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PPP簡介
點到點協(xié)議（Point to Point Protocol，PPP）是為在同等單元之間傳輸數(shù)據(jù)包這樣的簡單鏈路設(shè)計的鏈路層協(xié)議。[1] 這種鏈路提供全雙工操作，并按照順序傳遞數(shù)據(jù)包。設(shè)計目的主要是用來通過撥號或?qū)＞€方式建立點對點連接發(fā)送數(shù)據(jù)，使其成為各種主機、網(wǎng)橋和路由器之間簡單連接的一種共通的解決方案。PPP具有以下功能：
（1）PPP具有動態(tài)分配IP地址的能力，允許在連接時刻協(xié)商IP地址；
（2）PPP支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，比如TCP/IP、NetBEUI、NWLINK等；
（3）PPP具有錯誤檢測能力，但不具備糾錯能力，所以ppp是不可靠傳輸協(xié)議；
（4）無重傳的機制，網(wǎng)絡(luò)開銷小，速度快。
（5）PPP具有身份驗證功能。
（6） PPP可以用于多種類型的物理介質(zhì)上，包括串口線、電話線、和光纖（例如SDH），PPP也用于Internet接入。
PPP幀格式
字段 | 7E | FF | 03 | 協(xié)議 | 信息 | FCS | 7E |
字節(jié) | 1 | 1 | 1 | 2 | x | 2 | 1 |
PPP采用7EH作為一幀的開始和結(jié)束標志（F）；其中地址域（A）和控制域（C）取固定值（A=FFH，C=03H） ；協(xié)議域（兩個字節(jié)）取0021H表示IP分組，取8021H表示網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù)，取C021H表示鏈路控制數(shù)據(jù)；幀校驗域（FCS）也為兩個字節(jié)，它用于對信息域的校驗。若信息域中出現(xiàn)7EH，則轉(zhuǎn)換為（7DH，5EH）兩個字符。當信息域出現(xiàn)7DH時，則轉(zhuǎn)換為（7DH，5DH）。當信息流中出現(xiàn)ASCII碼的控制字符（即小于20H），即在該字符前加入一個7DH字符。
PPP部分組成
封裝：一種封裝多協(xié)議數(shù)據(jù)報的方法。PPP 封裝提供了不同網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議同時在同一鏈路傳輸?shù)亩嗦窂陀眉夹g(shù)。PPP 封裝精心設(shè)計，能保持對大多數(shù)常用硬件的兼容性，克服了SLIP不足之處的一種多用途、點到點協(xié)議，它提供的WAN數(shù)據(jù)鏈接封裝服務(wù)類似于LAN所提供的封閉服務(wù)。所以，PPP不僅僅提供幀定界，而且提供協(xié)議標識和位級完整性檢查服務(wù)。
鏈路控制協(xié)議（LCP）：一種擴展鏈路控制協(xié)議，用于建立、配置、測試和管理數(shù)據(jù)鏈路連接。
網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議（NCP）：協(xié)商該鏈路上所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包格式與類型，建立、配置不同的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議；
配置：使用鏈路控制協(xié)議的簡單和自制機制。該機制也應(yīng)用于其它控制協(xié)議，例如：網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議（NCP）。
為了建立點對點鏈路通信，PPP 鏈路的每一端，必須首先發(fā)送 LCP 包以便設(shè)定和測試數(shù)據(jù)鏈路。在鏈路建立，LCP 所需的可選功能被選定之后，PPP 必須發(fā)送 NCP 包以便選擇和設(shè)定一個或更多的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。一旦每個被選擇的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議都被設(shè)定好了，來自每個網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的數(shù)據(jù)報就能在鏈路上發(fā)送了。
