - Reject 帧，客户端调整参数后重新发送 Configure - Request 帧，直至双方都发送 Configure - Ack 帧，链路参数协商完成。

②链路维护阶段

在链路正常运行过程中，双方会定期发送 LCP 帧来维持链路的连接，例如通过发送 Echo - Request 和 Echo - Reply 帧来检测链路的连通性。

③链路终止阶段

当需要终止链路时，一方会发送 Terminate - Request 帧，另一方收到后如果同意终止，会发送 Terminate - Ack 帧进行确认，然后双方关闭链路。

2、NCP(网络控制协议)：互相交互报文协议为IPCP，检测IP地址冲突，学习路由，下发地址等

①前提条件：LCP 协商成功，链路建立后，开启 NCP 协商。

②发送请求：依据不同网络层协议，发送对应的 NCP Configure - Request帧，如 IP 协议帧会包含 IP 地址分配方式。

③接收回应：

静态IP地址协商：接收方检查请求帧，能接受所有参数则发Configure-Ack报文确认；检查IP地址是否冲突。

动态IP地址协商：部分不可接受发Configure-Nak报文并提建议；下发地址。

④重复协商：若收到非Configure-Ack帧，发送方调整参数重发请求帧，直至双方确认协商成功，网络层协议开始工作。

3、认证协议及协商过程

①PAP认证----两次握手明文认证

协商阶段：在 LCP 协商中确认使用 PAP 认证。

认证过程：

• 客户端发送 Authenticate-Request帧（含明文用户名和密码）。
• 服务器验证：验证通过 → 回复Authenticate-Ack帧；
• 验证失败 → 回复 Authenticate-Nak 帧。

特点：明文传输，安全性低，适用于低风险场景。

②CHAP认证----三次握手认证

协商阶段：LCP 协商时确定是否用 CHAP 认证。

认证过程：

• 服务器发送Challenge 帧给客户端，含随机挑战值和标识符。
• 客户端用密码和挑战值哈希运算，将结果、用户名、标识符放Response帧发给服务器。
• 服务器用保存密码和原挑战值运算，结果与客户端比对，相同发Success帧，不同发 Failure 帧。

特点：加密传输，安全性高，适用于高风险场景。

三、 工作流程

1、链路建立：LCP 协商参数，确定通信规则。

2、身份认证（可选）：使用 PAP 或 CHAP 验证用户身份。

3、网络层协议配置：NCP 为特定网络层协议分配资源（如 IP 地址）。

4、数据传输：封装并传输网络层数据包。

5、链路终止：LCP 关闭连接。

四、 数据封装格式

PPP 帧结构如下：

标志位（1 字节）	地址（1 字节）	控制（1 字节）	协议（2 字节）	数据（可变）	FCS（2-4 字节）	标志位（1 字节）

1、标志位：固定为0x7E，标识帧的开始和结束。

2、协议字段：指示数据部分的协议类型（如0x0021表示 IPv4）。

3、FCS：帧校验序列，用于检测传输错误。

五、应用场景

1、拨号上网：通过电话线连接 ISP（如早期的 Modem 拨号）。

2、宽带接入：ADSL、光纤到户（FTTH）的 PPP 封装（如 PPPoE 协议）。

3、VPN 隧道：在 L2TP/IPSec 等隧道技术中封装数据。

4、路由器间通信：广域网（WAN）链路上的点对点连接。