计算机网络基础：点对点协议PPP详解
计算机网络基础：点对点协议PPP详解
PPP（Point-to-Point Protocol）是一种在点对点连接中传输数据的协议，主要用于在两个对等节点之间传输IP流量。它替代了早期的非标准第二层协议，如SLIP（Serial Line Internet Protocol），并成为TCP/IP协议集中的重要组成部分。本文将详细介绍PPP协议的基本概念、构成、帧格式、工作机制以及其特点和应用。
一、PPP协议的基本概念
PPP协议最初设计是为两个对等节点之间的IP流量传输提供一种封装协议，它替代了原来非标准的第二层协议（如SLIP）。在TCP/IP协议集中，PPP是一种用来同步调制连接的数据链路层协议（OSI模式中的第二层）。除了IP以外，PPP还可以携带其他协议，包括DECnet和Novell的Internet网包交换（IPX）等。
二、PPP协议的构成
链路控制协议（LCP）：用于建立、配置、测试和管理数据链路连接。它支持同步和异步线路，也支持面向字节的和面向位的编码方式。
网络控制协议（NCP）：协商该链路上所传输的数据包格式与类型，建立、配置不同的网络层协议。对于所使用的每个网络层协议，PPP都分别使用独立的NCP来连接。
PPP帧：是数据链路层中的基本传输单位，用于在物理介质上传输数据。PPP帧由标头、数据和尾部组成，其中标头包含控制信息和地址信息，数据部分包含传输的数据，尾部包含错误检测和校验信息。
三、PPP协议的帧格式
标志字段（F）：取值为十六进制的0x7E，是PPP帧的定界符，用于标识一帧的开始和结束。
地址字段（A）：取值为十六进制的FF，实际上并不起作用，但在帧格式中保留。
控制字段（C）：取值为十六进制0x03，同样不携带PPP帧的信息。
协议字段：指明了帧的数据部分应该交给哪个协议处理。
信息字段：包含实际传输的数据。
帧检验序列（FCS）字段：用于对信息域进行校验，确保数据的完整性。
四、PPP协议的工作机制
建立连接：当检测到调制解调器的载波信号并建立物理层连接后，PPP进入链路的建立状态。LCP开始协商一些配置选项（如最大帧长、鉴别协议等），若协商成功，则进入鉴别状态；失败则退回到静止状态。
鉴别：在鉴别状态下，如果无需鉴别或者鉴别成功，则进入网络状态；如果鉴别失败，则进入终止状态。
网络层配置：进入网络状态后，进行NCP配置。PPP链路的两端互相交换网络层特定的NCP分组，以配置网络层参数（如分配IP地址）。
数据传输：配置完成后，PPP链路进入打开状态，此时可以进行数据传输。
终止连接：当链路故障或链路的一端发出终止请求时，PPP进入终止状态，释放所有资源并回到静止状态。
五、PPP协议的特点与应用
- 特点：
- PPP具有动态分配IP地址的能力。
- 支持多种网络协议，如TCP/IP、NetBEUI、NWLINK等。
- 具有错误检测能力，但不具备纠错能力。
- 无重传机制，网络开销小，速度快。
- 具有身份验证功能。
- 应用：
- 宽带接入：如DSL和光纤接入，用户通过调制解调器或光纤调制解调器使用PPP协议与互联网服务提供商建立连接。
- 远程访问：允许员工或用户通过拨号或VPN连接到内部网络。
- 移动通信：在移动设备和运营商的网络之间建立连接，实现数据传输和互联网访问。
- 无线通信：应用于一些无线通信技术中，如Wi-Fi和蜂窝网络。
- 网络路由：在网络路由器之间建立连接时，用于传输数据和进行路由协商。
- 专线连接：用于实现安全、可靠的点对点数据传输。