pppoe原理協(xié)議詳解計算機(jī)硬件及網(wǎng)絡(luò)IT計算機(jī)專業(yè)資料

（，基于以太網(wǎng)的點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議）的工作流程包含發(fā)現(xiàn)（）和會話（）兩個階段，發(fā)現(xiàn)階段是無狀態(tài)的，目的是獲得終端（在局端的設(shè)備上）的以太網(wǎng)地址，并建立一個惟一的。發(fā)現(xiàn)階段結(jié)束后，就進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)的會話階段1.發(fā)現(xiàn)階段（：）1.1（）主機(jī)廣播發(fā)起分組，分組的目的地址為以太網(wǎng)的廣播地址0，（代碼）字段值為0×09（），（會話）字段值為0x0000。分組必須至少包含一個服務(wù)名稱類型的標(biāo)簽（，字段值為0x0101），向接入集中器提出所要求提供的服務(wù)。1.2（）接入集中器收到在服務(wù)范圍內(nèi)的分組，發(fā)送有效發(fā)現(xiàn)提供包分組，以響應(yīng)請求。其中字段值為0×07（），字段值仍為0x0000。分組必須包含一個接入集中器名稱類型的標(biāo)簽（，字段值為0x0102），以及一個或多個服務(wù)名稱類型標(biāo)簽，表明可向主機(jī)提供的服務(wù)種類。和的值相同。1.3（）主機(jī)在可能收到的多個分組中選擇一個合適的分組，然后向所選擇的接入集中器發(fā)送有效發(fā)現(xiàn)請求分組。其中字段為0x19（），字段值仍為0x0000。分組必須包含一個服務(wù)名稱類型標(biāo)簽，確定向接入集線器（或交換機(jī)）請求的服務(wù)種類。當(dāng)主機(jī)在指定的時間內(nèi)沒有接收到，它應(yīng)該重新發(fā)送它的分組，并且加倍等待時間，這個過程會被重復(fù)期望的次數(shù)。1.4（）接入集中器收到分組后準(zhǔn)備開始會話，它發(fā)送一個有效發(fā)現(xiàn)會話確認(rèn)分組。其中字段值為0×65（），字段值為接入集中器所產(chǎn)生的一個惟一的會話標(biāo)識號碼。分組也必須包含一個接入集中器名稱類型的標(biāo)簽以確認(rèn)向主機(jī)提供的服務(wù)。當(dāng)主機(jī)收到分組確認(rèn)后，雙方就進(jìn)入會話階段。和的值相同。2.會話階段（：）會話的建立，需要兩端的設(shè)備都發(fā)送數(shù)據(jù)包來配置和測試數(shù)據(jù)通信鏈路。用戶主機(jī)和接入集中器根據(jù)在發(fā)現(xiàn)階段所協(xié)商的會話連接參數(shù)進(jìn)行會話。一旦會話開始，數(shù)據(jù)就可以以任何其他的封裝形式發(fā)送。所有的以太網(wǎng)幀都是單播的。會話的一定不能改變，并且必須是發(fā)現(xiàn)階段分配的值。2.1協(xié)商階段（：）的主機(jī)和都要給對方發(fā)送，協(xié)商階段完成最大傳輸單元（），是否進(jìn)行認(rèn)證和采用何種認(rèn)證方式（）的協(xié)商。（1）協(xié)議數(shù)據(jù)報文分類鏈路配置報文：用來建立和配置一條鏈路，主要包括、、和報文鏈路維護(hù)報文：用來管理和調(diào)試鏈路，主要包括、、、和報文鏈路終止報文：用來終止一條鏈路，主要包括和報文（2）協(xié)商過程協(xié)商的過程如下：協(xié)商雙方互相發(fā)送一個報文，確認(rèn)收到的報文中的協(xié)商選項，根據(jù)這些選項的支持和接受情況，做出適當(dāng)?shù)幕貞?yīng)。