PPP协议和PPP0E协议

1、BA000003 PPP协议和PPP0E协议,了解SLIP协议的基本原理 掌握PPP协议的基本原理 掌握LCP协议和NCP协议数据报文的交换过程 掌握PPPOE协议的基本原理,学习目标,PPPOE协议,PPP协议,SLIP协议,内容提要,IP数据报文,+,END字符,=,SLIP数据帧,定义： SLIP是在串行线路上对IP数据报进行封装的简单协议。,SLIP协议的定义,SLIP数据帧格式：,IP,IPX,AppleTalk,路由器A,路由器B,SLIP链路,IP,IPX,AppleTalk,SLIP协议的缺点（一）,01010101111100011100,Noise,Hello,010101

2、01000100011100,Heolo,1,2,3,有误,重传,4,路由器A,路由器B,SLIP协议的缺点（二）,路由器A,路由器B,192.168.0.1/24,192.168.0.2/24,SLIP链路,路由器B的互连IP是多少？,打个电话问问,我的地址是192.168.0.2/24，那 你的地址是多少？,还要通过这么原始的方式来获知对方的IP地址,SLIP协议的缺点（三）,小节,SLIP是一种仅能在点对点的链路上封装IP数据报的协议,SLIP的帧格式为,IP数据报,c0,SLIP不支持IP地址的协商,PPPOE协议,PPP协议,SLIP协议,内容提要,PPP协议的定义： PPP协议提供

3、了一种标准的方式在点对点的链路上传输多种网络层协议的数据报。,PPP协议与协议栈的对应关系,PPP协议,PPP协议简介,支持点到点的连接，不同于X.25、frame relay等数据链路层协议，具有CHAP、PAP验证协议，更好的保证了网络的安全性。 PPP的物理层既支持数据为8位和无奇偶校验的异步模式，还支持面向比特位的同步链接，如frame relay必须为同步电路。 PPP有针对不同网络层的网络控制协议，如大家熟知的IPCP, IPXCP。同样类似于SLIP协议，它也允许双方协商是否对报文首部进行压缩。,PPP协议的特点,PPP协议的三组件,多协议数据报的封装方式 PPP协议的链路控制协

4、议LCP PPP协议的网络控制协议NCP,校验,标志,标志,地址,信息域,控制,协议域,1B,1B,2B,缺省1500B,7E,FF,03,1B,2B,1B,7E,PPP的数据帧格式,校验,IP数据报文,0 x0021,校验,LCP数据报文,0 xC021,校验,NCP数据报文,0 x8021,协议域长度为2个字节，主要用来指明信息域中使用的协议类型。该域的结构与ISO3309地址域扩展机制一致。,PPP数据帧所承载的几种常见的报文,LCP报文,可选，由配置决定,PPP状态转移图,信息域,协议域,标识域,代码域,长度域,数据,长度域,类型域,数据,PPP封装格式,LCP数据报文的封装格式,LC

5、P数据报文中配置参数选项的封装格式,0 xC021,LCP协议数据报文的格式,链路配置报文 用来建立和配置一条链路，主要包括Configure-Request、Configure-Ack、Configure-Nak和Configure-Reject报文 链路终止报文 用来终止一条链路，主要包括Terminate-Request和Terminate-Reply报文 链路维护报文 用来管理和调试链路，主要包括Code-Reject、Protocol-Reject、Echo-Request、Echo-Reply和Discard-Request报文,LCP协议数据报文的分类,0 x01,0 x02,0

6、 x03,0 x04,0 x05,0 x06,0 x07,0 x08,0 x09,0 x0A,0 x0B,0 x0C,Configure-Request,Configure-Ack,Configure-Nak,Configure-Reject,Terminate-Request,Terminate-Reply,Code-Reject,Protocol-Reject,Echo-Request,Echo-Reply,Discard-Request,Reserved,LCP协议数据报文的种类,链路配置报文举例,7E FF 03 C0 21 01 01 00 17 02 06 00 0A 00 00