鏈路將保持通信設(shè)定不變，直到有 LCP 和 NCP 數(shù)據(jù)包關(guān)閉鏈路，或者是發(fā)生一些外部事件的時候（如，休止狀態(tài)的定時器期滿或者網(wǎng)絡(luò)管理員干涉）。
應(yīng) 用：假設(shè)同樣是在Windows 98，并且已經(jīng)創(chuàng)建好“撥號連接”。那么可以通過下面的方法來設(shè)置PPP協(xié)議：首先，打開“撥號連接”屬性，同樣選擇“服務(wù)器類型”選項卡；然后，選擇默認的“PPP：Internet，Windows NT Server，Windows 98”，在高級選項中可以設(shè)置該協(xié)議其它功能選項；最后，單擊“確定”按鈕即可。
PPP工作流程
話流程
當用戶撥號接入 ISP 時，路由器的調(diào)制解調(diào)器對撥號做出確認，并建立一條物理連接（底層up）。PC 機向路由器發(fā)送一系列的 LCP 分組（封裝成多個 PPP 幀）。這些分組及其響應(yīng)選擇一些 PPP 參數(shù)，和進行網(wǎng)絡(luò)層配置（此前如有PAP或CHAP驗證先要通過驗證），NCP 給新接入的 PC機分配一個臨時的 IP 地址，使 PC 機成為因特網(wǎng)上的一個主機。
通信完畢時，NCP 釋放網(wǎng)絡(luò)層連接，收回原來分配出去的 IP 地址。接著，LCP 釋放數(shù)據(jù)鏈路層連接。最后釋放的是物理層的連接。
PPP特點與認證方式
特點
PPP協(xié)議是一種點——點串行通信協(xié)議。PPP具有處理錯誤檢測、支持多個協(xié)議、允許在連接時刻協(xié)商IP地址、允許身份認證等功能，還有其他。PPP提供了3類功能：成幀；鏈路控制協(xié)議LCP；網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCP。PPP是面向字符類型的協(xié)議。
PPP協(xié)議的幀格式
標志字段 | 地址字段 | 控制字段 | 協(xié)議 | 信息部 分 | FCS | 標志字段 |
PPP是一種多協(xié)議成幀機制，它適合于調(diào)制解調(diào)器、HDLC位序列線路、SONET和其它的物理層上使用。它支持錯誤檢測、選項協(xié)商、頭部壓縮以及使用HDLC類型幀格式（可選）的可靠傳輸。PPP提供了三類功能：
1 成幀：他可以毫無歧義的分割出一幀的起始和結(jié)束。
2 鏈路控制：有一個稱為LCP的鏈路控制協(xié)議，支持同步和異步線路，也支持面向字節(jié)的和面向位的編碼方式，可用于啟動路線、測試線路、協(xié)商參數(shù)、以及關(guān)閉線路。鏈路控制協(xié)議LCP 建立點對點鏈路，是 PPP 中實際工作的部分。LCP 位于物理層的上方，負責建立、配置和測試數(shù)據(jù)鏈路連接。LCP 還負責協(xié)商和設(shè)置 WAN 數(shù)據(jù)鏈路上的控制選項，這些選項由 NCP 處理。
3 網(wǎng)絡(luò)控制：具有協(xié)商網(wǎng)絡(luò)層選項的方法，并且協(xié)商方法與使用的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議獨立。PPP允許多個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議共用一個鏈路，網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議 (NCP) 負責連接PPP（第二層）和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 (第三層）。對于所使用的每個網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，PPP 都分別使用獨立的 NCP來連接。例如，IP 使用 IP 控制協(xié)議 (IPCP)，IPX 使用 Novell IPX 控制協(xié)議 (IPXCP)。
認證方式
