,第八章PPPoE協(xié)議主要內(nèi)容8.1PPPoE協(xié)議的基本概念8.2PPPoE的發(fā)現(xiàn)階段8.3PPPoE的會(huì)話階段,8.1PPPoE協(xié)議的基本概念一、PPPoE協(xié)議出現(xiàn)的背景隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，以xDSL、CableModem和以太網(wǎng)為主的幾種主流寬帶接入技術(shù)的應(yīng)用已迅速普及。同時(shí)又給各大網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商們帶來了種種困惑，無論使用哪種接入技術(shù)，對(duì)于他們而言問題是如何有效地管理用戶，如何從網(wǎng)絡(luò)的投資中收取回報(bào)，因此對(duì)于各種寬帶接入技術(shù)的收費(fèi)的問題就變得更加敏感。,在傳統(tǒng)的以太網(wǎng)模型中，我們是不存在所謂的用戶計(jì)費(fèi)的概念，要么用戶能設(shè)置/獲取IP地址上網(wǎng)，要么用戶就無法上網(wǎng)。IETF秉承了窄帶撥號(hào)上網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)思路（使用NAS設(shè)備終結(jié)用戶的PPP數(shù)據(jù)包），制定出了在以太網(wǎng)上傳送PPP數(shù)據(jù)包的協(xié)議（PointtoPointProtocoloverEthernet）。這個(gè)協(xié)議出臺(tái)后，各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商也相繼推出自已品牌的寬帶接入服務(wù)器（BAS），它不僅能支持PPPoE協(xié)議數(shù)據(jù)報(bào)文的終結(jié)，而且還能支持其它許多協(xié)議。,二、PPPoE協(xié)議簡(jiǎn)介PPPoE協(xié)議提供了在廣播式的網(wǎng)絡(luò)（如以太網(wǎng)）中多臺(tái)主機(jī)連接到遠(yuǎn)端的訪問集中器（我們對(duì)目前能完成上述功能的設(shè)備稱為寬帶接入服務(wù)器）上的一種標(biāo)準(zhǔn)。在這種網(wǎng)絡(luò)模型中，我們不難看出所有用戶的主機(jī)都需要能獨(dú)立的初始化自已的PPP協(xié)議棧，而且通過PPP協(xié)議本身所具有的一些特點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)在廣播式網(wǎng)絡(luò)上對(duì)用戶進(jìn)行計(jì)費(fèi)和管理。,為了能在廣播式的網(wǎng)絡(luò)上建立、維持各主機(jī)與訪問集中器之間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的關(guān)系，那么就需要每個(gè)主機(jī)與訪問集中器之間能建立唯一的點(diǎn)到點(diǎn)的會(huì)話。PPPoE協(xié)議共包括兩個(gè)階段，即PPPoE的發(fā)現(xiàn)階段（PPPoEDiscoveryStage）和PPPoE的會(huì)話階段（PPPoESessionStage）。本章將介紹重點(diǎn)PPPoE發(fā)現(xiàn)階段的介紹，因?yàn)閷?duì)于PPPoE的會(huì)話階段，可以看成和PPP的會(huì)話過程是一樣的，而兩者的主要區(qū)別在于只是在PPP的數(shù)據(jù)報(bào)文前封裝了PPPoE的報(bào)文頭。無論是哪一個(gè)階段的數(shù)據(jù)報(bào)文最終會(huì)被封裝成以太網(wǎng)的幀進(jìn)行傳送。,當(dāng)一個(gè)主機(jī)希望能夠開始一個(gè)PPPoE會(huì)話時(shí)，它首先會(huì)在廣播式的網(wǎng)絡(luò)（協(xié)議中是這樣說的，但在實(shí)際應(yīng)用中，可能還要跨躍多點(diǎn)訪問的網(wǎng)絡(luò)，如ATM等，從而就形成了PPPoEoA的數(shù)據(jù)包）上尋找一個(gè)訪問集中器，當(dāng)然可能網(wǎng)絡(luò)上會(huì)存在多個(gè)訪問集中器時(shí)，而主機(jī)則會(huì)根據(jù)各訪問集中器（AC，AccessConcentration）所能提供的服務(wù)或用戶的預(yù)先的一些配置來進(jìn)行相應(yīng)的選擇。,當(dāng)主機(jī)選擇完了所需要的訪問集中器后，就開始和訪問集中器建立一個(gè)PPPoE會(huì)話進(jìn)程。