Стек Протоколов PPP(Point-to-Point Protocol)

Последовательность "Флаг"

Длина последовательности "Флаг" равна одному байту; она указывает на начало или конец блока данных. Эта последовательность имеет вид: 01111110.

Поле "Адрес"

Длина поля "Адрес" равна 1 байту; поле содержит двоичную последовательность 11111111, представляющую собой стандартный широковещательный адрес. РРР не присваивает индивидуальных адресов станциям.

Поле "Управление"

Поле "Управление" составляет 1 байт и содержит двоичную последовательность 00000011, которая требует от пользователя передачи информации непоследовательным кадром. Предусмотрены услуги без установления соединения канала связи, аналогичные услугам LLC Type 1.

Поле "Протокол"

Длина поля "Протокол" равна 2 байтам (или 1 байту); его значение идентифицирует протокол, заключенный в информационном поле блока данных. (Assigned Numbers Request for Comments, последний выпуск)

Поле "Данные"

Длина поля "Данные" - от нуля и больше; оно содержит дейтаграмму для протокола, заданного в поле протокола (включает рассмотренные выше поля "Информация" и "Дополнение"). Конец информационного поля определяется локализацией замыкающей последовательности "флаг" и предоставлением двух байтов полю FCS. Максимальная длина информационного поля по умолчанию равна 1500 байтам. В соответствии с априорным соглашением, реализации РРР могут использовать другие значения максимальной длины информационного поля.

Поле "FCS"

Поле проверочной последовательности блока данных (FCS - frame check sequence) обычно составляет 16 бит (два байта). В соответствии с априорным соглашением реализации РРР могут использовать 32-х битовое (четырехбайтовое) поле FCS, чтобы улучшить процесс выявления ошибок.

1.4.Протокол контроля канала LCP

Протокол PPP для достаточной универсальности и применимости к широкому разнообразию систем включает протокол контроля канала LCP (Link Control Protocol). LCP используется, чтобы автоматически согласовывать опции формата инкапсуляции, изменять пределы размеров пакетов, обнаруживать зацикливание звена и другие ошибочные ситуации, связанные с различиями конфигураций, и разрывать связь. Его другие дополнительные средства обслуживания - это аутентификация идентичности однорангового объекта на канале и определение, когда связь функционирует должным образом, а когда - нет.

Процесс LCP проходит через четыре четко различаемые фазы:

Существует три класса пакетов LCP:

Эти пакеты используются для достижения работоспособности каждой из фаз LCP.

1.5.Протоколы контроля сети (NCPs)

Каналы РРР имеют много проблем с используемым семейством сетевых протоколов. Например, назначение и управление адресов IP, которые являются проблемой даже в ЛВС, являются особенно трудными для коммутируемых каналов точка-точка (point-to-point). Эти проблемы решаются семейством протоколов контроля сети (NCPs - Network Control Protocols), каждый из которых отвечает за определенные функции, требуемые соответствующими протоколами сетевого уровня.

2. Функционирование звена PPP

Чтобы установить соединение по каналу типа "точка-точка", каждое окончание канала PPP должно сначала послать пакеты LCP, чтобы сконфигурировать и протестировать канал данных. После того, как связь установлена, одноранговый объект может быть подвергнут аутентификации.

Затем PPP должен послать пакеты NCP, чтобы выбрать и сконфигурировать один или более протоколов сетевого уровня. Если каждый из выбранных протоколов сетевого уровня сконфигурирован, то по данному каналу из каждого протокола сетевого уровня можно посылать дейтаграммы.

Канал будет оставаться сконфигурированным для связи до тех пор, пока пакеты LCP или NCP явно не закроют его или пока не произойдет некоторое внешнее событие (завершение работы неактивного таймера или вмешательство администратора сети).

2.1. Диаграмма стадий PPP

В процессе конфигурирования, поддержания и завершения соединения "точка-точка", звено передачи данных PPP проходит несколько различных стадий, которые определены в следующей упрощенной диаграмме стадий (на данной диаграмме отражены не все возможные переходы):

Рис. 2. Диаграмма стадий звена передачи данных

Стадия "Выключено"

Связь обязательно начинается и заканчивается в стадии "Выключено" (физический уровень не готов). Когда внешнее событие (такое, как обнаружение носителя или конфигурация администратора сети) указывает, что физический уровень к использованию готов, PPP переходит к стадии "Установление связи".

В течении этой стадии автомат LCP находится в состояниях "Начальное" или "Старт". Переход к стадии "Установление связи" выполняется по сигналу "Включение" автомату LCP.

Обычно, связь возвращается в эту стадию автоматически после разъединения модема. В случае интенсивной работы, эта стадия может быть чрезвычайно короткой - только для того, чтобы обнаружить присутствие устройства.

