点对点协议PPP详解：从基本概念到工作状态
点对点协议PPP详解：从基本概念到工作状态
点对点协议（PPP，Point-to-Point Protocol）是一种在点对点连接上传输网络层协议数据包的数据链路层协议。它被广泛应用于用户计算机与ISP（因特网服务提供商）之间的通信，以及广域网路由器之间的专用线路。PPP协议能够支持多种网络层协议，如TCP/IP、IPX等，并且能够在多种类型的点对点链路上运行。
一、什么是点对点协议PPP
一般来说，用户要想接入因特网的话，都是要通过连接到某个因特网服务提供者即ISP（比如三大运营商），这些ISP已经从因特网管理机构申请到了一些IP地址。用户计算机只有获取到ISP所分配的合法IP地址后，才能成为因特网上的主机。
用户计算机与ISP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（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。
二、PPP协议的构成
从网络体系结构的角度来看：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。为了支持不同的网路层协议，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协议中的IP、Novell Netware网络操作系统中的IPX，苹果公司的AppleTalk等。链路控制层协议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。
三、PPP协议的帧格式
PPP帧的结构如下图所示：
帧首部由4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：
- 帧首部和帧尾部的标志字段（Flag）是PPP帧的定界符，取值为十六进制的0x7E。
- 帧首部的地址字段（Address）取值为十六进制的FF。（预留，目前看没什么用）
- 控制（Control）字段：取值为十六进制0x03，最初曾考虑到这两个字段的值进行其它定义，但是事到如今也没有给出，故这两个字段实际上并没有携带PPP帧的信息。
- 协议（Protocol）字段：帧首部中的协议字段指明了帧的数据部分（即ip数据报）应该交给哪个协议进行处理。当协议字段取值为十六进制0x0021字段时，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0xC021时，PPP帧的数据部分就是链路控制协议LCP的分组 ；当协议字段取值为十六进制的0x8021时，PPP帧的数据部分就是网络控制协议NCP的分组。
四、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，如果不采取措施的话则会造成接收方对PPP帧是否结束的误判。标志字段（F是PPP帧的定界符，其值尾0x7E，即01111110）是PPP帧的定界符。
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（即插入转义字符）。
- 如果是面向比特的同步链路则采用比特填充法，即插入比特0。
现在我们通过举例说明字节填充法，即以字节7E作为PPP帧的定界符。以字节为单位讨论问题。
五、PPP协议是如何进行差错检测的
PPP协议使用循环冗余检验（CRC）进行差错检测。在PPP帧的尾部包含一个帧检验序列（FCS）字段，其值是使用CRC算法计算得出的校验位，用于检查PPP帧是否存在误码。
六、PPP协议的工作状态
我们以拨号为例，简单介绍一下PPP协议的工作状态：
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，链路控制协议LCP开始协商（协商的配置选项包括最大帧长、鉴别协议等）一些配置选项，若协商成功，则进入鉴别状态，失败则退回到静止状态。
进入鉴别状态后，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。
进入网络状态后进行NPC配置（PPP链路的两端互相交换网络层特定的NCP分组。如果在PPP链路上运行的是IP，则使用IP控制协议IPCP来对PPP链路的每一端配置IP模块(如分配IP地址)。），配置完成则进入打开状态。只要链路处于打开状态就可以进行通信。
当链路故障或链路的一端发出终止请求时，就进入终止状态，当载波停止后就回到静止状态。