一、PPP协议简介

PPP（Point-to-Point Protocol）是一种数据链路层协议，用于在两个节点之间建立点对点的数据通信连接。PPP协议是TCP/IP协议族中的一员，它可以在串行通信线路上传输IP数据包，支持多种网络层协议，如IP、IPX、AppleTalk等。PPP协议定义了一整套协议，包括建立连接的五种状态、LCP协议、Authenticate验证协议、Network网络层协议等。

二、PPP建立连接的五种状态

PPP建立连接的过程中，有五种状态，分别是：

1. 非建立状态（Dead）：初始状态，表示没有建立连接。

2. 等待状态（Establishing）：表示正在建立连接，发送方发送LCP协议报文，接收方回复LCP协议报文。

3. 认证状态（Authenticate）：可选状态，表示正在进行认证，发送方发送认证请求报文，接收方回复认证响应报文。

4. 网络层协商状态（Network）：表示正在进行网络层协商，发送方发送IPCP协议报文，接收方回复IPCP协议报文。

5. 已建立状态（Opened）：表示连接已经建立，可以进行数据传输。

三、LCP简介

LCP（Link Control Protocol）是PPP协议中的一个重要协议，用于在两个节点之间建立连接。LCP协议定义了一系列报文类型和状态，用于协商连接参数，如最大传输单元（MTU）、协议版本、认证方式等。

1.LCP报文类型

LCP报文类型分为三大类，分别是：

1. 配置请求报文（Configure-Request）：发送方向接收方请求协商某个参数的值。

2. 配置响应报文（Configure-Ack）：接收方回复发送方的请求，同意协商某个参数的值。

3. 配置拒绝报文（Configure-Nak）：接收方回复发送方的请求，拒绝协商某个参数的值，并提供一个备选值。

2.LCP协商报文交互过程

LCP协商报文交互过程如下：

1. 发送方发送配置请求报文。

2. 接收方回复配置响应报文或配置拒绝报文。

3. 如果接收方回复配置拒绝报文，则发送方根据备选值再次发送配置请求报文。

4. 如果接收方回复配置响应报文，则协商成功。

3.LCP协商状态

LCP协商状态分为五种，分别是：

1. 初始状态（Initial）：表示连接尚未建立，发送方发送配置请求报文。

2. 配置请求已发送状态（Starting）：表示发送方已经发送了配置请求报文，等待接收方回复。

3. 配置请求已接收状态（Req-Sent）：表示接收方已经接收到了配置请求报文，正在处理。

4. 配置已协商状态（Ack-Received）：表示接收方已经回复了配置响应报文，发送方正在处理。

5. 已建立状态（Opened）：表示连接已经建立，可以进行数据传输。

四、Authenticate验证阶段

PPP协议支持两种认证方式，分别是PAP和CHAP。

1.PAP认证报文交互过程

PAP认证报文交互过程如下：

1. 发送方发送认证请求报文，包含用户名和密码。

2. 接收方回复认证响应报文，表示认证成功或失败。

2.CHAP认证报文交互过程

CHAP认证报文交互过程如下：

1. 发送方发送挑战请求报文，包含一个随机数。

2. 接收方回复挑战响应报文，包含一个经过加密的随机数。

3. 发送方将接收到的随机数和密码进行加密，生成一个响应报文。

4. 接收方验证响应报文是否正确，如果正确则认证成功，否则认证失败。

五、Network网络层协商阶段

PPP协议支持多种网络层协议，如IP、IPX、AppleTalk等。在网络层协商阶段，使用IPCP协议进行协商。

IPCP简介

IPCP（Internet Protocol Control Protocol）是PPP协议中的一个重要协议，用于在两个节点之间协商IP地址、DNS服务器地址等网络层参数。

1.IPCP报文类型

IPCP报文类型分为三种，分别是：

1. 配置请求报文（Configure-Request）：发送方向接收方请求协商某个参数的值。

2. 配置响应报文（Configure-Ack）：接收方回复发送方的请求，同意协商某个参数的值。

3. 配置拒绝报文（Configure-Nak）：接收方回复发送方的请求，拒绝协商某个参数的值，并提供一个备选值。

2.IPCP协商报文交互过程

IPCP协商报文交互过程如下：

1. 发送方发送配置请求报文。

2. 接收方回复配置响应报文或配置拒绝报文。

3. 如果接收方回复配置拒绝报文，则发送方根据备选值再次发送配置请求报文。

4. 如果接收方回复配置响应报文，则协商成功。

3.IPCP协商状态

IPCP协商状态分为四种，分别是：

1. 初始状态（Initial）：表示连接尚未建立，发送方发送配置请求报文。

2. 配置请求已发送状态（Starting）：表示发送方已经发送了配置请求报文，等待接收方回复。

3. 配置请求已接收状态（Req-Sent）：表示接收方已经接收到了配置请求报文，正在处理。

4. 已建立状态（Opened）：表示连接已经建立，可以进行数据传输。

六、PPP报文

PPP报文由两部分组成，分别是PPP头部和数据部分。

1.PPP头部

PPP头部由三个字段组成，分别是标志字段、地址字段和控制字段。其中标志字段固定为01111110，地址字段固定为11111111，控制字段固定为00000011。

2.LCP报文格式

LCP报文格式由四个字段组成，分别是代码字段、标识符字段、长度字段和数据字段。其中代码字段表示报文类型，标识符字段用于标识报文，长度字段表示数据字段的长度，数据字段包含具体的协商参数。

3.PAP报文格式

PAP认证报文格式由三个字段组成，分别是代码字段、标识符字段和数据字段。其中代码字段表示报文类型，标识符字段用于标识报文，数据字段包含用户名和密码。

4.CHAP报文格式

CHAP认证报文格式由四个字段组成，分别是代码字段、标识符字段、长度字段和数据字段。其中代码字段表示报文类型，标识符字段用于标识报文，长度字段表示数据字段的长度，数据字段包含挑战请求或响应的随机数和加密后的密码。

5.IPCP报文格式

IPCP报文格式与LCP报文格式类似，由四个字段组成，分别是代码字段、标识符字段、长度字段和数据字段。其中代码字段表示报文类型，标识符字段用于标识报文，长度字段表示数据字段的长度，数据字段包含具体的协商参数，如IP地址、DNS服务器地址等。

七、PPP排错

在PPP协议中，常见的排错方法包括以下几种：

1. 使用debug命令查看PPP协议报文交互过程。

2. 检查物理连接是否正常，如串口线是否插好、串口波特率是否设置正确等。

3. 检查PPP协议参数是否设置正确，如最大传输单元（MTU）、认证方式等。

4. 检查网络层协议参数是否设置正确，如IP地址、DNS服务器地址等。

5. 使用网络分析工具，如Wireshark等，分析PPP协议报文，查找问题所在。

八、PPP认证

PPP支持多种认证方式，包括PAP（Password Authentication Protocol）、CHAP（Challenge Handshake Authentication Protocol）等。

1. PAP认证：PAP认证是一种简单的明文认证方式，客户端发送用户名和密码给服务器端，服务器端进行验证。如果验证通过，PPP链路建立成功。

2. CHAP认证：CHAP认证是一种更加安全的认证方式，它使用挑战-响应机制进行认证。服务器端发送一个随机数给客户端，客户端使用密码对随机数进行加密后返回给服务器端，服务器端进行验证。如果验证通过，PPP链路建立成功。