PPP协议原理试验指导书

1、ppp 协议原理实验指导书一.实验目的：通过对 PPP 协议的模拟仿真实验，了解协议的工作原理，加深对 PPP 协议的理 解。.实验内容1.LCP 建链实验2.LCP 拆链实验3.LCP 身份验证4.NCP 的工作过程5.数据报文传送 三.实验器材PC 机两台，PPP 协议模拟程序，串口线一根。四.实验原理1.PPP 协议简介PPP 协议在接入网领域的使用十分广泛，比如说拨号上网，宽带接入等，同时，在广域网之间的绝大部分链路也都是PPP 链路，这些都使得我们有必要了解和掌握 PPP 协议的工作原理和运行机制。这本指导书就是为了让同学们了解PPP协议而编著的，它介绍了 PPP 协议的各个组成部分

2、以及各部分的运行机制。PPP(Point to Point Protocol)协议最早定义于 RFC1661 它提供了一个在点到点链路上传输多种协议数据报(datagram)的标准方法。它由以下三个部分组成：1)一个封装多协议数据报的方法。2)一个链路控制协议 LCP 用于建立、配置和测试数据链路。3)一个网络控制协议族 NCP 用于建立和配置不同的网络层协议。2.PPP 的封装和帧格式PPP 封装的示意图如下：Protocol 8/16 bitsInftirmalionPadding1.协议字段的值标明了封装在信息字段中的数据报所使用的协议。RFC1340规定了常用协议所对应的字段值。2.信

3、息字段可以有一个或多个字节，其中包含协议字段中指明的协议的数 据报。3.填充字段是用来在传输时，把信息字段填充任意字节以达到MRUPPP 使用 HDLC(High-level Data Link Control)的帧格式，一个 PPP 帧如下图 所示：酬length1112Variable2/4in bytesFlagAddressControlProtocolDataFCS01111110 11111111 000000114.标志字段为一个字节，用以标志一帧的起止，为二进制序列01111110。5.地址字段为一个字节，采用标准的广播地址，为二进制序列11111111。6.控制字段为一个字节

4、，为二进制序列00000011,其含义是使用无序号帧传输用户数据。7.协议字段为两个字节，标明 PPP 帧中信息字段所封装的协议。8.数据字段为零个或多个字节，内容为协议字段中所标明的协议的数据 报。9.FCS 通常为 16 比特，为了提高错误检测能力，也可以使用 32 比特的 FCS3.PPP 链路操作在 PPP 链路上建立通信的过程分两步完成：首先用 LCP 报文配置和测试数据链 路，链路建立后，终端进行身份验证。然后用 NCP 报文选择和配置一个或多个网 络层协议。在点到点链路的建立、配置、保持和中断过程中，PPP 要先后经历几个不同的阶段。这几个阶段之间的转换图如下：Link Dead

5、 阶段Link Dead 阶段是 PPP 链路的起始和终止阶段。当发生外部事件指示物理 层已就绪后，PPP 将进入到 Link Establishment阶段。Link Establishme nt 阶段LCP 通过交换 Con figure 分组来建立连接，如果链路建立成功，则进入Authentication阶段，否则进入 Link Dead 阶段。当 发送了 LcpConfig-Request 之后， 如果在一定的时间内没有收到任何相应，那么就重 发 Lcp连接请求报文，如果重发次数超过一规定次数后，则视为连接失败。 超时时间和重试次数都可以认为设定。Authe nticati on阶段A

6、uthe ntication阶段是可选项，如果应用程序希望使用某些特定协议进行身份验证，那么必须在 Link Establishme nt 阶段请求使用这些验证协 议。如果身份验证成功，则进入Network-Layer Protocol 阶段。如果身份验证失败，则进入 Link Termi natio n阶段。应用程序应当在经过多次验证尝试之后才进入 Link Termination阶段。Network-Layer Protocol 阶段PPP 完成上述各阶段后，每一个网络层协议，如IP、IPX、AppleTalk等，必须由各自相应的 NCP 来配置。NCP 可以在任意时刻打开或关闭。Li n

7、k Termin ati on 阶段PPP 可以在任何时候中断链路。LCP 通过交换 Terminate 分组来关闭链 路。Terminate 分组交换以后，应用程序应当向物理层和网络层发出信 号，使它们发出相应的动作。4. LCP 的格式LCP 分组的格式如下图所示。传输时从左到右依次传输。BUT 01234557890 1 234567B90 1 2345676901CodeIdentifierLengthD別aCode 字段为一个字节，它表明了 LCP 分组的类型，在 Assigned Numbers 中指 明了常用的 LCP Code 值所代表的分组类型，现在列于下：LCP 分组的类型

8、1Con figure-Request2Con figure-Ack3Con figure-Nak4Con figure-Reject5Term in ate-Request6Termin ate-Ack7Code-Reject8Protocol-Reject9Echo-Request10Echo-Reply11Discard-RequestIde ntifier字段为一个字节，主要目的是用来匹配请求和应答，所有有无效的 Identifier字段的分组都会被丢弃。Length 字段为两个字节，它表明了整个 LCP 分组的长度，包括Code,Identifier，Length 和 Data 字段

9、，其大小不能超过 MRU 否则会被丢弃。Data 字段为零个或者多个字节，Data 字段的格式由 Code 字段的值决定。在 这里不详细介绍各种 Code 对应的 Data 的格式了，这在 RFC166 仲有详细的说明。5. PPP 报文实例以当建立 LCP 连接过程中发生异常为例，分析其发送的错误 LCP 连接请求 报文如下：客户机首先发送错误 LCP 连接请求报文：C0 21 01 00 00 08 01 04 00 0a 其各部分格式解释如下：协议：C0 21（ LCP 协议）代码：01 （连接请求）标识：00长度：00 08 （协议，代码，标识，长度，数据字段的总长度为 8 字节）数据

