PPPoE

­

1. 前言

　　PPPOE(PPP over Ethernet, RFC2516，值得注意的是此RFC不是Standard而是Information类型的)定义了如何在以太网上传输PPP数据包的方法，目前流行的宽带类型ADSL就是通过PPPoE实现的。

2. 通信过程概述

　　建立PPPOE通道（ADSL拨号）分两个阶段：发现阶段和PPP会话阶段。

　　在发现阶段，以太网上的客户机要找到一个访问集中器(AC，Access Concentrator)，就是ADSL MODEM，一般家用时一般就只有一个AC；但如果是一个以太网内可能会有多条ADSL，就会有多个AC，这时客户机就从中选择一个。发现阶段完成后，客户机和AC都得到要在以太网上建立PPP通道的相关信息。

　　发现阶段是无状态的，也就是两边都不用保存以前的状态信息；只有PPP会话开始后，双方就要建立一个虚拟的PPP通信接口，具体在Linux下会有ppp0网卡，在windows下网络连接中增加ADSL的接口。

3. 协议头格式

3.1 协议值

　　PPPOE数据是直接在以太头数据之上的，其等级和ARP、IP等是相同的，在以太头的类型字段中，用0x8863 表示是PPPOE发现阶段数据，用0x8864表示PPP会话阶段数据，如下所示。(类比：0x0800表示IP数据，0x0806表示ARP数据)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| DESTINATION_ADDR |

| (6 octets) |

| |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| SOURCE_ADDR |

| (6 octets) |

| |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| ETHER_TYPE (2 octets) |

| 0x8863 or 0x8864 |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| |

| PPPOE Header |

| (6 octets) |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

~ ~

~ payload ~

~ ~

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| CHECKSUM |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

3.2 PPPOE协议头

　　　　　　　 1　　　　　　　　 2　　　　　　　 3

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| VER | TYPE | CODE | SESSION_ID |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| LENGTH | payload ~

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

　　PPPOE协议头有6个字节，正好和14字节的以太头实现了4字节对齐，包括以下字段：

      VER：版本号，4位，必须为0x01

      TYPE：类型，4位，必须是0x01

      CODE：8位，在发现阶段和PPP会话阶段有不同的定义，表示PPPOE数据类型

      SESSION_ID：16位，用来定义一个PPP会话，在发现过程中定义。

      LENGTH：16位，表示负载长度，不包括以太头和PPPOE头。

4. 发现阶段

　　PPPOE发现阶段数据的以太类型是0x8863。

4.1 TAG

　　在发现阶段用于交换客户机和AC的信息，建立PPPOE通道，负载信息都是PPPOE信息，并没有上层协议数据。

发现阶段的负载称为TAG，一个TAG信息格式如下，负载信息中可能会包含多个TAG：

1 2 3

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| TAG_TYPE | TAG_LENGTH |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| TAG_VALUE ... ~

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

      TAG_TYPE：16位，TAG类型

      TAG_LENGTH：16位，表示TAG_VALUE部分的长度

      TAG_VALUE：TAG值

      TAG_TYPE可取以下值(注意第一字节为2表示是错误信息)：

0x0000 End-Of-List

0x0101 Service-Name

0x0102 AC-Name

0x0103 Host-Uniq

0x0104 AC-Cookie

0x0105 Vendor-Specific

0x0110 Relay-Session-Id

0x0201 Service-Name-Error

0x0202 AC-System-Error

0x0203 Generic-Error

4.2 PPPOE主动发现初始包

　　PPPOE主动发现初始包(PPPoE Active Discovery Initiation, PADI)由客户机发出，以太头中的目的地址是以太广播地址FF:FF:FF:FF:FF:FF，PPPOE头中的CODE为0x09，SESSION_ID值必须为0，负载部分必须只包含一个Service-Name类型的TAG表示请求的服务类型，另外可以包含其他TAG，整个PPPOE包不能超过1484字节，这样省出的16字节可以由ADSL中继设备添加中继TAG。

　　一个PADI包的例子为:

1 2 3

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| 0xffffffff |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| 0xffff | Host_mac_addr |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| Host_mac_addr (cont) |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| ETHER_TYPE = 0x8863 | v = 1 | t = 1 | CODE = 0x09 |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| SESSION_ID = 0x0000 | LENGTH = 0x0004 |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| TAG_TYPE = 0x0101 | TAG_LENGTH = 0x0000 |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

4.3 PPPOE主动发现提议包

　　PPPOE主动发现提议包(PPPoE Active Discovery Offer, PADO)由AC发出，用来回应客户机的PADI包，以太头中的目的地址是客户机的MAC地址，PPPOE头中的CODE为0x07，SESSION_ID值必须为0，负载部分必须包含一个AC-Name类型的TAG，用来指示本AC的名称，一个在PADI包中指定的Service-Name的TAG，另外可以包含其他Service-Name的TAG。如果AC不对该客户机提供服务，AC就不回应PADO包。