在這個(gè)過程中訪問集中器會(huì)為每一個(gè)PPPoE會(huì)話分配一個(gè)唯一的進(jìn)程ID，會(huì)話建立起來后就開始了PPPoE的會(huì)話階段，在這個(gè)階段中已建立好點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接的雙方（這種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)與PPP不一樣，它是一種邏輯上的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)關(guān)系）就采用PPP協(xié)議來交換數(shù)據(jù)報(bào)文，從而完成一系列PPP的過程，最終將在這點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的邏輯通道上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)報(bào)的傳送。,8.2PPPoE的發(fā)現(xiàn)階段PPPoE的發(fā)現(xiàn)階段即PPPoE的初始化過程，這個(gè)過程是至關(guān)重要的，它不僅要在廣播式的網(wǎng)絡(luò)上確定一對(duì)一的邏輯關(guān)系，而且還要為PPPoE的會(huì)話階段準(zhǔn)備一些必要條件，如訪問集中器唯一分配的會(huì)話ID（SessionID）。在介紹PPPoE的發(fā)現(xiàn)階段之前，還是首先復(fù)習(xí)一下以太網(wǎng)幀的封裝格式，前面也介紹過了，所有的PPPoE的數(shù)據(jù)報(bào)文均是被封裝在以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)域（凈載荷區(qū)）中傳送的。,一、以太網(wǎng)幀格式,（1）以太網(wǎng)目的地址（目的MAC地址）和以太網(wǎng)源地址（源MAC地址），是我們大家最為熟悉的數(shù)據(jù)鏈路層地址。它包括單播地址、多播地址和廣播地址，而對(duì)于PPPoE協(xié)議中要使用到單播地址和廣播地址。對(duì)于PPP這樣的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，二層地址已失去了意義，但對(duì)于PPPoE，要在廣播式的網(wǎng)絡(luò)中標(biāo)識(shí)兩個(gè)主機(jī)，二層地址卻是有意義的。,（2）以太網(wǎng)的類型域也是我們最關(guān)心的一個(gè)字段，它在1997年以前還一直由施樂公司維護(hù)，但后來就交由IEEE802小組維護(hù)了。通過這個(gè)字段的內(nèi)容，數(shù)據(jù)包的接收方可以識(shí)別以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)域中承載的是什么協(xié)議的數(shù)據(jù)報(bào)文。對(duì)于PPPoE的兩大階段，也正是通過以太網(wǎng)的類型域進(jìn)行區(qū)分的。在PPPoE的發(fā)現(xiàn)階段時(shí)，以太網(wǎng)的類型域填充0 x8863；而在PPPoE的會(huì)話階段時(shí)，以太網(wǎng)的類型域填充為0 x8864。,（3）數(shù)據(jù)域（凈載荷）主要是用來承載類型域中所指示的數(shù)據(jù)報(bào)文，在PPPoE協(xié)議中所有的PPPoE數(shù)據(jù)報(bào)文就是被封裝在這個(gè)域中被傳送。（4）校驗(yàn)域，主要用來保證鏈路層數(shù)據(jù)幀傳送的正確性。,二、PPPoE的數(shù)據(jù)報(bào)文格式描述完了以太網(wǎng)的幀格式后，我們簡(jiǎn)要介紹一下PPPoE的數(shù)據(jù)報(bào)文格式。PPPoE的數(shù)據(jù)報(bào)文是被封裝在以太網(wǎng)幀的數(shù)據(jù)域內(nèi)的。簡(jiǎn)單來說我們可能把PPPoE報(bào)文分成兩大部分，（雖然這樣比較籠統(tǒng)，但還是比較好助于理解），一大部分是PPPoE的數(shù)據(jù)報(bào)頭，另一部分則是PPPoE的凈載荷（數(shù)據(jù)域），對(duì)于PPPoE報(bào)文數(shù)據(jù)域中的內(nèi)容會(huì)隨著會(huì)話過程的進(jìn)行而不斷改變。下圖為PPPoE的報(bào)文的格式：,（1）PPPoE數(shù)據(jù)報(bào)文最開始的4位為版本域，協(xié)議中給出了明確的規(guī)定，這個(gè)域的內(nèi)容填充0 x01。（2）緊接在版本域后的4位是類型域，協(xié)議中同樣規(guī)定，這個(gè)域的內(nèi)容填充為0 x01。