若兩端都回應(yīng)了，則標(biāo)志鏈路建立成功，否則會繼續(xù)發(fā)送報文，直到對端回應(yīng)了報文為止。說明：（1）：若完全支持對端的選項，則回應(yīng)報文，報文中必須完全攜帶對端報文中的選項。（2）：若支持對端的協(xié)商選項，但不認(rèn)可該項協(xié)商的內(nèi)容，則回應(yīng)報文，在的選項中填上自己期望的內(nèi)容，如:對端值為1500，而自己期望值為1492，則在報文中埴上自己的期望值1492。（3）：若不能支持對端的協(xié)商選項，則回應(yīng)報文，報文中帶上不能支持的選項，如撥號器會協(xié)商（被叫回呼），而60不支持功能，則回將此選項拒絕掉。2.2認(rèn)證階段（：）會話雙方通過協(xié)商好的認(rèn)證方法進(jìn)行認(rèn)證，如果認(rèn)證通過了，才可以進(jìn)行下面的網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)商。認(rèn)證過程在鏈路協(xié)商結(jié)束后就進(jìn)行。Ⅰ（，口令認(rèn)證協(xié)議）認(rèn)證為兩次握手協(xié)議，它通過用戶名及口令來對用戶進(jìn)行驗證。驗證過程如下：當(dāng)兩端鏈路可相互傳輸數(shù)據(jù)時，被驗證方發(fā)送本端的用戶名及口令到驗證方，驗證方根據(jù)本端的用戶表（或服務(wù)器）查看是否有此用戶，口令是否正確。如正確則會給對端發(fā)送報文，通告對端已被允許進(jìn)入下一階段協(xié)商；否則發(fā)送報文，通告對端驗證失敗。此時，并不會直接將鏈路關(guān)閉。只有當(dāng)驗證不過次數(shù)達(dá)到一定值（缺省為10）時，才會關(guān)閉鏈路。的特點(diǎn)是在網(wǎng)絡(luò)上以明文的方式傳遞用戶名及口令，如在傳輸過程中被截獲，便有可能對網(wǎng)絡(luò)安全造成極大的威脅。因此，它適用于對網(wǎng)絡(luò)安全要求相對較低的環(huán)境。Ⅱ（，質(zhì)詢握手認(rèn)證協(xié)議）認(rèn)證為三次握手協(xié)議。只在網(wǎng)絡(luò)上傳輸用戶名，并不傳輸用戶口令，因此它的安全性要比高。的驗證過程為：首先由驗證方（）向被驗證方（）發(fā)送一些隨機(jī)產(chǎn)生的報文，并同時將本端的主機(jī)名附帶上一起發(fā)送給被驗證方。被驗證方接到對端對本端的驗證請求（）時，便根據(jù)此報文中驗證方的主機(jī)名和本端的用戶表查找用戶口令字，如找到用戶表中和驗證方主機(jī)名相同的用戶，便利用報文、此用戶的密鑰用5算法生成應(yīng)答（），隨后將應(yīng)答和自己的主機(jī)名送回。驗證方接到此應(yīng)答后，用報文、本方保留的口令字（密鑰）和隨機(jī)報文用5算法得出結(jié)果，和被驗證方應(yīng)答比較，根據(jù)比較結(jié)果返回相應(yīng)的結(jié)果（）（1）接受認(rèn)證端發(fā)送（2）申請認(rèn)證端發(fā)驗證請求報文（3）接受認(rèn)證端回應(yīng)認(rèn)證接受報文經(jīng)過以上三次報文交互后，認(rèn)證完成。2.3協(xié)商階段（：）有很多種，如、、6，最為常用的是（）協(xié)議。的主要功能是協(xié)商報文的網(wǎng)絡(luò)層參數(shù)，如地址，地址，地址等。用戶主要通過來獲取訪問網(wǎng)絡(luò)的地址或地址段。流程和流程類似，用戶和設(shè)備之間互相發(fā)送報文并且互相回應(yīng)報文后，標(biāo)志己協(xié)商完，用戶上線成功，可以正常訪問網(wǎng)絡(luò)了。