计算机网络协议，PPP协议分析

一、基本特点

1.PPP协议是计算机网络体系中第二层（数据链路层）的协议

2.PPP帧格式是以HDLC帧格式为基础，做了很少的改动（区别：PPP是面向字符的，而HDLC是面向位的）

3.PPP协议使用了LCP协议和NCP协议。用LCP（链路控制协议）来建立、设定和测试数据链路连接。用NCP（网络控制协议）给不同的网络层协议建立连接以及配置它们。

二、必备特点与功能

1.简单

2.封装成帧

3.差错控制

5.流量控制

6.接入控制 ===> 实际上就是LCP链路控制协议

7.透明性 ===>发送方接受什么数据，接收方就接收什么数据

8.多种网络层协议 ===> 支持多种上层协议

9.多种类型的链路 ===> 可以支持串行、并行等等链路层协议

10.检测连接状态

11.最大传送单元

12.网络层地址协商

13.数据压缩协商

三、不需要的功能

.纠错 ===> 能够查错就行，不必具备纠错（改错）的功能

流量控制 ===> 因为是两点间的通信，所以不需要进行流量控制来实现负载均衡

·序号

·多点线路

·半双工或单工链路 ===> PPP协议是全双工

四、PPP协议的组成

1.将IP数据报封装到串行链路的方法

2.链路控制协议LCP（Link Control Protocol）

3.网络控制协议 NCP（Network Control Protocol）

五、PPP帧格式

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帧头、帧尾 ===> 各占1byte; 这两字段都是7E，也就是说7E是PPP帧的开始与结尾的标志

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地址字段（A） ===> 1byte; 该字段尚未被用到（点到点通信，不需要寻址过程），固定为 1111 1111

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控制字段（C） ===> 1byte; 该字段尚未被用到，为后续准备，固定值为 0000 0011

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协议字段 ===> 2byte; 指明该帧封装数据类型

协议字段由两个字节组成。字段中第八位必须是0，最后一位必须为1。若不符合这些规则，则被视为带有不被承认的协议

在范围“0x0***“到“0x3***“内的协议字段，标志着特殊数据包的网络层协议

在范围“0x8***·到“0xb***”内的协议字段，标志着数据包属于网络控制协议（NCP）

在范围“0x4***“到“0x7***“内的协议字段，用于没有相关NCP的低通信量协议

在范围“0xc***“到“0xf***”内的协议字段，标志着使用链路层控制协议（LCP）的包

• 0xC021链路控制协议LCP（Link control protocol）
• 0xC023密码认证协议PAP（Password authentication protocol）
• 0xC025链路品质报告Link Quality Report
• 0xC223挑战握手验证协议CHAP（Challenge handshake authentication protocol）
• 0x8021IP控制协议IPCP（Internet protocol control protocol）
• 0x0021 Internet protocol（IP）
• 0x0001填料协议（Padding Protocol）
• 0x0003~0x001F reserved（transparency inefficient）保留（透明度效率低的）
• 0x007Dreserved（Control Escape）保留（控制逃逸）
• 0x00CF reserved（PPP NLPID）保留（PPP NLPID）
• 0x00FF reserved（compression inefficient）保留（压缩效率低的）
• 0x8001~0x801F未使用
• 0x807D未使用
• 0x80CF未使用
• 0X8OFF未使用

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信息部分 ===> 数据报，长度不固定，不超过1500 byte

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FCS ===> 2byte; 使用CRC的帧检验序列FCS

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六、注意事项

我们知道，PPP协议规定，7E是PPP帧的开始及结尾标记，那么如果数据中出现7E字段，该如何呢？处理方法取决于PPP协议的传输类型——异步传输 VS 同步传输

1.当传输类型是异步传输时

异步传输：按字符传输，单位是字符，速率教慢

将转义符定义为0x7D（即01111101），并使用如下字节填充法：

（1）把信息字段中出现的每一个0x7E字节转变成为2字节序列（0×7D，0x5E）

（2）若信息字段中出现一个0x7D的字节（即出现了和转义字符一样的比特组合），则把0x7D转变成为2字节序列（0x7D，0x5D）

（3）若信息字段中出现ASCII码的控制字符（即数值小于0x20的字符），则在该字符前面要加入一个0x7D字节，同时将该字符的编码加以改变

由于在发送端进行了字节填充，因此在链路上传送的信息字节数就超过了原来的信息字节数。但接收端在收到数据后再进行与发送端字节填充相反的变换，就可以正确地恢复出原来的信息

2.当传输类型是同步传输时

同步传输：按一连串的比特位连续传输，单位是帧，速率较快

PPP协议用在SONET/SDH链路时，使用同步传输方式；在这种情况下，PPP协议采用零比特填充方法来实现透明传输：

透明传输：指不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送。当所传数据中的比特组合恰巧与某一个控制信息完全一样时，就必须采取适当的措施，使接收方不会将这样的数据误认为是某种控制信息。这样才能保证数据链路层的传输是透明的

在发送端，先扫描整个信息字段（通常用硬件实现，但也可用软件实现，只是会慢些）。只要发现有5个连续1，则立即填入一个0。接收端在收到一个帧时，先找到标志字段F以确定一个帧的边界，接着再用硬件对其中的比特流进行扫描。每当发现5个连续1时，就把这5个连续1后的一个0删除，以还原成原来的信息比特流

六、用途

互联网用户都要连接到某个ISP才能接入到互联网，PPP协议是用户计算机和ISP进行通信时所使用的数据链路层协议