7、05 06 00 0B 42 CB 07 02 08 02 0D 03 06 7E,7E FF 03 C0 21 02 01 00 17 02 06 00 0A 00 00 05 06 00 0B 42 CB 07 02 08 02 0D 03 06 7E,假设点对点通信的一端发送了一个Config-Request报文，报文内容如下：,从报文中可以看出这个配置请求报文包括5个配置参数选项。,当对端正确接收到了该报文后，应该回应一个Config-Ack报文，报文内容如下：,该报文中唯一修改的内容就是代码域（02表示是Config-Ack报文），标识域与原报文中的一样。,0 x01,0 x02,0

8、 x03,0 x04,0 x05,0 x06,0 x07,0 x08,Maximum-Recive-Unit,Async-Control-Character-Map,Authentication-Protocol,Quality-Protocol,Magic-Number,Address-And-Control-Field-Compression,Reserved,Protocol-Field-Compression,配置参数选项的种类,链路配置报文举例,7E FF 03 C0 21 01 01 00 17 02 06 00 0A 00 00 05 06 00 0B 42 CB 07 02 0

9、8 02 0D 03 06 7E,7E FF 03 C0 21 02 01 00 17 02 06 00 0A 00 00 05 06 00 0B 42 CB 07 02 08 02 0D 03 06 7E,假设点对点通信的一端发送了一个Config-Request报文，报文内容如下：,从报文中可以看出这个配置请求报文包括5个配置参数选项。,当对端正确接收到了该报文后，应该回应一个Config-Ack报文，报文内容如下：,该报文中唯一修改的内容就是代码域（02表示是Config-Ack报文），标识域与原报文中的一样。,链路配置报文（一）,链路配置报文举例,假设点对点通信的一端发送了一个Conf

10、ig-Request报文，报文内容如下： 7E FF 03 C0 21 01 01 00 17 02 06 00 0A 00 00 05 06 00 0B 42 CB 07 02 08 02 0D 03 06 7E 该数据报文中有下划线的配置参数选项的内容为对端不认可的。 当对端正确接收到了该报文后，发现类型域为0 x02的配置参数选项可识别，但该配置参数选项数据域的内容不认可，应发送一个Config-Nak报文且该报文中将携带希望的配置参数选项内容，报文内容如下： 7E FF 03 C0 21 03 01 00 0A 02 06 00 0E 00 00 7E 该报文中返回的值已经被更改，且当

11、发端收到该报文后会重新发送一个Config-Request报文，报文内容如下： 7E FF 03 C0 21 01 04 00 17 02 06 00 0E 00 00 05 06 00 0B 42 CB 07 02 08 02 0D 03 06 7E 仔细观察是不是新的配置请求报文与老的配置请求的报文ID不一样。,二次交互（1）,1,2,Config-Request,Config-Nak,路由器A,路由器B,3,4,Config-Request,Config-Ack,链路配置报文（二）,链路配置报文举例,7E FF 03 C0 21 01 01 00 17 02 06 00 0A 00 00

12、 05 06 00 0B 42 CB 07 02 08 02 0D 03 06 7E,假设点对点通信的一端发送了一个Config-Request报文，报文内容如下：,下划线所表示的配置参数选项为对端不可识别的。 当对端正确接收到了该报文后，发现类型域为0 x02的配置参数选项不识 别，应该回应一个Config-Reject报文，报文内容如下： 7E FF 03 C0 21 04 01 00 0A 02 06 00 0A 00 00 7E 该报文如果被原发送端接收后，又会重新发送一个Config-Request报文，报文内容如下： 7E FF 03 C0 21 01 04 00 11 05 06

