PPP协议的工作流程及状态

PPP协议的工作流程及状态

1. PPP协议的工作流程

• 当用户拨号接入ISP后，就建立了一条从用户PC机到ISP的物理连接。
• 这时用户PC机向ISP发送一系列的LCP分组(封装成多个PPP帧)，以便建立LCP连接。
• 这些分组及其响应选择了将要使用的一些PPP参数。
• 接着还要进行网络层配置，NCP给新接入的用户PC机分配一个临时的IP地址。
• 这样，用户PC机就成为因特网上的一个有IP地址的主机了。
• 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。
• 最后释放的是物理层的连接。
  

注：PPP链路的起始和终止状态永远是“链路静止”(Link Dead)状态，这时在PC机和ISP的路由器之间并不存在物理层的连接。

2. PPP协议的LCP连接

• 当用户PC机通过调制解调器呼叫路由器时(通常是在屏幕上用鼠标点击一个连接按钮)，路由器就能够检测到调制解调器发出的载波信号。在双方建立了物理层连接后，PPP就进入“链路建立”(Link Establish)状态，其目的是建立链路层的LCP连接。
• 这时，LCP开始协商一些配置选项，即发生LCP的配置请求帧(Configure-Request)。这是一个PPP帧，其协议字段置为LCP对应的代码，而信息字段包含特定的配置请求。
• 链路的另一端可以发送以下响应中的其中一种：
  (1)配置确认帧(Configure-Ack)：所有选项都接受。
  (2)配置否认帧(Configure-Nak)：所有选项都理解但不能接受。
  (3)配置拒绝帧(Configure-Reject)：选项有的不能识别或不能接受，需要协商。
• LCP配置选项包括链路上的最大帧长、所使用的鉴别协议(authentication protocol)的规约(如果有的化话)，以及不使用PPP帧中的地址和控制字段(因为这两个字段的值是固定的，没有任何信息量，可以在PPP帧的首部中省略掉这两个字节)。
• 协商结束后双方就建立了LCP链路，接着就进入鉴别状态(Authentication)，在这一状态，只允许传送LCP协议的分组、鉴别协议的分组以及检测链路质量的分组。若使用口令鉴别协议PAP(Password Authentication Protocol)，则需要发起通信的一方发送身份标识符和口令。系统可运行用户重试若干次。如果需要有更好的安全性，则可使用更加复杂的口令握手鉴别协议CHAP(Challenge-Handshake Authentication Protocol)。若鉴别身份失败，则转到链路终止状态(Link Dead)。若鉴别成功，则进入网络层协议状态(Network-Layer Protocol)。

3. PPP协议的NCP连接

• 在网络层协议状态，PPP链路的两端的网络控制协议NCP根据网络层的不同协议互相交换网络层特定的网络控制分组。这个步骤是非常重要的，因为现在的路由器都能够同时支持多种的网络层协议。
• 总之，PPP协议两端的网络层可以运行不同的网络层协议，但仍然可以使用同一个PPP协议进行通信。
• 如果在PPP链路上运行的是IP协议，则对PPP链路的每一端配置IP协议模块(如分配IP地址)时就要使用NCP中支持IP的协议——IP控制协议IPCP(IP Control Protocol)。IPCP分组也封装成PPP帧(其中的协议字段为0x8021)在PPP链路中传送。在低速链路上运行时，双方还可以协商使用压缩的TCP和IP首部，以减少在链路上传送的比特数。
• 当网络层配置完毕后，链路就进入可进行数据通信的链路打开状态。链路的两个PPP端点可以彼此向对方发送分组。两个PPP端点还可发送回送请求LCP分组(Echo-Request)和回送回答LCP分组(Echo-Reply)，以检查链路的状态。
• 数据传输结束后，可以由链路的一端发出终止请求LCP分组(Terminate-Request)请求终止链路连接，在收到对方发来的终止确认LCP分组(Terminate-Ack)后，转到链路终止状态。
• 如果链路出现故障，也会从链路打开状态转到链路终止状态。
• 当调制解调器的载波停止后，则回到链路静止状态。

注：从设备之间无链路开始，到先建立物理链路，再建立LCP链路。经过鉴别后再建立NCP链路，然后才能交换数据。由此可见，PPP协议已不是纯粹的数据链路层的协议，它还包含了物理层和网络层的内容。

参考文献：
[1]《计算机网络(第5版)》谢希仁——第三章 3.2