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介绍
组成部分
PPP帧格式
透明传输
字节填充法
比特填充法
差错检测
工作状态 本篇我们介绍点对点协议PPP
介绍 点对点协议PPP#xff08;Point-to-Point Protocol#xff09;是目前使用最广泛的点对点数据链路层协议。 请大家想想看#xff1a;一般的英特…目录
介绍
组成部分
PPP帧格式
透明传输
字节填充法
比特填充法
差错检测
工作状态 本篇我们介绍点对点协议PPP
介绍 点对点协议PPPPoint-to-Point Protocol是目前使用最广泛的点对点数据链路层协议。 请大家想想看一般的英特网用户是如何接入到英特网的呢
通常都是要通过连接到某个英特网服务提供者ISP例如中国电信、中国联通、中国移动 这三大运营商才能接入英特网。这些ISP已经从英特网管理机构申请到了一批IP地址用户计算机只有获取到ISP所分配的合法IP地址后才能成为英特网上的主机。 用户计算机与SP进行通信时所使用的数据链路层协议通常就是PPP协议 。 这里需要说明的是 在1999年公布的在以太网上运行的PPP协议即PPP over Ethernet。简称为PPPoE。 它使得ISP可以通过DSL、电路调制解调器、以太网等宽带接入技术以以太网接口的形式为用户提供接入服务。 另外点对点协议PPP也广泛应用于广域网路由器之间的专用线路 。 PPP协议是因特网工程任务组IETF在1992年制定的。经过1993年和1994年的修订现在的PPP协议已成为因特网的正式标准[RFC161RFC1662]。 我们可以在ITF官方网站的相关页面搜索并查看PPP协议的相关RFC文档。
小结
点对点协议PPPPoint-to-Point Protocol是目前使用最广泛的点对点数据链路层协议。PPP协议是因特网工程任务组IETF在1992年制定的。经过1993年和1994年的修订现在的PPP协议已成为因特网的正式标准[RFC161RFC1662]。 组成部分
PPP协议为在点对点链路传输各种协议数据报提供了一个标准方法主要由以下三部分构成 对各种协议数据报的封装方法也就是之前文章中介绍的封装成帧链路控制协议LCP用于建立、配置以及测试数据链路的连接一套网络控制协议NCPs其中的每一个协议支持不同的网络层协议 从网络体系结构的角度看PPP是数据链路层的协议它将上层交付下来的协议数据单元封装成PPP帧为了支持不同的网络层协议PPP协议包含了一套网络控制协议NCPs其中的每一个协议支持不同的网络层协议。例如TCP/IP中的IP、Novell NetWare网络操作系统中的IPX、Apple公司的AppleTalk等。链路控制协议LCP用于建立、配置以及测试数据链路的连接。PPP协议能够在多种类型的点对点链路上运行例如面向字节的异步链路、面向比特的同步链路。 PPP帧格式
接下来我们来看看PPP协议的帧格式 帧首部由四个字段构成帧尾部由两个字段构成 各字段的长度以及帧的数据部分的最大长度如下图所示 帧首和帧尾部中的标志字段FFlag是PPP帧的定界符取值为16进制的7E
帧首部中的地址字段AAddress取值为十六进制的FF
控制字段CControl取值为十六进制的03最初曾考虑以后再对A和C这两个字段的值进行其他定义但至今也没有给出可见这两个字段实际上并没有携带PPP针的信息
帧首部中的协议字段PProtocol指明了帧的数据部分应送交哪个协议处理。当协议字段取值为16进制的0021时PPP帧的数据部分就是IP数据报、当协议字段取值为十六进制的C021时PPP帧的数据部分就是链路控制协议LCP的分组、当协议字段取值为16进制的8021时PPP帧的数据部分就是网络控制协议NCP的分组
帧尾部中的帧检验序列FCS字段Frame Check Sequence其值是使用循环冗余校验CRC计算出的校验位用于检查PPP帧是否存在误码。 透明传输
接下来我们来看看PPP协议是如何解决透明传输问题的。
当PPP帧的数据部分出现帧首和帧尾中的标志字段时如果不采取措施则会造成接收方对PPP帧是否结束的误判因为标志字段是PPP帧的定界符取值为十六进制的7E也就是二进制的0111 1110。
PPP协议实现透明传输的方法取决于所使用的链路类型如果是面向字节的异步链路则采用字节填充法也就是插入‘转义字符’。
如果是面向比特的同步电路则采用比特填充法也就是插入‘比特0’。 字节填充法
举例说明字节填充法也就是以字节7E作为PPP帧的定界符以字节为单位来讨论问题。
发送方对PPP帧数据部分的处理应为
将出现的每一个7E字节转变成两字节序列7D、5E。如图所示 这相当于在7E字节前插入了转义字节7D并将7E字节减去16进制的20
将出现的每一个7D字节转变成两字节序列7D、5D。如图所示 在出现的每一个ASCII码控制字符前插入一个7D字节同时将该字符的编码加上16进制的20。例如图中所示 对于PPT帧的接收方只要进行反变化即可恢复出原来的PPT帧的数据部分。 比特填充法
再来举例说明比特填充法也就是以0111 1110作为PPP帧的定界符以比特为单位来讨论问题。
假设PPP帧的数据部分如下图所示 其中包含了两个帧定界符。
来看发送方对PPP帧数据部分的处理
对帧的数据部分进行扫描一般由硬件实现只要发现5个连续的比特1则立即填充一个比特0如下图所示 再来看接收方对PPP帧数据部分的处理
对帧的数据部分进行扫描一般由硬件实现只要发现5个连续的比特1就把其后的一个比特0删除。 差错检测
接下来我们来看看PPP协议是如何进行差错检测的。
PPP帧的尾部包含有一个两字节的帧检验序列FCS字段使用循环冗余校验CRC来计算该字段的取值。
采用的生成多项式如下所示 RFC1662文档的附录部分给出了FCS的计算方法的C语言实现为了减少对CPU的占用 采用查表法来实现。
FCS的计算范围如下图所示 接收方每收到一个PPP帧就进行CRC检验。若CRC检验正确就收下这个帧反之就丢弃这个帧。使用PPP的数据链路层向上不提供可靠传输服务。 工作状态 PPP链路的开始和结束状态都是静止状态这时并不存在物理层的连接。
当检测到调制解调器的载波信号并建立物理层连接后PPP就进入链路的建立状态这时列入控制协议LCP开始协商一些配置选项。
若协商成功则进入鉴别状态若协商失败则退回到静止状态
所协商的配置选项包括最大帧长、鉴别协议等可以不使用鉴别、也可以使用口令鉴别协议PAP或挑战握手鉴别协议CHAP。
若通讯双方无需鉴别或鉴别身份成功则进入网络状态若鉴别失败则进入终止状态。
进入网络状态后进行NCP配置PPP链路的两端通过相互交换网络层特定的NCP分组来进行NCP配置。如果在PPP链路上运行的是IP协议则使用IP控制协议IPCP来对PPP链路的每一端配置IP模块例如分配IP地址。
配置完成后就进入打开状态只要链路处于打开状态就可以进行数据通信。当出现故障或链路的一端发出终止请求时就进入终止状态。当载波停止后则回到静止状态。 END 学习自湖科大——计算机网络微课堂
