PPP 协议

一、PPP 是什么

PPP（Point-to-Point Protocol，点对点协议），数据链路层协议。
用于点对点串行链路上传输网络层数据包（IP等）。
典型场景：早期电话拨号上网、串口、路由器之间串口链路、4G/5G拨号。

前身是SLIP（串行线路网际协议）；SLIP只有简单封装，无校验、无认证；PPP对SLIP全面增强。

二、PPP 的三大组成部分

1. LCP（链路控制协议 Link Control Protocol）
   负责链路建立、配置、检测、协商链路参数；协商最大帧长、是否开启认证、魔术字（检测环路）。链路建立阶段最先跑LCP。
2. NCP（网络控制协议 Network Control Protocol）
   LCP链路就绪后，NCP协商网络层参数；常用IPCP（IP Control Protocol），协商两端IP地址。
3. PPP帧封装
   对网络层报文进行封装、差错检测。

三、PPP完整会话阶段

1. 链路建立阶段（LCP协商）
   两端交换LCP报文，协商链路参数（认证方式、MRU魔术字等）。
2. 认证阶段（可选）
   LCP协商成功后，可以进行身份认证，PAP / CHAP。
   • PAP：密码明文发送，不安全；
   • CHAP：挑战握手，密码不在线路上传输，更安全。

认证失败直接关闭链路。

3. 网络层协商阶段（NCP/IPCP）
   协商IP地址，两端分配IP，网络层协议（IP）可以开始通信。
4. 数据传输阶段
   封装IP报文，在PPP链路上收发数据。
5. 链路终止阶段
   任意一方发送LCP关闭报文，断开链路。

记忆顺序：LCP建立 → 认证 → NCP协商IP → 传数据 → 断开链路

四、PPP帧格式

标志字段(0x7E) | 地址 | 控制 | 协议域 | 信息(IP包) | FCS校验 | 标志(0x7E)

• 标志字段：0x7E，标识帧开始与结束
• 地址、控制字段：固定值，点对点链路不需要MAC寻址
• 协议域：标识里面承载的是什么协议（0x0021代表IP）
• FCS：帧校验，差错检测

PPP没有MAC地址，因为是点对点链路，不存在广播。

五、PAP 和 CHAP 认证对比

项目	PAP	CHAP
全称	Password Authentication Protocol	Challenge Handshake Authentication Protocol
安全	弱，账号密码明文传输	强，密码不在线路传输
流程	客户端直接发用户名+密码	服务器发随机挑战串；客户端用密码哈希后返回；服务端比对哈希
认证时机	链路建立阶段一次性认证	周期性可重复挑战

六、PPP vs SLIP

• SLIP：仅封装IP，无校验，无认证，不能协商IP；淘汰。
• PPP：有LCP/NCP，支持差错校验、认证、动态IP协商，支持多网络层协议。

七、优缺点

✅ 优点

1. 支持身份认证PAP/CHAP；
2. 支持差错检测（FCS）；
3. 可以动态协商IP地址；
4. 支持多种网络层协议（IP等）；
5. 简单，适合点对点串行链路。

❌ 缺点

1. 只适用于点对点链路，不能用于以太网广播网络；
2. PAP认证存在明文安全风险，不推荐使用。

八、小结

1. PPP 数据链路层点对点协议，用于串行点对点链路；
2. 由LCP（链路协商）、认证、NCP（网络层参数协商）、帧封装组成；
3. 认证两种方式：PAP明文，CHAP哈希挑战（推荐）；
4. 通信流程：LCP建链路 → 认证 → IPCP分配IP → 传输IP报文 → 释放链路；
5. 没有MAC地址，不支持广播；SLIP的替代方案。

思考题：PPP工作在点对点链路，为什么PPP帧里面保留地址字段却不使用MAC地址？