1. 链路建立与管理:PPP 提供链路的建立、配置和测试功能,使双方可以协商各种链路参数并检测链路质量。
2. 多协议支持:PPP 支持在点对点链路上传输多种网络层协议,包括 IP、IPX、AppleTalk 等。
3. 封装机制:PPP 提供一种通用的封装方法,将数据打包成帧,并在点对点链路上传输。
4. 认证功能:PPP 支持两种主要的认证协议,PAP(Password Authentication Protocol)和 CHAP(Challenge Handshake Authentication Protocol),用于对用户进行身份验证。
5. 链路质量监控:PPP 可以检测和报告链路质量,以保证链路的可靠性。
6. 错误检测:PPP 使用循环冗余校验(CRC)进行错误检测,确保数据在传输过程中没有损坏。
PPP 的工作过程包括以下三个阶段:
1. 链路建立阶段(Link Establishment Phase):
• 在链路建立时,PPP 使用 LCP(Link Control Protocol,链路控制协议)来协商链路参数,包括数据传输速率、最大帧长度、链路压缩等。
• LCP 的主要任务是配置链路、检测链路错误,并选择适当的链路选项,以适应不同的物理链路特性。
2. 认证阶段(Authentication Phase):
• 在链路建立后,可以选择进入认证阶段。认证是可选的,但在许多应用场景中(如拨号上网)认证是必须的。
• PPP 支持两种主要的认证协议:
• PAP(Password Authentication Protocol):一种简单的明文认证协议,用户凭借用户名和密码登录。PAP 的安全性较低,因为密码以明文形式发送。
• CHAP(Challenge Handshake Authentication Protocol):一种更安全的认证协议,通过质询-应答的方式进行认证,避免明文传输密码。
3. 网络层协议协商阶段(Network Layer Protocol Phase):
• NCP 使 PPP 可以承载多种网络层协议,为上层提供独立于物理链路的传输服务。
PPP 帧结构如下:
• Flag 字段:用于标记 PPP 帧的开始和结束,确保帧边界的同步。
• Address 字段和 Control 字段:主要用于保持向后兼容,在实际传输中常设定为固定值。
• Protocol 字段:指示帧所承载的数据类型(例如,0xC021 表示 LCP,0x8021 表示 IP 数据等)。
• Information 字段:实际传输的数据,长度可以变化,具体大小取决于协商的链路 MTU。
• FCS 字段:用于错误检测,PPP 使用循环冗余校验(CRC)来检测帧中的传输错误。
PPP 包含三个主要的子协议:
1. LCP(Link Control Protocol):
• LCP 负责链路的建立、配置、测试和终止。通过 LCP,PPP 的两端可以协商链路参数,如最大帧长度、链路压缩等。
• LCP 还可以检测链路错误,支持链路质量监控功能。
2. NCP(Network Control Protocol):
• PPP 可以同时支持多个 NCP 实例,以允许不同网络层协议(如 IP、IPX 等)在同一条链路上传输。
3. PAP 和 CHAP(认证协议):
• PAP:简单的明文认证协议,安全性较低,通常在不要求高安全性的场景中使用。
• CHAP:采用质询-应答机制的认证协议,认证时不直接传输密码,安全性更高,适用于较为敏感的数据传输场景。
PPP 的应用场景非常广泛,尤其在早期的拨号网络中非常流行。典型应用场景包括:
1. 拨号连接:PPP 是拨号上网的主要协议,用于在电话线上传输数据。
2. DSL 和宽带网络:PPP over Ethernet (PPPoE) 结合了 PPP 和以太网协议,用于宽带接入。
3. VPN 和远程访问:PPP 可用于 VPN 连接中,提供点对点的加密通道。
4. 蜂窝数据网络:PPP 还可以用于移动网络中的数据传输,如早期的 2G、3G 网络中。
• 多协议支持:PPP 能够封装多种网络层协议,具有很好的兼容性。
• 灵活性:PPP 可以在各种物理介质上传输,适应性强。
• 认证与安全性:PPP 支持多种认证机制,如 CHAP,可以增强链路的安全性。
• 链路质量监控:PPP 支持链路质量检测,能够报告链路状态,以提高链路的可靠性。