　　一个PADO包的例子为:

1 2 3

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| Host_mac_addr |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| Host_mac_addr (cont) | Access_Concentrator_mac_addr |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| Access_Concentrator_mac_addr (cont) |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| ETHER_TYPE = 0x8863 | v = 1 | t = 1 | CODE = 0x07 |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| SESSION_ID = 0x0000 | LENGTH = 0x0020 |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| TAG_TYPE = 0x0101 | TAG_LENGTH = 0x0000 |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| TAG_TYPE = 0x0102 | TAG_LENGTH = 0x0018 |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| 0x47 | 0x6f | 0x20 | 0x52 |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| 0x65 | 0x64 | 0x42 | 0x61 |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| 0x63 | 0x6b | 0x20 | 0x2d |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| 0x20 | 0x65 | 0x73 | 0x68 |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| 0x73 | 0x68 | 0x65 | 0x73 |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| 0x68 | 0x6f | 0x6f | 0x74 |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

4.4 PPPOE主动发现请求包

　　PPPOE主动发现请求包(PPPoE Active Discovery Request, PADR)由客户机发出，因为可能会有多个AC对客户机发出的PADI包回应了PADO包，客户机从回应的PADO包中选择一个AC发送PADR包，以太头中的目的地址是该AC的MAC地址，PPPOE头中的CODE为0x19，SESSION_ID值必须为0，负载部分必须只包含一个Service-Name类型的TAG表示请求的服务类型，另外可以包含其他TAG。

4.5 PPPOE主动发现会话确认包

　　PPPOE主动发现会话确认包(PPPoE Active Discovery Session-confirmation, PADS)由AC发出，收到客户机的PADR包后，AC将产生一个SEESSION_ID值用来标志本次PPP会话，以PADR包方式发送给客户机。以太头中的目的地址是客户机的MAC地址，PPPOE头中的CODE为0x65，SESSION_ID值必须为所生成的那个SESSION_ID，负载部分必须只包含一个Service-Name类型的TAG，表示该服务类型被AC接受，另外可以包含其他TAG。如果AC不接受PADR中的Server-Name，PADS中则包含一个Service-Name-Error类型的TAG,这时SESSION_ID设置为0。

4.6 PPPOE主动发现停止包

　　PPPOE主动发现停止包(PPPoE Active Discovery Terminate, PADT)表示PPPOE会话过程的结束，AC和客户机都可以主动发出。以太头中的目的地址是对方的MAC地址，PPPOE头中的CODE为0xa7，SESSION_ID值必须为PPPOE会话过程的SESSION_ID，不需要TAG。

 

5. PPP会话阶段

　　在PPP会话阶段，PPP包被封装在PPPOE以太帧中，以太包目的地址都是单一的，以太协议为0x8864，PPPOE头的CODE必须为0，SESSION_ID必须一直为发现阶段协商出的SEESION_ID值，PPPOE的负载是整个PPP包，PPP包前是两字节的PPP协议ID值。

　　一个PPPOE会话过程包的例子为:

1 2 3

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| Access_Concentrator_mac_addr |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

|Access_Concentrator_mac_addr(c)| Host_mac_addr |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| Host_mac_addr (cont) |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| ETHER_TYPE = 0x8864 | v = 1 | t = 1 | CODE = 0x00 |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| SESSION_ID = 0x1234 | LENGTH = 0x???? |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| PPP PROTOCOL = 0xc021 | PPP payload ~

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

　　注意：由于PPPOE头是6字节，PPP协议ID号两个字节，一共要占用8个字节，而以太网的MTU值为1500，所以上层PPP负载数据不能超过1492字节，所以PPP协商时协商的最大接收单元值不能超过1492字节，也就是相当于在PPPOE环境下的MTU是1492字节。

6. ADSL拨号过程简述

　　客户机启动拨号程序，发送PADI包，ADSL MODEM回应PADO包，客户机再发送PADR包，ADSL MODEM回应PADS包后建立PPPOE通道，随后客户机进行普通的PPP协议拨号过程，不过PPP数据包都是包装进以太帧中的，拨号成功后客户机和服务器之间建立了PPP通道，ADSL MODEM起到将以太帧转换为PPP包的作用。ADSL虽然是用电话线，但所用频率不是通话用的频率，所以ADSL拨号不影响打电话。通信结束后，会发送PADT断开PPPOE通道。

7. 结论

　　由于ADSL的大面积使用，PPPOE也随之应用，了解其通信协议和数据格式对于底层驱动的开发、协议分析、访问控制等是必要的，现在不论在windows还是linux下都可以很好地支持PPPOE。

原文