的協(xié)商過程是基于狀態(tài)機(jī)進(jìn)行協(xié)商的。經(jīng)過雙方協(xié)商，通過配置請求、配置確認(rèn)、配置否認(rèn)等包文交換配置信息，最終由(或)狀態(tài)變?yōu)闋顟B(tài)。狀態(tài)變?yōu)榈臈l件必須是發(fā)送方和接收方都發(fā)送和接收過確認(rèn)包文。協(xié)商過程中，協(xié)商包文可包含多個選項，即參數(shù)。各個選項的拒絕或否認(rèn)都不能影響的，可以無選項協(xié)商，無選項協(xié)商也同樣能夠。選項有、網(wǎng)關(guān)、掩碼等，其中是最重要的一個選項，有些廠家的實現(xiàn)必須這個選項得到確認(rèn)，大多數(shù)廠家的實現(xiàn)允許這個選項為空。的基本協(xié)商流程見下圖：用戶和接入設(shè)備對服務(wù)階段的一些要求進(jìn)行多次協(xié)商，以決定雙方都能夠接收的約定。如：業(yè)務(wù)階段使用的壓縮協(xié)議等。雙方的協(xié)議是通過報文中包含的項進(jìn)行協(xié)商的，每一個都是一個需要協(xié)商的問題。最后雙方都需要對方答復(fù)的同意報文。2.4會話維持（）設(shè)備主動發(fā)送進(jìn)行心跳?；睿?次未得到服務(wù)器的響應(yīng)，則設(shè)備主動釋放地址。發(fā)的時候，魔術(shù)字字段要和之前通信的使用的魔術(shù)字字段保持一致。有些設(shè)備或終端不支持主動發(fā)送報文,只能支持回應(yīng)報文。2.5會話結(jié)束（）還有一個（）分組，它可以在會話建立后的任何時候發(fā)送，來終止會話，也就是會話釋放。它可以由主機(jī)或者接入集中器發(fā)送，目的地址填充為對端的以太網(wǎng)的地址。當(dāng)對方接收到一個（）分組，就不再允許使用這個會話來發(fā)送業(yè)務(wù)。分組不需要任何標(biāo)簽，其字段值為07（），字段值為需要終止的會話的會話標(biāo)識號碼。在發(fā)送或接收后，即使正常的終止分組也不必發(fā)送。對端應(yīng)該使用協(xié)議自身來終止會話，但是當(dāng)不能使用時，可以使用。4中的撥號守護(hù)進(jìn)程（：）內(nèi)核中定義了{(lán)}和；實現(xiàn)代碼在目錄下，中實現(xiàn)了、、等接口。是一個后臺服務(wù)進(jìn)程()，是一個用戶空間的進(jìn)程，所以把策略性的內(nèi)容從內(nèi)核的協(xié)議處理模塊移到中是很自然的事了。實現(xiàn)了所有鑒權(quán)、壓縮/解壓和加密/解密等擴(kuò)展功能的控制協(xié)議。只是一個普通的用戶進(jìn)程，它如何擴(kuò)展協(xié)議呢？這就是和內(nèi)核中的協(xié)議處理模塊之間約定了，它們之間采用了最傳統(tǒng)的內(nèi)核空間和用戶空間之間通信方式：設(shè)備文件。設(shè)備文件名是。通過系統(tǒng)調(diào)用，可以讀取協(xié)議處理模塊的數(shù)據(jù)包，當(dāng)然，協(xié)議處理模塊只會把應(yīng)該由處理的數(shù)據(jù)包發(fā)給。通過系統(tǒng)調(diào)用，可以把要發(fā)送的數(shù)據(jù)包傳遞給協(xié)議處理模塊。通過系統(tǒng)調(diào)用，可以設(shè)置協(xié)議的參數(shù)，可以建立/關(guān)閉連接幀格式：的報文就是在的報文前面再加上頭和以太網(wǎng)的報頭，使得可以通過簡單橋接設(shè)備連入遠(yuǎn)端接入設(shè)備字段如下：其中：：（用于中的協(xié)商參數(shù)）

