ppp协议
1 概述
用户计算机与ISP（Internet Service Provider）进行通信时，所使用的数据链路层协议通常就是点对点协议PPP（Point-to-Point Protocol）。PPP协议是目前使用最广泛的点对点数据链路层协议，也广泛应用于广域网路由器之间的专用线路。
2 组成
- 对各种协议数据报的封装方法（封装成帧）
- 链路控制协议LCP 用于建立、配置以及测试数据链路的连接
- 一套网络控制协议NCPs 其中的每一个协议支持不同的网络层协议
2.1 帧格式
- Flag字段为帧定界标志，用来标识PPP帧的开始与结束，长度为1字节，取值固定为
0x7E。 - Address字段为地址字段，用来标识接收方的地址，长度为1字节，由于点到点链路的接收方是唯一的，故此字段取值固定为
0xFF，表示只有对端才能接受到数据。 - Control字段为控制字段，长度为1字节，取值固定为
0x03，表示无序号信息（Unnumbered Information） - Protocol字段为协议字段，用来标识PPP帧封装的协议数据类型，长度为1-2字节。此字段使PPP得以封装不同的协议。
| 字段值 | 协 议 |
|---|---|
0x0021 |
IP(Internet Protocol) |
0x0029 |
Appletalk |
0x8021 |
IPCP(Internet Protocol Control Protocol) |
0xC021 |
LCP(Link Control Protocol) |
0xC023 |
PAP(Password Authentication Protocol) |
0xC025 |
LQR(Link Quality Report) |
0xC223 |
CHAP(Challenge Handshake Authentication Protocol) |
- Information字段为信息字段，该字段长度不固定，最大长度等于MRU（Maximum Receive Unit）值，默认为1500字节。此字段存放承载的协议数据，包括LCP、NCP等
- FCS（Frame Checksum）字段为帧校验和字段，用来检测PPP帧的完整性（CRC计算），长度为2-4字节，通常为2。
由于Address和Control字段总是常量，因此LCP提供了某种必要的机制，允许通信双方协商一个选项，确定是否省略这两个字段。
2.2 字节填充法
- 如PPP帧的标志字段取值为
7E（16进制），如果数据中出现7E则需要在数据前插入转义字符7D（16进制），并将原来的7E与0x20（16进制） 做异或运算，所以7E在数据中最终会变成7D,5E - 如果数据中有转义字符
7D怎么办呢？可以在转义字符7D前再加一个转义字符7D，并将数据的7D减0x20（16进制），于是转义字符7D在数据中最终会变成7D,5D - 数据中出现的每一个ASCII码控制字符（数值小于
0x20的字符），则在该字符前面插入一个7D字节，同时将该字符的编码加上0x20。
2.3 差错控制
接收方每收到一个PPP帧，就进行CRC检验（多项式）。若CRC检验正确，就收下这个帧；反之就丢弃这个帧（不可靠传输服务）。检验由尾部的FCS实现
使用PPP的数据链路层，向上提供的是不可靠数据传输服务。PPP 数据链路层向上提供不可靠服务，核心原因是它未内置确认、重传等可靠性保障机制。
3 工作流程
- 链路不可用阶段 Dead
- 链路建立阶段 Establish
- 认证阶段 Authenticate
- 网络层协议阶段 Network
- OPEN
- 链路中止阶段 Terminate
4 LCP 协议
LCP（Link Control Protocol，链路控制协议）：用于建立、配置、维护和终止PPP链路
LCP负责PPP的链路管理，和上层（网络层）协议无关
报文格式
当PPP帧中Protocol字段为0xC021时，表示Information 字段数据为LCP报文。
- Code为代码字段（也称类型字段），长度为1字节，用来标识LCP中链路控制报文的类型。