一種是PAP，一種是CHAP。相對來說PAP的認證方式安全性沒有CHAP高。PAP在傳輸password是明文的，而CHAP在傳輸過程中不傳輸密碼，取代密碼的是hash（哈希值）。PAP認證是通過兩次握手實現(xiàn)的，而CHAP則是通過3次握手實現(xiàn)的。PAP認證是被叫提出連接請求，主叫響應(yīng)。而CHAP則是主叫發(fā)出請求，被叫回復一個數(shù)據(jù)包，這個包里面有主叫發(fā)送的隨機的哈希值，主叫在數(shù)據(jù)庫中確認無誤后發(fā)送一個連接成功的數(shù)據(jù)包連接。
PPP要求
簡單：因IETF在設(shè)計因特網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)時，把最復雜的部分放在了TCP協(xié)議中，網(wǎng)際協(xié)議IP相對比較簡單，所以對數(shù)據(jù)鏈路層的幀，不需要糾錯，不需要序號，也不需要流量控制。簡單為首要要求
簡單的設(shè)計還可以是協(xié)議在實現(xiàn)時不容易出錯，從而不同廠商在協(xié)議的不同實現(xiàn)上互操作性提高了。
封裝成幀：PPP協(xié)議必須規(guī)定特殊字符作為幀定界符（標志一個幀的開始和結(jié)束的字符），以便接收端從收到的比特流中能準確地找出幀的開始和結(jié)束位置。
透明性：PPP協(xié)議必須保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐该餍浴＃慈绻麛?shù)據(jù)中碰巧出現(xiàn)了和幀界定符一樣的比特組合時要采取有效的措施來解決這個問題）
多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議：PPP協(xié)議必須能夠在同一條物理鏈路上同時支持多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議（例如IP和IPX等）的運行[2] 。
當點對點鏈路所連接的是局域網(wǎng)或路由器時，PPP協(xié)議必須同時支持在鏈路所連接的局域網(wǎng)或路由器上運行的各種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。
多種類型鏈路：除了要支持多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議外，PPP還必須能夠在多種類型的鏈路上運行。
差錯檢測：PPP協(xié)議必須能夠?qū)邮斩耸盏降膸M行檢測，并立即丟棄有差錯的幀。
檢測連接狀態(tài)：PPP協(xié)議必須具有一種機制能夠及時自動檢測出鏈路是否處于正常工作狀態(tài)。
傳送單元： PPP協(xié)議必須對每一種類型的點對點鏈路設(shè)置傳送單元MTU的標準默認值（至少是1500字節(jié)），如果高層協(xié)議發(fā)送的分組過長并超過MTU的數(shù)值，PPP就要丟棄這樣的幀，并返回差錯。MTU是數(shù)據(jù)鏈路層的幀可以載荷的數(shù)據(jù)部分的長度，而不是幀的總長度。
網(wǎng)絡(luò)層地址協(xié)商：PPP協(xié)議必須提供一種機制使通信的兩個網(wǎng)絡(luò)層（例如兩個IP層）的實體能夠通過協(xié)商知道或能夠配置彼此的網(wǎng)絡(luò)層地址。協(xié)商的算法應(yīng)盡可能的簡單，且能在所有的情況下得出協(xié)商結(jié)果。
數(shù)據(jù)壓縮協(xié)商：PPP協(xié)議必須提供一種方法來協(xié)商使用數(shù)據(jù)壓縮算法，但PPP協(xié)議并不要求將數(shù)據(jù)壓縮算法進行標準化。在TCP/IP協(xié)議族中，可靠運輸由運輸層的TCP協(xié)議負責，因此數(shù)據(jù)鏈路層的PPP協(xié)議不需要進行糾錯，不需要設(shè)置序號，也不需要進行流量控制。PPP協(xié)議不支持多點線路（即一個主站輪流和鏈路上的多個從站進行通信），而只支持點對點的鏈路通信，此外PPP協(xié)議只支持全雙工鏈路。[3]
PPP配置方法
PPP基本配置
1， 啟用ppp
RouterTest#config terminal
Enter configuration commands,one per line. End with CNTL/Z.