10、：01 04 00 0a（ 4 字节，为 Configure-Request 的参数，01 表示MRU 参数，04 表示此参数为 4 字节，00 0a 表示 MRU 的大小为 10 字节）由于 LCP 报文是封装在 PPP 的 HDLC 帧当中，所以实验软件没有显示HDCL 帧当中的固定字段，因为此报文在 HDLC 中的 FCS（Frame Checksum）字段的值不对，所以被视为错误帧，但是从实验软件的显示中不能看出其 是否为错误帧，这一点请大家注意。PPP 协议实验环境主要由三部分组成，一台服务器，一台客户机，一根串 口线，两台 PC 机通过串口线相互通信，利用 PPP 协议进行双方的通

11、信参 数的设置以及数据的传输。六.实验步骤1.实验前的准备1. 安装 PPP 实验程序，在两台电脑上分别装上 PPP 服务器和客户机程序，只 需要简单的拷贝即完成安装，检查两台电脑的串口是相连的。1）运行 PPP 实验程序，熟悉其界面。 界面说明：服务器：串口设置：可以改变设置串口参数。身份验证设置：可以设置是否要求身份验证，以及用户名和密码身份验证设置复位：复位服务器。客户机：LCP 过程：选择 LCP 协议的操作的类型，建链，建链（有错误发生），拆链。 NCP过程：选择 NCP 协议的操作类型。通常的过程是：首先建立 LCP 连接，在建立连接的过程中进行身份验证, 然后建立 IPCP 的连

12、接， 之后就可以发送数据了。 拆除连接的过程正好相反，首先拆除 IPCP连接，最后拆除 LCP 连接。在做实验的过程中，可以按照通常的步骤来做，也可以各个步骤分开做 实验，这个由个人根据自己的情况来定。在做实验的过程中，如果发生异常，随时都可以单击复位按钮，对实验 程序进行复位操作。其用户界面如下图所示：汐PPP协谏戳拟程序一盛务窿| x |-服务器操作-i -串口设畳声 PF囱谀櫻拟程序客户机客户机操作|-设養串口LCF 过程时过程发送数翳2.LCP 建链实验正常建立 LCP 连接1） 运行服务器，选择合适的串口，波特率设为9600。2） 把要求身份验证的选择勾去掉。3） 运行客户机，选择合

13、适的串口，波特率设为9600。4） 单击“LCP 过程”按钮，在弹出菜单中单击“建立 LCP 连接”按钮，观察 程序输出并做记录。建立 LCP 连接过程中发生异常1.运行服务器，选择合适的串口，波特率设为9600。2.把要求身份验证的选择勾去掉。3.运行客户机，选择合适的串口，波特率设为9600。4.单击“LCP 过程”按钮，在弹出菜单中单击“非法 LCP 连接”按钮，观察 程序输出并做记录。3.LCP 拆链实验1） 此实验要求程序已经正常建立 LCP 连接。2） 单击“LCP 过程”按钮，在弹出菜单中单击“关闭 LCP 连接”按钮，观察 程序输出并做记录。4.LCP 的身份验证身份验证密码错

14、误1） 运行服务器，选择合适的串口，波特率设为 9600。2） 选中要求身份验证选项，设置用户名和密码。3） 运行客户机，选择合适的串口，波特率设为 9600。4）单击“LCP 过程”按钮，在弹出菜单中单击“建立 LCP 连接”按钮，当提 示输入用户名和密码的时候，输入错误的密码，观察程序输出并做记 录。身份验证密码正确1.运行服务器，选择合适的串口，波特率设为 9600。2.选中要求身份验证选项，设置用户名和密码。3.运行客户机，选择合适的串口，波特率设为 9600。4.单击“LCP 过程”按钮，在弹出菜单中单击“建立 LCP 连接”按钮，当提 示输入用户名和密码的时候，输入正确的密码 （同

15、服务器上设置的用户名 和密码一样），观察程序输出并做记录。5.NCP 的工作过程建立 NCP 连接1） 此实验要求已经成功建立 LCP 连接。2） 单击“ NCP 过程”按钮，在弹出菜单中单击“建立IPCP 连接”按钮，观察程序输出并做记录。建立 NCP 连接出错1.此实验要求已经成功建立 LCP 连接。2.单击“ NCP 过程”按钮，在弹出菜单中单击“建立 IPXCP 连接”按钮，观 察程序输出并做记录。6.数据报文的传送1） 此实验要求程序已经成功建立了 IPCP 连接。2） 单击“发送数据”按钮，输入任意数据，观察程序输出并做记录。7.PPP 完整运行过程实验在此实验中，我们完全模拟一次

16、实际的通信过程，我们首先建立 LCP 的连接, 进行相应的身份验证，然后进入 NCP 的配置（IPCP），成功配置好 IPCP 后就可 以进行数据的传输了， 当传输完数据后， 我们不再使用 PPP 信道， 于是关闭连 接 （包括 IPCP和 LCP 连接），这一实际过程一般发生在拨号上网的时候。 其具 体过程如下：1） 运行服务器，选择合适的串口，波特率设为 9600。2） 选中要求身份验证选项，设置用户名和密码。3） 运行客户机，选择合适的串口，波特率设为 9600。4） 单击“LCP 过程”按钮，在弹出菜单中单击“建立 LCP 连接”按钮，当提示输入用户名和密码的时候，输入错误的密码 （同服务器上设置的用户名和密码不一致），当再次提示输入用户名和密码的时候（同服务器上设置 的用户名和密码一样），输入正确的密码5） 单击“ NCP 过程”按钮，在弹出菜单中单击“建立6） 单击“发送数据”按钮，输入任意数据。7） 单击