数据链路层（四）---PPP协议的工作状态

1 PPP链路的初始化

通过前面几章的学习，我们学了了PPP协议帧的格式以及组成，那么对于使用PPP协议的链路是怎么初始化的呢？

当用户拨号上网接入到ISP后，就建立起了一条个人用户到ISP的物理链路。这时，用户向ISP发送一系列的链路控制协议LCP分组（封装成多个PPP帧），以便建立起LCP连接。这些分组及相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，网络控制协议NCP给新接入的用户个人电脑分配一个临时的IP地址，这样，用户就完成了与互联网的初始化连接。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，LCP释放数据链路层连接，最后释放物理层的连接。

2 PPP链路的详细工作过程

（1）PPP链路的起始和终止状态永远时链路静止状态，这个时候用户与ISP的路由器不存在任何物理层上的连接；

（2）当用户通过调制解调器发出载波信号呼叫路由器时，路由器就能够检测到调制解调器的信号，双方开始建立物理连接。比如，你打开了百度搜索；

（3）双方完成物理层连接以后，PPP进入链路建立状态，其目的是为了建立数据链路层的LCP连接：用户侧会发送LCP的配置请求帧（封装成多个PPP协议帧，此时PPP协议帧中的协议字段为LCP对应的代码：0xC021），而信息字段包含特定的信息配置（包括：最大帧长、所使用的鉴别协议的规定、不使用PPP帧中的地址和控制字段等）。链路另一端在收到LCP配置请求帧后，可以响应以下几种协议帧的一种：

配置确认帧（Configure-ACK）：所有选项都接受

配置否认帧（Configure-NCK）：所有选项都理解但不接受

配置拒绝帧（Configure-Reject）：选项有的无法识别或不能接受，需要协商。

（4）双方协商结束后，即建立起了LCP链路，紧接着进入“鉴别”状态。在此状态下，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。鉴别状态下可以使用两种鉴别协议：PAP（口令鉴别协议）和CHAP（口令鉴别协议）。其中，CHAP更见安全、可靠。

PAP：认证过程比较简单，发起方发送用户名/密码至服务端做请求认真，服务器处理并做出回应，整个过程明文传输，安全性低。

CHAP：全程采用加密传输，需要做三次认证，过程比较复杂。具体过程如下：

1) 在LCP协商完成之后，服务端（认证方）会发送一个challenage报文给用户端（被认证方）;

2) 用户端在收到challenage报文以后，根据challenage报文对用户名/密码进行md5加密，然后将加密后的数据发送给服务端；

3）服务端收到数据后，从本地数据库调取对应用户名密码，同样进行md5加密，与收到的用户名密码进行比对，如果一样，则表示鉴别成功，向用户端回复认可消息，否则失败。

（5）链路鉴别失败，则直接进入链路终止，如果链路鉴别成功，则进入“网络层协议”状态，开始准备NCP配置协商。PPP链路的两端网络控制协议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，保证在两端运行不同网络层协议的数据可以使用同一个PPP协议进行通信。

（6）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端点可以进行彼此向对方发送数据分组。两个PPP端点可以发送会送请求LCP分组和回送回答LCP分组，以来检车链路的状态。

（7）数据传输结束后，可以由链路的一端发出中止请求LCP分组请求链路中止连接，在收到对方发来的终止确认LCP分组后，转到“链路终止”状态。

（8）当链路终止，调制解调器的载波停止后，则回到“链路静止”状态。