- Identifier为标识符字段，长度为1字节，是报文的唯一标识。
- Identifier字段用于匹配请求和回复。
- Length为长度字段，长度为2字节，Length字段指出该报文的长度，包括Code，Identifier，Length和Data。
- Data为数据字段，长度是零或多个八位字节，由Length字段声明。
- Data字段的格式由Code字段决定。
5 NCP协议
NCP（Network Control Protocol，网络控制协议）用于建立、配置网络层协议，进行参数协商。
不同的网络层协议会使用不同的NCP协议。
- IP协议使用IPCP（Internet Protocol Control Protocol，IP控制协议）；
- Appletalk协议使用Appletalk NCP进行协商；
- Novell的 IPX协议使用IPE（Internet Packet Exchange，互连网包交换协议）进行协商。
6 hdlc协议
HDLC（高级数据链路控制协议）是ISO制定的面向比特的同步数据链路层协议，是数据链路层协议的经典标准，具有极强的通用性和灵活性。
一、核心定位与适用场景
- 定位：替代早期面向字符的协议（如BSC），提供标准化的链路层数据传输、差错控制和流量控制功能。
- 适用场景：支持点到点、点到多点拓扑，可用于专线、卫星链路等同步传输场景，是X.25、帧中继等协议的基础链路层协议。
二、核心特性
- 面向比特传输：以比特流为处理单位，不受字符编码限制，适配任意上层数据。
- 同步传输：依赖物理层同步信号（如时钟），无需额外同步字符，传输效率高。
- 全双工通信：支持双向同时传输，通信双方可随时发送数据。
- 统一帧格式：所有数据和控制信息均封装为统一格式的HDLC帧，结构清晰。
- 内置可靠性机制：自带差错控制、流量控制和帧序号管理，可提供可靠传输。
三、帧格式详解（核心组成）
HDLC帧由5个字段组成，字段长度除信息字段外均固定：
| 字段 | 长度（比特） | 功能说明 |
|---|---|---|
| 标志字段（F） | 8 | 帧起始和结束标识，固定为01111110，用于帧同步；通过”0比特插入法“避免数据中出现假标志。 |
| 地址字段（A） | 8（可扩展） | 指明接收方地址，点到点链路中可固定为全1，点到多点链路中需明确目标设备地址。 |
| 控制字段（C） | 8 | 核心字段，区分帧类型（信息帧、监控帧、无编号帧），包含序号、确认号等控制信息。 |
| 信息字段（I） | 可变长度 | 承载上层协议数据，长度无严格限制（由链路带宽和缓存决定）。 |
| 帧校验序列（FCS） | 16或32 | 采用CRC校验（CRC-CCITT或CRC-32），检测帧在传输过程中的差错（比特错、帧丢失等）。 |
四、三种帧类型及功能
- 信息帧（I帧）：用于传输上层数据，控制字段包含发送序号（N(S)）和接收序号（N(R)），支持连续发送和累计确认。
- 监控帧（S帧）：用于差错控制和流量控制，无信息字段，包含确认号（N(R)）和监控类型（如接收准备好RR、接收未准备好RNR、拒绝重传REJ等）。
- 无编号帧（U帧）：用于链路控制，无序号字段，包含链路建立（SABM）、链路释放（DISC）、确认（UA）等控制功能。
五、关键工作机制
- 0比特插入/删除：发送方在数据中连续5个”1“后插入1个”0“，接收方删除该”0“，避免数据与标志字段（
01111110）混淆。 - 差错控制：通过FCS校验检测差错，结合S帧的REJ（拒绝）或选择性重传机制，实现差错恢复。
- 流量控制：接收方通过RNR（接收未准备好）帧告知发送方暂停发送，待缓存空闲后用RR帧恢复，避免接收方溢出。
- 链路管理：通过U帧完成链路建立（SABM→UA）、数据传输、链路释放（DISC→UA）的完整流程。
六、与PPP的核心区别
- 帧格式：HDLC帧无协议字段，PPP帧新增协议字段以适配多种上层协议。
- 可靠性：HDLC内置确认、重传机制，PPP默认无可靠性保障。
- 适用场景：HDLC多用于设备间专线连接，PPP更适用于拨号、宽带等用户接入场景。