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首页PPP数据帧格式(摘自某人写的一本书)
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第一章、PPP协议简介 ............................................................................................................................ 2
一、PPP数据包的封装格式 ............................................................................................................. 2
第二章、PPP协议链路操作 ..................................................................................................................... 4
一、PPP协议链路状态转换 ............................................................................................................. 4
1、Link Dead Phase(链路未就绪阶段) ........................................................................... 4
2、Link Establishment Phase(链路建立阶段) ............................................................. 4
3、Authentication Phase(认证阶段,可选) ................................................................. 5
4、Network-layer Protocol Phase(网络协议配置阶段) ............................................. 5
5、Link Termination Phase(链路关闭阶段) ................................................................. 6
第三章、PPP各阶段数据包格式 ............................................................................................................. 7
一、LCP数据包 ................................................................................................................................ 7
1、链路建立和配置阶段数据包 ............................................................................................. 8
A.最大接收长度选项( MRU:Maximum Receive Unit) ....................................... 10
B.异步控制字符映射 ................................................................................................... 10
C.认证协议协商 ........................................................................................................... 11
D.链路质量检测协议协商 ........................................................................................... 12
E.幻数协商 .................................................................................................................. 13
F.协议字段压缩选项 ................................................................................................... 14
G.地址和控制字段压缩选项 ....................................................................................... 14
2、链路终止阶段数据包 ....................................................................................................... 15
3、链路监测和维护数据包 ................................................................................................... 15
二、认证阶段数据包 .................................................................................................................... 17
1、密码认证协议( PAP) ................................................................................................... 17
2、查询握手认证协议(CHAP) ........................................................................................... 18
三、网络配置阶段数据包格式
..................................................................................................... 21
1、IP-Address选项 ............................................................................................................... 21
2、IP-Compression-Protocol选项 ..................................................................................... 22
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第一章、PPP 协议简介
点对点协议( PPP:Point-to-Point Protocol)为在点对点连接上传输多种网络层协议类型的
数据包提供了一种标准方法。该协议修改了 SLIP协议中所有的缺陷。PPP协议包括以下三个功能
模块:
1、在串行链路上封装数据包的方法。 PPP既支持数据为 8位和无奇偶校验的异步模式,还支持
面向比特的同步连接。
2、建立,配置和测试数据链路的链路控制协议( LCP:Link Control Protocol)。它允许通信
双方进行协商决定某些选项的使用,如是否使用压缩,以及进行最大接收单元大小的通报。
3、针对不同网络层协议的网络控制协议( NCP:Network Control Protocol)。如针对 IP数据
包传输的 IPCP(IP Control Protocol)协议。
一、PPP数据包的封装格式
PPP协议定义了在链路层数据包的封装格式,如图 1-21所示。
图 1-21 PPP协议报文封装格式
标志字段:1字节