0x0000

0x0101

0x0102

0x0103

0x0104

0x0105

0x0110

0x0201

0x0202

0x0203協(xié)議的數(shù)據(jù)報文下面我們來對協(xié)議的數(shù)據(jù)報文內(nèi)容進(jìn)行一下分析和講解。首先我們需要從數(shù)據(jù)幀內(nèi)容過度一下今天的內(nèi)容。對于協(xié)議的基礎(chǔ)內(nèi)容，數(shù)據(jù)幀以及模式我們都做了介紹。那么這里我們再來講解一下協(xié)議的數(shù)據(jù)報文的內(nèi)容。通過前面的文章，我們知道，數(shù)據(jù)報文是在鏈路建立階段被交換的，它作為的凈載荷被封裝在數(shù)據(jù)幀的信息域中。在鏈路建立階段的整個過程中信息域的內(nèi)容是在變化的，它包括很多種類型的報文，所以這些報文也要通過相應(yīng)的字段來區(qū)分。數(shù)據(jù)幀的協(xié)議域固定填充0021。代碼域1+標(biāo)識域1+長度域+數(shù)據(jù)域代碼域的長度為一個字節(jié)，主要是用來標(biāo)識數(shù)據(jù)報文的類型的。在鏈路建立階段時，接收方收到數(shù)據(jù)報文的代碼域無法識別時，就會向?qū)Χ税l(fā)送一個的代碼拒絕報文（報文）。標(biāo)識域也是一個字節(jié)，其目的是用來匹配請求和響應(yīng)報文。一般而言在進(jìn)入鏈路建立階段時，通信雙方無論哪一端都會連續(xù)發(fā)送幾個配置請求報文（報文），而這幾個請求報文的數(shù)據(jù)域可能是完全一樣的，而僅僅是它們的標(biāo)識域不同罷了。通常一個配置請求報文的是從0x01開始逐步加1的，當(dāng)對端接收到該配置請求報文后，無論使用何種報文（回應(yīng)報文可能是、和三種報文中的一種）來回應(yīng)對方，但必須要求回應(yīng)報文中的（標(biāo)識域）要和接收報文中的一致，當(dāng)通信設(shè)備收到回應(yīng)后就可以將該回應(yīng)和發(fā)送時的進(jìn)行比較來決定下一步的操作。長度域的內(nèi)容=總字節(jié)數(shù)據(jù)（代碼域+標(biāo)志域+長度域+數(shù)據(jù)域）。長度域所指示字節(jié)數(shù)之外的字節(jié)將被當(dāng)作填充字節(jié)而忽略掉，而且該域的內(nèi)容不能超過的值。數(shù)據(jù)域的內(nèi)容根據(jù)不同的數(shù)據(jù)報文的內(nèi)容也是不一樣的。下面說一下包括的幾種報文類型，不同的報文在標(biāo)識域中所填充的內(nèi)容也不同。報文主要分為1、鏈路配置報文；2、鏈路終止報文；3、鏈路維護(hù)報文。鏈路配置報文主要包括、、和四種報文。當(dāng)通信雙方需要建立鏈路時，無論哪一方都需要發(fā)送報文并攜帶每一端自已所希望協(xié)商的配置參數(shù)選項。當(dāng)接收方收到報文時，會在剩下的三種類型的報文中選擇一種來響應(yīng)對方的請求報文，到底選擇哪種報文來響應(yīng)對方需依據(jù)以下兩個條件：不能完全識別配置參數(shù)選項的類型域，我們知道一個報文中會同時攜帶多個配置參數(shù)選項，而對于一個支持協(xié)議的通信設(shè)備也不一定會支持上表中所有列出的配置選項，即使支持，也可能在實際應(yīng)用中關(guān)閉掉某些選項功能。