RouterTest(config)#interface serial 0/0
RouterTest(config-if)#encapsulation ppp
RouterTest(config-if)#
2， 地址配置命令
RouterTest(config-if)#ip address 10.1.1.1 255.255.255.0
PAP配置實例
Router(config)#hostname RouterA
RouterA(config)#RouterB password itsasecret
RouterA(config)#interface Async 0
RouterA(config-if)#encapsulation ppp
RouterA(config-if)#ip address 10.0.0.1 255.255.255.0
RouterA(config-if)#dialer-map ip 10.0.0.2 name RouterB 5551234
RouterA(config-if)#username RouterA password itsasecret2
Router(config)#hostname RouterB
RouterB (config)#RouterA password itsasecret
RouterB (config)#interface Async 0
RouterB (config-if)#encapsulation ppp
RouterB (config-if)#ip address 10.0.0.2 255.255.255.0
RouterB (config-if)#dialer-map ip 10.0.0.1 name RouterA 5551234
RouterB (config-if)#username RouterB password itsasecret2
PPPCHAP配置實例
Router(config)#hostname RouterA
RouterA(config)#RouterB password itsasecret
RouterA(config)#interface Async 0
RouterA(config-if)dialer in-band
RouterA(config-if)#encapsulation ppp
RouterA(config-if)#ppp authentication chap
RouterA(config-if)#ip address 10.0.0.1 255.255.255.0
RouterA(config-if)#dialer-map ip 10.0.0.2 name RouterB 5551234
RouterA(config-if)#username RouterA password itsasecret2
Router(config)#hostname RouterB
RouterB (config)#RouterA password itsasecret
RouterB (config)#interface Async 0
RouterB(config-if)dialer in-band
RouterB (config-if)#encapsulation ppp
RouterB (config-if)#ppp authentication chap
RouterB (config-if)#ip address 10.0.0.2 255.255.255.0
RouterB (config-if)#dialer-map ip 10.0.0.1 name RouterA 5551234
RouterB (config-if)#username RouterB password itsasecret2
PPPCHAP和PAP
Router(config-if)#ppp authentication chap pap
配置PPP回撥
PPP使用壓縮
cisco支持的壓縮方法：
Predictor:先判斷數(shù)據(jù)是否已經(jīng)被壓縮過。如果數(shù)據(jù)被壓縮過，則立即將其發(fā)送出去，而不浪費時間對已經(jīng)壓縮過的數(shù)據(jù)進行壓縮。
Stacker:一種基于Lempel-Ziv(LZ)的壓縮算法，對每種數(shù)據(jù)類型，只發(fā)送一次有關(guān)其在數(shù)據(jù)流中的位置。接收方根據(jù)這些信息重新組織數(shù)據(jù)流。
MPPC:MPPC協(xié)議（RFC2118）讓cisco路由器器能夠與microsoft客戶端交換壓縮后的數(shù)據(jù)，它使用一種基于LZ的壓縮算法
TCP報頭壓縮：也叫Van Jacobson壓縮，只用于壓縮tcp報頭。
PPP配置壓縮
Router(config)#interface serial2
Router(config-if)#compress {predictor|stac|mppc}
Or
Router(config)#interface async
Router(config-if)#ip tcp header-compression
Or
Router(config)#interface async
Router(config-if)#ip tcp header-compression passive
該命令告訴路由器，僅當從對方那里收到壓縮后的報頭后，才使用tcp報頭壓縮。
多鏈路PPP
通過使用多鏈路PPP,可以將多條連接捆綁成一條虛擬連接。
Router(config-if)#ppp multilink
Router(config-if)#dialer load-threshold load [outbound | inbound | either]
命令dialer load-threshol load在什么情況下將更多的B信道加入到MLP鏈路束中。當所有B信道的總負載超過的閥值后，撥號接口（BRI或PRI）將信道加入到多鏈路束中。
同樣，如果總負載低于閥值，將拆除B信道。
參數(shù)load是接口的平均負載，其取值為1（沒有負載）到255（滿載）。
參數(shù)outbound（默認值）計算負載時只考慮出站數(shù)據(jù)流；參數(shù)inbound只考慮入站數(shù)據(jù)流；either計算負載時，選擇出站負載和入站負載中較大的那個。
PPP故障排查命令
debug ppp negotiation-確定客戶端是否可以通過PPP協(xié)商； 這是您檢查地址協(xié)商的時候。
debug ppp authentication-確定客戶端是否可以通過驗證。如果您在使用Cisco IOS軟件版本11.2之前的一個版本，請發(fā)出debug ppp chap命令。
debug ppp error - 顯示和PPP連接協(xié)商與操作相關(guān)的協(xié)議錯誤以及統(tǒng)計錯誤。
debug aaa authentication-要確定在使用哪個方法進行驗證（應(yīng)該是RADIUS，除非RADIUS服務(wù)器發(fā)生故障），以及用戶是否通過驗證。
debug aaa authorization-要確定在使用哪個方法進行驗證，并且用戶是否通過驗證。
debug aaa accounting-查看發(fā)送的記錄。
debug radius-查看用戶和服務(wù)器交換的屬性。
參考資料
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