计算机网络——点对点协议PPP

文章目录

1.PPP协议特点
- 1.1PPP协议组成
2.PPP协议的帧格式
- 2.1各字段的意义
- 2.2字节填充
- 2.3零比特填充
3.PPP协议的工作状态

1.PPP协议特点

互联网用户通常要连接到某个ISP才能接入到互联网，PPP协议就是计算机和ISP通信时所使用的数据链路层协议。

1.1PPP协议组成

PPP协议有三个组成部分：

一个将IP数据报封装到串行链路的方法。PPP既支持异步链路，也支持同步链路。IP数据报就是PPP帧中的信息部分，长度受限于最大传送单元MTU的限制。
一个用来建立、配置和测试数据链路连接的链路控制协议LCP。
一套网络控制协议NCP，每一个协议支持一个网络层协议，如IP、AppleTalk等。

2.PPP协议的帧格式

2.1各字段的意义

PPP帧的首部有4个字段，尾部有2个字段。首部的第一个字段和尾部的第二个字段都是标志字段F（Flag），规定为0x7E。标志字段标志着一个帧的开始或结束。

首部的地址字段A和控制字段C至今没有进行其他定义，这两个字段实际上没有携带PPP帧的信息。
首部的第四个字段是2字节的协议字段，当其为0x0021时，PPP帧的信息字段就是IP数据报。若为0xC021，则信息字段是PPP链路控制协议LCP的数据，而0x8021表示是网络层的控制数据。
尾部中的第一个字段是使用CRC帧检验序列FCS。

2.2字节填充

当信息字段中出现和标志字段一样的比特（0x7E）组合时，要采取一些措施使其不出现在信息字段中。
PPP使用异步传输时，把转义字符定义为0x7D，使用字节填充，方法如下：

信息字段中每一个0x7E字节变成2字节序列（0x7D，0x5E）。
信息字段中每一个0x7D字节（出现和转义字符一样的比特组合）转变成2字节序列（0x7D，0x5D）。
信息字段中每一个ASCII码的控制字符（数值小于0x20的字符），在该字符前面要加入一个0x7D字节。
接收端在收到数据后进行与发送端字节填充相反的变换，就可以正确恢复出原来信息。

2.3零比特填充

PPP协议用在SONET/SDH链路时，使用同步传输，这种情况下，采用零比特填充方法实现透明传输。
发送端先扫描信息字段，发现有5个连续的1，就在后面填入一个0。接收端收到一个帧，找到F确定边界后，通过扫描发现5个连续的1，就将其后的一个0删除，还原成原来的比特流。

3.PPP协议的工作状态

当用户拨号接入ISP后，建立了从用户个人电脑到ISP的物理连接。用户个人电脑会向ISP发送一系列的链路控制协议LCP分组（封装成多个PPP帧），建立LCP连接。网络控制协议NCP给新接入的用户个人电脑分配一个临时的IP地址，这样用户个人电脑就成为互联网上一个有IP地址的主机。
用户通信完毕，NCP释放网络层连接，收回IP地址。LCP释放数据链路层连接，最后释放物理层的连接。

PPP链路起始处于链路静止状态，电脑和ISP的路由器间不存在物理连接。
电脑通过调制解调器呼叫路由器，路由器就能检测到载波信号，双方建立了物理层连接，进入链路连接状态，目的是建立链路层的LCP连接。
此时LCP开始协商一些配置选项，发送LCP的配置请求帧，即是协议字段置为LCP对应代码的PPP帧，其信息字段包含特定的配置请求。
协商结束后就建立了LCP链路，接收进入鉴别状态。这个状态只允许传送LCP协议的分组、鉴别协议的分组以及监测链路质量的分组。若鉴别身份失败，则转到链路终止状态，鉴别成功，则进入网络层协议状态。
网络层协议状态，PPP链路两端的网络控制协议NCP根据网络层的不同协议互相交换网络层特定的网络控制分组。PPP协议两端的网络层可以运行不同的网络层协议，但仍然可以使用同一个PPP协议进行通信。如果在PPP链路上运行的是IP协议，则对PPP链路的每一段配置IP协议模块时就要使用NCP中支持IP的协议——IP控制协议IPCP。
网络层配置完毕后，链路进入链路打开状态，两个PPP端点可以彼此发送分组。数据传输结束后，链路一端发出终止请求LCP分组请求终止链路连接，收到对方发来的终止确认LCP分组后，转到链路终止状态。