（例如：當(dāng)使用協(xié)議通信的一端可能將一些無用的配置選項都關(guān)閉了，而僅支持0x01和0x03兩個配置參數(shù)選項，因此當(dāng)對方發(fā)送的報文中含有0x04配置選項時，對于本端而言這個配置參數(shù)選項就無法識別，也即是不支持這個配置參數(shù)選項的協(xié)商）。如果能支持完全識別配置參數(shù)選項，但接收端也可能不認(rèn)可報文中配置參數(shù)選項數(shù)據(jù)域中的內(nèi)容（例如：當(dāng)一端發(fā)送魔術(shù)字配置參數(shù)選項中的魔術(shù)字為全0，而對端認(rèn)為應(yīng)該為其它值，這種情況就屬于不支持配置參數(shù)選項中的內(nèi)容）。所以依據(jù)上面的兩個條件，我們就可以明確在回應(yīng)對方配置請求報文時，采用何種報文回應(yīng)。當(dāng)接收報文的一端能識別發(fā)送過來的所有配置參數(shù)選項且認(rèn)可所有配置參數(shù)選項數(shù)據(jù)域的內(nèi)容時，接收端將會給對端回一個報文并將配置請求報文中的配置參數(shù)選項原封不動的放置在報文的數(shù)據(jù)域內(nèi)（根據(jù)協(xié)議的規(guī)定是不可改變配置參數(shù)選項的順序）。當(dāng)配置請求報文的發(fā)送端收到報后，則會從當(dāng)前階段進(jìn)入到下一個階段。當(dāng)接收報文的一端能識別發(fā)送端所發(fā)送過來的所有配置參數(shù)選項，但對部分配置參數(shù)選項數(shù)據(jù)域中的內(nèi)容不認(rèn)可時，接收端將會給對端回應(yīng)一個報文，（注意，是能夠識別，只是對部分參數(shù)內(nèi)容不認(rèn)可，所以不是報文）該報文中只攜帶不認(rèn)可的配置參數(shù)選項，而這些配置參數(shù)選項的數(shù)據(jù)內(nèi)容為本端希望的值。然而當(dāng)接收端收到報文后，會重新發(fā)送報文，而這個報文和上一次所發(fā)送的報文區(qū)別在于那些被對端不認(rèn)可的配置參數(shù)選項的內(nèi)容被填寫到剛剛協(xié)商完后再次發(fā)送的報文中（報文發(fā)送回來的那些配置參數(shù)選項）。當(dāng)接收報文的一端不能識別所有的發(fā)送端發(fā)送過來的配置參數(shù)選項時，此時接收端將會向?qū)Χ嘶匾粋€報文，該報文中的數(shù)據(jù)域只攜帶那些不能識別的配置參數(shù)選項（當(dāng)配置參數(shù)選項的類型域不識別時）。當(dāng)對端接收到報文后，同樣會再次發(fā)送一個報文，這個配置請求報文和上一次發(fā)送的區(qū)別在于將不可識別的那些配置參數(shù)選項給刪除了。鏈路終止報文分為和兩種報文。報文中提供了一種機(jī)制來關(guān)閉一個點(diǎn)對點(diǎn)的連接，想要關(guān)斷鏈路的一端會持續(xù)發(fā)送報文，直到收到一個為止。接收端一旦收到了一個報文后，必須回應(yīng)一個報文，同時等待對端先將鏈路斷開后，再完成本端的所有斷開的操作。的鏈路終止報文的數(shù)據(jù)域和鏈路配置報文的數(shù)據(jù)域不一樣，鏈路終止報文中無需攜帶各配置參數(shù)選項。對于鏈路終止報文也同樣需要一致，當(dāng)接收到報文才會做鏈路終止操作。