Стадия "Установление связи"

Чтобы установить связь, используется протокол LCP путем обмена пакетами выбора конфигурации. При завершении обмена LCP входит в состояние "Открыто" .Все опции конфигурации, если они не изменены при согласовании конфигурации, имеют значения по умолчанию.

Важно заметить, что с использованием LCP конфигурируются только те опции конфигурации, которые являются независимыми от специфических протоколов сетевого уровня. Конфигурация индивидуальных протоколов сетевого уровня выполняется в соответствии c отдельными протоколами контроля сети (NCPs) в течение стадии "Протокол сетевого уровня".

Любые пакеты, не соответствующие протоколу LCP, полученные в течение этой стадии, должны быть сброшены без уведомления.

Получение запроса конфигурации LCP вызывает переход из стадий "Протокол сетевого уровня" или "Аутентификация" к стадии "Установление связи".

Стадия "Аутентификация"

На некоторых каналах может возникнуть необходимость подтверждения одноранговым объектом своей подлинности перед разрешением обмена пакетами протокола сетевого уровня.

По умолчанию, установление подлинности не обязательно. Если приложение требует, чтобы подлинность однорангового объекта подтверждалась некоторым определенным протоколом аутентификации, тогда оно должно запрашивать использование этого протокола аутентификации в течение стадии "Установление связи".

Установление подлинности должно проводиться как можно скорее после установления связи. Однако, одновременно может происходить определение качества связи. В этом случае приложение не должно позволять обмен пакетами определения качества связи, чтобы не задерживать установление подлинности на неопределенное время.

Переход от стадии "Аутентификация" к стадии "Протокол сетевого уровня" не должен наступать до завершения аутентификации. Если установление подлинности не выполнено, то должен произойти переход к стадии "Завершение связи".

В течение данной стадии могут передаваться только пакеты протокола контроля связи LCP, протокола аутентификации и контроля качества связи. Все другие пакеты, полученные в течение этой стадии, должны быть сброшены без уведомления.

Заметим, что приложение не должно завершать аутентификацию по тайм-ауту или при отсутствии ответа. Установление подлинности должно предусматривать некоторый метод повторной передачи и переходить к стадии "Завершение связи" только после того, как число попыток аутентификации превысит заданный порог.

Приложение, которое не признало подлинность однорангового объекта, инициирует стадию "Завершение связи".

Стадия "Протокол сетевого уровня"

Когда PPP завершает предыдущие стадии, каждый протокол сетевого уровня (такой как IP, IPX, AppleTalk) должен быть индивидуально сконфигурирован согласно соответствующему протоколу контроля сети (NCP). Каждый NCP может быть открыт и закрыт в любое время.

После того, как NCP достиг состояния "Открыто", PPP будет передавать соответствующие пакеты протокола сетевого уровня. Любые пакеты протокола сетевого уровня, полученные, когда NCP не находится в состоянии "Открыто", должны быть сброшены без уведомления.

Стадия "Завершение связи"

PPP может расторгнуть связь в любое время. Это может случиться из-за потери носителя, непризнания подлинности при аутентификации, неудовлетворительного качества связи, истечения таймера незанятого периода или административного закрытия связи.

LCP закрывает связь путем обмена пакетами разъединения. Когда связь закрывается, PPP информирует протоколы сетевого уровня, чтобы они выполнили соответствующие действия.

После обмена пакетами разъединения приложению для инициализации завершения связи следует сигнализировать физическому уровня о разъединении, особенно в случае непризнания подлинности при аутентификации. Отправителю запроса разъединения следует разъединиться после получения подтверждения разъединения или после того, как истечет счетчик перезапуска. Приемнику запроса на разъединение следует ждать, пока одноранговый объект не разъединится; он не должен разъединяться до тех пор, пока после подтверждения разъединения не пройдет по крайней мере один период перезапуска. PPP следует перейти к стадии "Выключено".

Любой пакет не LCP, полученный в течение этой стадии, должен быть сброшен без уведомления.

Закрытие канала связи с помощью LCP является достаточным. Посылать поток пакетов разъединения в каждом NCP нет необходимости. Более того, тот факт, что один NCP закрылся, не является достаточной причиной для разъединения канала PPP, даже если этот NCP был единственным в тот момент в состоянии "Открыто".

2.2 Согласования параметров канала связи в протоколе РРР

Для согласования параметров канала связи в протоколе РРР предусмотрено использования специального автомата с конечным числом состояний. Переходы из одного состояния в другое определяются событиями и действиями. События состоят в поступлении внешних команд, таких как "Открыть" и "Закрыть", истечение таймера перезапуска и прием пакетов от однорангового объекта. Действия включают старт таймера перезапуска и передачу пакетов одноранговому объекту.