计算机网络---数据链路层PPP协议

定义：点对点协议（Point to Point Protocol，PPP）为在点对点连接上传输多协议数据包提供了一个标准方法。PPP 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。在 TCP-IP 协议集中它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），替代了原来非标准的第二层协议，即 SLIP。除了 IP 以外 PPP 还可以携带其它协议，包括 DECnet 和 Novell 的 Internet 网包交换（IPX）。

特点：   PPP协议是一种点——点串行通信协议，同时也是目前使用最广泛的数据链路层协议。（只支持全双工链路）用户用拨号电话接入因特网时一般都使用PPP协议。PPP具有处理错误检测、支持多个协议、允许在连接时刻协商IP地址、允许身份认证等功能，还有其他。PPP提供了3类功能：成帧；链路控制协议LCP；网络控制协议NCP。PPP是面向字符类型的协议。 

 扩展：点对点数据链路控制

 定义：点对点链路由一个发送端、一个接收端、一条链路组成：比广播链路容易

特点：

•  无需介质访问控制（Media Access Control）

•  无需明确的MAC寻址。

• 常用于拨号链路、ISDN链路（一个数字电话网络国际标准，是一种典型的电路交换网络系统。）。

常见的点对点数据链路控制协议：高级数据联系控制（HDLC，High Level Data Link Control）和点对点协议（Point-to-Point Protocol，PPP)

   

  为何而来？

     SLIP 主要完成数据报的传送，但没有寻址、数据检验、分组类型识别和数据压缩等功能，只能传送IP分组。此协议实现起来较简单，但如果上层不是IP就无法传输，并且此协议对一些高层应用也不支持。为了改进 SLIP的缺点，于是制定了点对点协议，即PPP。PPP 主要由以下3个部分组成：

•  一个将IP数据报封装到串行链路的方法。

•  一个链路控制协议（LCP）。其用于建立、配置和测试数据链路连接，并在不需要时将它们释放。

• 一套网络控制协议（NCP）。其中每个协议支持不同的网络层协议，用来建立和配置
  不同的网络层协议。 

 PPP的帧格式

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注意：

1.标志字段（F)：首部和尾部各占1个字节，规定为Ox7E。到目前为止，所接触到的帧只有 MAC 帧是有帧间隙的，所以无须加入尾标志。而PPP帧和 HDLC 帧都是没有帧间隙的，所以前后都得加标志字段。    定界符
2.地址字段（A)：占1个字节，规定为OxFF         无效（仅仅是一个选项）

没有为什么,就是王八的屁股----规定。  
3.控制字段（C）：占1个字节，规定为Ox03。  无效；未来可能的多种控制域
4.协议字段：占2个字节。例如，当协议字段为0x0021时，PPP帧的信息字段就是IP数据报；若为OxC021，则信息字段是PPP链路控制数据；若为0x8021，则表示这是网络控制数据。

   上层协议（如PPP-LCP，IP，IPCP等）
5.信息部分：占0～1500个字节。为什么不是46~1500个字节？因为PPP是点对点的，并不是总线型，所以无需采用CSMA/CD协议，自然就没有最短帧。当数据部分出现和标志位一样的比特组合时，就需要采用一些措施来实现透明传输 。  上层协议分组数据
6.帧检验序列(FCS)：占2个字节，即循环冗余码检验中的冗余码。检验区间包括地址字段、控制字段、协议字段和信息字段。   CRC检验，用于差错控制
可能疑问点：每个PPP帧首部和尾部都有标志字段 F，为什么教材上说连续两个PPP帧之间只需一个标志字段？
解析：当连续传输两个帧时，前一个帧的结束标志字段F可以同时作为后一个帧的起始标志字段。

  PPP的工作状态

        当用户拨号接入ISP时，路由器的调制解调器对拨号做出确认，并建立一条物理连接。这时，个人计算机向路由器发送一系列的LCP分组（封装成多个PPP帧）。这些分组及其响应选择了将要使用的一些PPP参数。接着就进行网络层配置，网络控制协议（NCP）给新接入的个人计算机分配一个临时的IP地址。这样，个人计算机就成为因特网上的一个主机了。
        当用户通信完毕时，NCP释放网络层连接，收回原来分配出去的IP地址。接着，LCP释放数据链路层连接，最后释放物理层连接。

PPP帧的透明传输

解析：为了实现PPP帧的透明传输，采用了字节填充步骤如下：
①把信息字段中出现的每一个Ox7E转变为2字节序列(Ox7D，Ox5E)。
②若信息字段中出现一个Ox7D（出现了和转义字符一样的比特组合），则把Ox转变为2字节序列（Ox7D，Ox5D）。
③若信息字段中出现ASCII码的控制字符（数值小于Ox20的字符)，则在该字符前面加入一个Ox7D，同时将该字符的编码加以改变。例如，出现Ox03(在控制字符中表示“传输结束”ETX )，就要把Ox03 转换为2字节序列（Ox7D.0x23)。为什么Ox03会转换成Ox23？其实就是对控制字符的十六进制编码加了一个偏移量（因为控制字符有Ox20个，所以加上Ox20，保证其不再是控制字符)

总结：
1）PPP 是一个面向字节的协议。
2）PPP 不需要的功能：纠错（PPP 只负责检错)、流量控制（由 TCP 负责）、序号（PPP是不可靠传输协议，所以不需要对帧进行编号)、多点线路（PPP是点对点的通信方式)、半双工或单工（PPP只支持全双工链路）。

注意：差错恢复、流量控制等由高层协议处理!