最后說一下魔術(shù)字的含義，這是在鏈路建立過程中比較重要的一個參數(shù)，這個參數(shù)是在里面被協(xié)商的，主要的作用是防止環(huán)路，如果在雙方不協(xié)商魔術(shù)字的情況下，某些的數(shù)據(jù)報文需要使用魔術(shù)字時，那么只能是將魔術(shù)字的內(nèi)容填充為全0；反之，則填充為配置參數(shù)選項協(xié)商后的結(jié)果。魔術(shù)字在目前所有的設(shè)備當(dāng)中都是需要進(jìn)行協(xié)商的，它被放在的配置選項參數(shù)中進(jìn)行發(fā)送，而且需要由自身的通信設(shè)備獨(dú)立產(chǎn)生，協(xié)議為了避免雙方可能產(chǎn)生同樣的魔術(shù)字，從而導(dǎo)致通信出現(xiàn)不必要的麻煩，因此要求由設(shè)備采用一些隨機(jī)方法產(chǎn)生一個獨(dú)一無二的魔術(shù)字。一般來說魔術(shù)字的選擇會采用設(shè)備的系列號、網(wǎng)絡(luò)硬件地址或時鐘。雙方產(chǎn)生相同魔術(shù)字的可能性不能說是沒有的，但應(yīng)盡量避免，通常這種情況是發(fā)產(chǎn)在相同廠商的設(shè)備進(jìn)行互連時，因為一個廠商所生產(chǎn)的設(shè)備產(chǎn)生魔術(shù)字的方法是一樣的。我們知道魔術(shù)字產(chǎn)生的作用是用來幫助檢測鏈路是否存在環(huán)路，當(dāng)接收端收到一個報文時，會將此報文和上一次所接收到的進(jìn)行比較，如果兩個報文中所含的魔術(shù)字不一致的話，表明鏈路不存在環(huán)路。但如果一致的話，接收端認(rèn)為鏈路可能存在環(huán)路，但不一定存在環(huán)路，還需進(jìn)一步確認(rèn)。此時接收端將發(fā)送一個報文，并在該報文中攜帶一個重新產(chǎn)生的魔術(shù)字，而且此時在未接收到任何或報文之前，接收端也不會發(fā)送任何的報文。這時我們假設(shè)可能會有以下兩種情況發(fā)生：1.鏈路實際不存在環(huán)路，而是由于對方在產(chǎn)生魔術(shù)字時和接收端產(chǎn)生的一致，但實際這種情況出現(xiàn)的概率是很小的。當(dāng)被對端接收到后，應(yīng)該發(fā)送一個報文（此報文中的魔術(shù)字為報文中的），當(dāng)對端接收到后，和上次比較，由于接收端已經(jīng)在報文中產(chǎn)生了一個不同的魔術(shù)字，此時接收端收到的報文中的魔術(shù)字和上次配置請求報文中不一樣，所以接收端可斷定鏈路不存在環(huán)路。2.鏈路實際上確實存在環(huán)路，一段時間后報文會返回到發(fā)送該報文的同一端。這時接收端比較這個報文和上一次發(fā)出去的一樣，因此鏈路存在環(huán)路的可能性又增大了。我們知道當(dāng)一端收到了一個報文時，又會發(fā)送一個報文（該報文中的魔術(shù)字和中的一致），這樣又回到了最初的狀態(tài)，在這條鏈路上就會不斷的出現(xiàn)、報文，因此這樣周而復(fù)始下去，接收端就會認(rèn)為鏈路存在環(huán)路的可能性在不斷增加，當(dāng)達(dá)到一定數(shù)量級時，就可認(rèn)為此鏈路存在環(huán)路。（注意，不是第一次受到相同的魔術(shù)字就判斷有環(huán)路的）但在實際應(yīng)用中根據(jù)不同設(shè)備實現(xiàn)協(xié)議的方法，我們在鏈路環(huán)路檢測時可采用兩種方法。第一種機(jī)制就是如上面所述的，這個過程不斷地重復(fù)，最終可能會給狀態(tài)機(jī)發(fā)一個事件，這時可能會使