PPP协议每帧均是以一个标志字段开始,该字段值固定为 0x7E。所有 PPP协议的实现必须检查该
字段以进行数据帧的接收同步。在帧与帧之间只需要插入一个标志字段,两个连续的标志字段表
示传输了空帧,对于 PPP协议的实现而言,传输空帧是合法的,该空帧将被丢弃而不造成任何影
响。
地址字段:1字节
该字段值固定为 0xFF。因为对于一个点对点连接,数据传送方向只可能有一个,所以该字段被
固定为广播地址。该字段在将来的使用中也可能有其它定义形式。如果一个帧具有一个非法的地
址字段值,该数据帧将被丢弃而不进行任何其它操作。
控制字段:1字节
该字段值固定为 0x03。该字段在将来的使用中可能被定义其它值。如果一个帧具有一个非法的
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控制字段值,则该数据帧也将被丢弃而不造成任何其它影响。
协议字段:1字节或者 2字节
该字段可能为 1字节,也有可能为 2字节。该字段值指定了该数据帧所使用的传输协议类型。图
1-20给出了简单的三种协议值及其对应的数据报类型。该字段值的结构符合 ISO3309地址域扩展
机制。所有的协议字段值均为奇数,即最低字节的最低位为 1。该字段值所代表的范围表示不同
的含义。
0x0***--0x3***:代表网络层协议(如 IP协议)报文。
0x4***--0x7***:用于低通量链路连接中的相关协议。
0x8***--0xB***:用于网络控制协议( NCP)报文。
0xC***--0xF***:用于链路控制协议( LCP)报文。
数据信息字段,填充字段:长度由 MRU(最大接收单元)决定
数据信息字段有 0或多个字节构成,代表协议字段部分指定类型的数据报文。数据字段(包括填
充字段,不包括协议字段)的最大长度被称为最大接收单元( MRU:Maximum Receive Unit),
该字段默认值一般为 1500字节。 MRU的值可通过 LCP协议进行双方协议以使用另一个值。
帧校验序列字段(FCS:Frame Check Sequence):2字节(默认)或者 4字节
该字段用于数据校验。一般为 2字节长度。4字节长度的使用可通过双方通过 LCP协议协商而定,
用于某些特殊情况下。该字段覆盖的计算范围是:地址字段,控制字段,协议字段,数据字段和
填充字段。注意由于在数据传输中可能会插入一些辅助位(如异步传输中的起始和结束位,以及
同步传输中插入的任何数据位)都不计入校验和的计算。
标志字段:1字节
同开始处的标志字段,取值固定为 0x7E,该字段与起始的标志字段定义了一帧数据的边界。
帧间填充字节或者下一个地址字段:
如果两个帧的数据是连续的,则该字段应该是下一个地址字段,即取值为 0xFF,之后的封装如
同图 1-21所示。如果两帧数据不是连续的,则帧与帧之间就会插入填充字节。按照传输方式的
不同,填充字节取值不同。对于同步传输,在此期间即不断的传输标志字段值 0x7E,直到下一
帧数据开始时,则开始传输地址字段值,从而开始下一帧数据的传输。而对于异步传输方式,则
在下一帧数据传输之前的空隙当中,应不停的传输 1(称为 mark-hold状态)直到开始传输下一
帧数据同步字段(即标志字段)值 0x7E。
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第二章、PPP 协议链路操作
为了进行建立在点对点物理连接上的数据传输,连接上的每一段必须首先进行 LCP数据报文的交
换以对链路进行配置和测试。在配置和测试结束之后,根据在此阶段中交换的选项,下一阶段可
能需要进行认证。认证是为了保证数据传输的安全性而采取的一种措施,即向对方证明本地确实
是授权的一方。认证的方法有两种,这是在配置阶段双方进行选项配置交换时所选取的认证协议
决定的。其一是密码认证方式( PAP:Password Authentication Protocol),使用密码认证协
议(对应协议字段值为 0xC023);其二称为查找握手认证方式( CHAP: Challenge Handshake
Authentication Protocol),使用 Challenge Handshake Authentication协议(对应协议字段
值为 0xC223)。
在使用 LCP协议对链路进行测试以及进行相关选项的配置之后,如果成功进入网络协议配置阶段,
则需要使用具体的 NCP协议(如 IPCP)进行相关配置。该阶段配置成功之后,即可进行具体协
议数据报的交互传输。
在配置,维护及最后关闭 PPP连接过程中, PPP链路会经历一系列不同的状态,下图(图 1-22)
即显示了这些状态之间的转换。
一、PPP协议链路状态转换
图 1-22 PPP协议链路状态转换图
1、Link Dead Phase(链路未就绪阶段)
该状态是一个链路的最初以及最终状态。当某个外部事件(如载路探测)表示物理介质层可用时,
链路就前进到建立阶段。对于使用调制解调器进行连接的链路,则当调制解调器断开连接时,链
路即进入 Link Dead状态;而对于直接的硬连线连接,则链路处于该状态的时间极其短暂,在此
种情况下,链路通常处于建立阶段。
2、Link Establishment Phase(链路建立阶段)
在该阶段,链路控制协议(LCP:Link Control Protocol)被用来建立链路连接。连接的建立是
通过交换 LCP配置数据包完成的。当所有的配置完成后,如果在配置阶段使用了认证选项,则将
进入认证阶段,否则直接进入网络协议配置阶段。由此可见,认证阶段是可选的,该阶段是否存
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在取决于在链路建立阶段中是否选择了认证选项。需要注意的是,所有的选项如果在没有进行明
确配置的情况下,都有一个默认值。这就使得用户只需要配置想要改变其默认值的选项,而对于
其它选项则可以不进行配置。有关 LCP配置数据包的格式以及配置的各种选项将在下文详细介绍。
在该阶段中,所有非 LCP配置数据包均将被丢弃。
3、Authentication Phase(认证阶段,可选)
诚如上文所述,该阶段是可选的。一旦在链路建立阶段中确认使用认证选项,则在认证阶段中,
必须使用在链路建立阶段中双方协商的认证协议进行身份认证。目前主要有两种认证协议,其一
称为密码认证协议( PAP:Password Authentication Protocol),其二称为查询握手认证协议
(CHAP:Challenge Handshake Authentication Protocol)。
密码认证方式通过传输明码方式验证自己的身份,显而易见,此种方式并不保险,该种方式的认
证过程是:
1>被认证的一方发送明码形式的用户名和密码给进行认证的一方。
2>进行认证的一方通过查询其相关文件确定是否有该用户以及密码是否正确。
3>进行认证的一方发送认证成功或者失败数据包给被认证的一方。如果认证成功,则进入网络协
议配置阶段,否则进入链路关闭阶段断开链路。
查询握手认证方式使用加密方式进行身份认证。该认证方式也是通过 3个数据包的交换进行身份
认证(有时称为 3路握手认证方式)。
1>进行认证的一方发送查询(challenge)数据包给被认证者。
2>被认证者使用某种加密算法对查询报文中有效数据部分进行加密后,返回给对方。
3>进行认证者也使用加密算法对其发送的查询报文中数据部分进行加密,并将计算后结果与被认
证者发送过来的计算结果进行比较,如果二者相符,则表示认证成功,否则认证失败。
此种认证方式的关键在于加密算法中使用的密匙。该密匙应仅限于进行认证者和被认证者知道,
否则此种认证方式将失去其意义。
认证一般是单向的,当然也可采用双向认证,此时一般需要两个密匙,分别用于两个方向上的加
密算法。否则攻击者会伪造认证者发送 Challenge数据包,获得反馈数据包,从而从中分析出有
效信息。
4、Network-layer Protocol Phase(网络协议配置阶段)
当成功进入该阶段,则根据所使用网络层协议的不同将需要使用具体的 NCP协议进行有关选项的
配置(如对于 IP协议则对应的 NCP协议为 IPCP:IP Control Protocol)。为讨论方便,以下
即以 IPCP协议为依据进行说明。 IPCP配置包格式同 LCP配置包格式,LCP配置包格式及其选项
下文中将有详细说明。以下给出二者不同之处。
A. PPP协议在链路层使用类 HDLC格式,对于 IPCP数据包而言,其首部中协议字段值为 0x8021。
B.代码域有效值为 1~7。其它代码值将被认为为无效的,会引起 Code-Rejects数据包的发送。
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