13、 00 0B 42 CB 07 02 08 02 0D 03 06 7E 这时我们能看到，类型域为02的配置选项在下一次的请求报文中被删除了。,二次交互（2）,1,2,Config-Request,Config-Reject,路由器A,路由器B,3,4,Config-Request,Config-Ack,链路配置报文（三）,多次交互,1,2,Config-Request,Config-Reject,路由器A,路由器B,3,4,Config-Request,Config-Nak,5,6,Config-Request,Config-Ack,链路配置报文（四）,链路终止报文,Terminate-Re

14、quest,Terminate-Reply,PPP封装,Config-Request ID=1 M=1,Config-Request ID=1 M=1,PPP封装,Config-Nak ID=4 M=2,Config-Nak ID=4 M=2,PPP封装,Config-Request ID=2 M=2,Config-Request ID=2 M=2,魔术字(Magic Number),用户名/密码,接收/拒绝,PPP封装,路由器A,路由器B,被验证方,验证方,问题1：如图所示，路由器B作为验证方，而路由器A则作为被验证方，那么如何分别配置两个路由器？,PAP认证（两次握手）,回应,接收/拒绝,

15、PPP封装,路由器A,路由器B,挑战,被验证方,验证方,问题2：如图所示，路由器B作为验证方，而路由器A则作为被验证方，那么如何分别配置两个路由器？,CHAP认证（三次握手）,IPCP,IPXCP,AppleTalk,NCP协议的分类,点对点通信设备均设置了IP地址,我知道了,我的IP地址是192.168.0.1,路由器B,路由器A,192.168.0.1,192.168.0.2,我知道了,我的IP地址是192.168.0.2,IPCP静态地址协商,点对点通信的一方设置了IP地址，而 另一方则通过从对端获取IP地址,这个地址不合法，用192.168.0.1这个地址吧,我的IP地址是0.0.0.

16、0,路由器B,路由器A,192.168.0.2,我知道了,我的IP地址是192.168.0.2,我的IP地址是192.168.0.1,我知道了,IPCP动态地址协商,小节（一）,PPP协议的三组件包括PPP协议的封装方式、LCP协议和NCP协议 PPP协议是数据链路层协议，它的数据帧封装格式非常类似于HDLC PPP协议可通过协议域来区分数据域中净载荷的数据类型 PPP协议通过LCP协议完成数据链路的配置和测试 PPP协议通过NCP协议完成点对点通信设备之间网络层通信所需参数的配置,小节（二）,魔术字可以在链路配置阶段被协商，数据报文可借助魔术字来检PPP链路是否存在环路 PAP（密码认证协议

17、）认证是二次握手，它是直接在网络上传送明文的用户名和密码，因此这种协议安全性不高 CHAP（挑战性握手认证协议）认证是三次握手，它只在网络上传送验证方和被验证方的主机名，而并不传送密码，因此相比之处CHAP比PAP更安全 PPP协议缺省的MRU是1500，而对于通信的双方可根据实际需要对MRU进行协商,小节（三）,PPP协议的状态转移图包括链路不可用阶段、链路建立阶段、认证阶段、网络层协议阶段和链路终止阶段 LCP协议依据报文的功能可分为链路配置报文、链路终止报文和链路维护报文 LCP协议的链路配置报文主要是用来协商一些可选的配置参数选项 LCP协议的链路终止报文主要是用来终止一条PPP链路

18、LCP协议的链路维护报文主要是用来测试和调试PPP链路 NCP协议主要负责网络层配置参数选项的协商，它包括静态协商和动态协商,PPPOE协议,PPP协议,SLIP协议,内容提要,PPP协议要求进行通信的双方之间是点到点的关系，不适于广播型的以太网和另外一些多点访问型的网络，于是就产生了PPPOE协议(Point-to-Point Protocol Over Ethernet)。它不仅为使用桥接以太网接入的用户提供了一种宽带接入手段，同时还能提供方便的接入控制和计费。每个接入用户均建立一个独一无二PPP的会话，因此会话建立之前必需知道远端访问集中设备的MAC地址，PPPOE协议可通过发现协议来获

