PPP协议链路操作的软件实现 _云知道

摘　要：PPP协议是广域网最常用的数据链路层协议之一，链路建立协商是PPP协议的重要组成部分。而网络协议的软件实现一直是计算机网络应用的一个重点，PPP协议的软件实现具有很大的应用价值。本文重点探讨LCP建立协商原理的软件实现，并给出了具体的实现方法和具体流程。
要害词：LCP；链路建立；有限状态机；PPP协议
1 PPP协议简介
PPP(Point-to-Point Protocol,点到点协议）是为在同等单元之间传输数据包这样的简单链路设计的链路层协议。这种链路提供全双工操作，并按照顺序传递数据包。设计目的主要是用来通过拨号或专线方式建立点对点连接发送数据，使其成为各种主机、网桥和路由器之间简单连接的一种共同的解决方案。
PPP协议分为3个组成部分：
（1）一个将IP数据报封装到串行链路的方法。
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，使其保有对常用支持硬件的兼容性。
（2）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（Link ControlProtocol）。通信的双方可通过LCP包协商一些选项。
（3）一套网络控制协议（Network ControlProtocol）。NCP是一族协议，负责解决物理连接上运行什么网络协议，以及解决上层网络协议发生的问题。他支持不同的网络层协议，如IP，OSI的网络层，DECCnet，以及AppleTalk等。
PPP帧封装格式如下：
　
PPP帧以标志字符01111110开始和结束，地址字段长度为1 B，内容为标准广播地址11111111，控制字段为00000011 。协议字段长度为2 B，其值代表其后的数据字段所属的网络层协议。数据字段包含协议字段中指定的协议的数据报，长度为0～1 500 B 。CRC字段为整个帧的循环冗余校验码，用来检测传输中可能出现的数据错误。
对应PPP协议的3个部分，PPP数据帧封装也分为：IP数据报封装、LCP控制数据封装、NCP控制数据封装。当PPP帧的协议字段为0x0021时，信息字段就是IP数据报；当协议字段为0xC021时，信息字段是LCP控制数据；当协议字段为0x8021，信息字段是NCP控制数据。
2　链路建立和状态机
2．1　PPP链路建立的概述
一次完整的PPP回话过程包括4个阶段：链路建立阶段、认证阶段、网络层控制协议阶段和链路终止阶段。本文讨论和实现的是链路建立阶段。
链路建立过程如下：请求建立链接的一端用LCP配置信息包（Configure packets）建立连接。对端收到配置信息包以后，假如认为收到的配置请求及协商选项可以接受，将发送配置成功信息包（Configure-Ack packet），当一个配置成功信息包被发送且被接收，就完成了链路建立。在LCP建立完成以后，假如收到LCP配置请求包(LCP Configure-Request)链路将从网络层协议阶段或者认证阶段返回到链路建立阶段。
通常线路两端要对如下的内容进行协商，这些内容包含在LCP配置请求包中：
(1)Maximum-Receive-Unit最大-接收-单元）
(2)Authentication-Protocol(鉴定-协议）
(3)Quality-Protocol(质量-协议）
(4)Magic-Number
(5)Protocol-Field-Compression(协议-域-压缩）
(6)Address-and-Control-Field-Compression（地址-和-控制域-压缩）
2．2　有限状态机模型
PPP协议的LCP层的连接及协商过程比较复杂，通常使用状态机模型来解释PPP状态的具体变迁情况。
状态机是一种记录下给定时刻状态的设备，并根据输入，对每个给定的改变，改变其状态或引发一个动作。有限态自动机由事件、动作和状态转换定义，通过状态机可以具体解释PPP协议中LCP链路建立的状态转换过程。LCP操作的状态机可以分为以下的要素：

PPP协议链路操作的软件实现

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