Link layer之PPP

3.4 Point-to-Point Protocol(PPP)

它有三个组件：

一个封装上层协议的方法

Link Control Protocol（LCP）：负责链接的建立和断开。

Network Control Protocol（NCP）：负责配置不同网络层的选项。

3.4.1 PPP Operaton

数据包交互过程如下：

1、PPP首先发送LCP packets来建立连接和测试连接。

2、发起连接的一端需要进入认证阶段（该阶段是可选的）

3、然后PPP会发送NCP数据包来配置多个network layer protocols（网络层协议）

4、一旦配置完成，network-layer packets就可以在该PPP上传输了。

5、LCP负责断开PPP连接。

3.4.2 PPP frame

 

1、Flag用于定界frames，固定为“01111110”

2、Address：固定设为“11111111”

3、Control：固定为“00000011”

4、Protocol：指明上层协议，是IP or IPX，默认是16bits，可以通过LCP来协商成8bits

5、Information：最大长度默认为1500bytes

6、FCS：使用CRC，默认为16bits，通过LCP协商可扩展成32bits。重传机制由上层协议维护，如TCP。

 

Remark：PPP没有Flow Control，也没有Medium Access Control。

3.4.3 IPCP

IPCP是NCP的一种，在建立PPP连接并认证成功之后，用于配置IP protocol over PPP。

IPCP的配置项有：IP-Compression-Protocol, and IP-Address。

在IPCP的协商之后，IP packets就可以被封装在PPP中，协议号为0x0021

3.4.4 PPP Drivers

在Linux中，PPP的实现只要由2部分构成：data-plane PPP Driver and control-plane PPP daemon（PPPd）。PPP driver负责建立网络接口并传递数据包。PPPd负责认证、协商。

PPP driver由PPP generic layer和PPP channel driver构成。

在linux中有asynchronous and synchronous PPP drivers  (对应 ppp_async.c and ppp_synctty.c under the drivers/net directory)。至于到底使用同步还是异步的PPP channel driver取决于您使用的物理卡是同步还是异步。 

PPP driver所关联的I/O函数指针定义在tty_ldisc_ops 结构中。

 

Packet Transmission

要发送的packets被传送到ppp_start_xmit(）中，在该函数中，数据包被封装上PPP header，然后将数据包入队到发送队列xq中(see the ppp_file structure in ppp_generic.c )。最后，ppp_start_xmit() 调用 ppp_xmit_process()，该函数将packets出xq队列，然后调用ppp_send_frame()来处理packets，如header compression，之后，ppp_send_frame()会调用ppp_async_send()（异步） , or ppp_sync_send()（同步）来发送数据包。

 

Packet Reception

不论是同步还是异步的driver将接收的数据包发送给ppp_input()，该函数将packets加入到接收队列rq中。最后，PPPd将从/dev/ppp中读取该packets。

3.4.5 PPPOE

PPPOE就是PPP协议被ETHERNET封装。它一共有两个stages：the Discovery stage and the PPP Session stage。

Discovery stage有如下4步：

1、station会广播初始化frame，来得到AC（就是PPP的server）的mac address。

2、一些AC用mac address作为回应。

3、Station会选择一个AC，并向他发送Session-Request frame。

4、该AC生成PPPOE的session id，然后返回一个包含session id的确认帧。

 

PPP session stage跟PPP的数据交互过程相同，参见3.4.1

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