19、取到。,PPPOE协议概述,PPPOE协议分为发现阶段和PPP会话阶段。当主机希望开始一个PPPOE会话时，它首先要执行一个发现过程来识别对方的MAC地址，然后建立一个唯一的PPPOE会话ID。PPPOE使用一个发现协议来解决这个问题，它是基于客户/服务器模型的。由于以太网的广播特性，在这个过程中主机(客户)能发现所有的访问集中器(服务器)，并选择其中一个，根据所获信息在两者之间建立点对点的连接。当一个PPP会话被建立起来之后，就完成了PPPOE的整个发现阶段。,发现阶段,PPPOE的会话阶段开始后，主机和访问集中器之间就依据PPP协议传送PPP数据，进行PPP的各项协商和数据传输。在这一阶段

20、传输的数据包中必须包含在发现阶段确定的会话标识并保持不变。正常情况下，会话阶段的结束是由PPP协议控制完成的，但在PPPOE中定义了一个PADT 包用来结束会话，主机或者访问集中器可以在PPP会话开始后的任何时候通过发送这个数据包来结束会话。,会话阶段,以太网的帧格式,目的地址,源地址,(6字节),(6字节),帧类型域,=1500字节,净载荷,帧校验,(4字节),以太网帧格式,(2字节),以太网广播地址,PPPOE发现阶段,PPPOE会话阶段,以太网单播地址,主机以太网地址,主机以太网地址,0 x8863,0 x8864,数据区,数据区,数据帧校验,数据帧校验,PPPOE发现阶段以太网帧格式,

21、PPPOE会话阶段以太网帧格式,PPPOE的帧格式（一）,版本,类型,代码,会话ID,长度,净载荷,4,4,8,16,16,发现阶段承载一些标记,会话阶段承载PPP数据报文,PPPOE的帧格式（二）,TAG,标记类型,16,标记长度,16,标记值,0 x0000,0 x0102,0 x0104,0 x0110,0 x0101,0 x0103,0 x0105,0 x0201,End-of-list,AC-Name,AC-Cookie,Relay-Session-ID,Service-Name,Service-Name-Error,Host-Uniq,Verdor-Specific,0 x0202

22、,0 x0203,AC-System-Error,Generic-Error,PPPOE的帧格式（三）,PADI(PPPOE发现初始报文) PADO(PPPOE发现提供报文) PADR(PPPOE发现请求报文) PADS(PPPOE发现会话确认报文) PADT(PPPOE发现终止报文),09,a7,07,65,19,PPPOE发现阶段数据报文分类,以太网,1,2,3,目标地址为广播地址0 xffffffff，源地址为主机的以太网地址。ETHER_TYPE值为0 x8863，码值为0 x09，SESSION-ID为0 x0000。TAG_TYPE：有且仅有一个Service-Name表明主机请求

23、的服务。任何数量的其他TAG_TYPE。 PADI报文长度不能超过1484个字节，为Relay-Session-Id TAG留空间。,PADI报文,以太网,1,2,3,目标地址为主机以太网地址。源地址为接入集中器的以太网地址。ETHER_TYPE值为0 x8863，码值为0 x07，SESSION-ID为0 x0000，TAG_TYPE：必须有一个含有接入集中器名字的AC-Name TAG，必须有一个与收到的PADI相同的Service-Name TAG和任意数量的其他Service- Name TAG表明集中器可以提供的服务。,PADO报文,以太网,1,2,3,目标地址为接入集中器的以太网地址，源地址为主机的以太网地址。 ETHER_TYPE值为0 x8863，码值为0 x19，SESSION-ID为0 x0000，TAG_TYPE： 必须有一个类型为Service-Name的TAG向集中器指明请求的服务，可以有任意数量的其他TAG。,PADR报文,以太网,1,2,3,目标地址为主机的 以太网地址，源地址为接入集中器的以太网地址。 ETHER_TYPE值为0 x8863，码值为0 x65，