,（3）代碼域占用1個(gè)字節(jié)，對(duì)于PPPoE的不同階段這個(gè)域內(nèi)的內(nèi)容也是不一樣的，在這里沒有用表格的形式將所有代碼列出，但在后面會(huì)具體給出一些代碼與數(shù)據(jù)報(bào)文的對(duì)照。,（4）會(huì)話ID點(diǎn)用2個(gè)字節(jié)，當(dāng)訪問集中器還未給主機(jī)分配唯一的會(huì)話ID時(shí)，則該域內(nèi)的內(nèi)容必須填充為0 x0000，一旦主機(jī)獲取了會(huì)話ID后，那么在后續(xù)的所有報(bào)文中該域必須填充那個(gè)唯一的會(huì)話ID值。（5）長(zhǎng)度域?yàn)?個(gè)字節(jié)，用來指示PPPoE數(shù)據(jù)報(bào)文中凈載荷的長(zhǎng)度。,（6）數(shù)據(jù)域，有時(shí)也稱之為凈載荷域，在PPPoE的不同階段該域內(nèi)的數(shù)據(jù)內(nèi)容會(huì)有很大的不同。在PPPoE的發(fā)現(xiàn)階段時(shí)，該域內(nèi)會(huì)填充一些Tag（標(biāo)記）；而在PPPoE的會(huì)話階段，該域則攜帶的是PPP的報(bào)文。,三、PPPoE發(fā)現(xiàn)階段的數(shù)據(jù)報(bào)文PPPoE的發(fā)現(xiàn)階段可分為四步，其實(shí)這個(gè)過程也是PPPoE四種數(shù)據(jù)報(bào)文的交換的一個(gè)過程。當(dāng)完成這四步后，用戶主機(jī)與訪問集中器雙方就能獲知對(duì)方的MAC地址和唯一的會(huì)話ID號(hào)，從而進(jìn)入到下一個(gè)階段（PPPoE的會(huì)話階段）。實(shí)際上雙方在互相知道了對(duì)方的MAC地址后，就已經(jīng)在廣播式的網(wǎng)絡(luò)上確定了一一的對(duì)應(yīng)關(guān)系，為了保證這個(gè)連接的有效性，同時(shí)使PPPoE協(xié)議能更加靈活的運(yùn)用，因此還加入了會(huì)話ID字段，通過這兩個(gè)條件就可完全確定雙方點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的關(guān)系。,在這個(gè)階段一開始，由于接入用戶并不知道訪問集中器的MAC地址，則使用類似于ARP解析的過程的機(jī)制來獲取訪問集中器的MAC地址。首先由接入用戶側(cè)發(fā)起一個(gè)初始化的廣播報(bào)文，對(duì)于訪問集中器如果配置了PPPoE的業(yè)務(wù)時(shí)，它會(huì)實(shí)時(shí)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)包，當(dāng)發(fā)現(xiàn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀中所承載的是PPPoE報(bào)文時(shí)（通過協(xié)議域的內(nèi)容來區(qū)分），就會(huì)將其交給相應(yīng)的模塊去處理。當(dāng)收到初始化報(bào)文后，訪問集中器會(huì)向該用戶回應(yīng)一個(gè)報(bào)文。,如果網(wǎng)絡(luò)上存在很多這樣的訪問集中器且都收到了用戶側(cè)發(fā)送的初始化報(bào)文時(shí)，它們也都會(huì)向用戶側(cè)回送一個(gè)確認(rèn)報(bào)文。如果該用戶收到這個(gè)報(bào)文后，則會(huì)依據(jù)報(bào)文中所攜帶的內(nèi)容或本端的一些配置來選擇一個(gè)唯一的訪問集中器進(jìn)行會(huì)話。到此時(shí)已完成了前兩步了，那么剩下的兩步則是協(xié)商一些所提供的服務(wù)選項(xiàng)和獲取PPPoE會(huì)話階段所必須的會(huì)話ID值。,在這個(gè)階段，前面在講述以太網(wǎng)幀格式時(shí)也特別強(qiáng)調(diào)了，所有數(shù)據(jù)報(bào)文是被承載在以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)域中的，而且以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀的協(xié)議域始終為0 x8863。下面我們首先介紹一下PPPoE數(shù)據(jù)報(bào)文中的標(biāo)記格式，然后再結(jié)合具體的數(shù)據(jù)報(bào)文的內(nèi)容，來講解這四步的過程。,1、PPPoE數(shù)據(jù)報(bào)文中Tag（標(biāo)記）的格式對(duì)于發(fā)現(xiàn)階段的PPPoE數(shù)據(jù)報(bào)文，它的凈載荷可能包含零個(gè)或多個(gè)Tag（標(biāo)記），實(shí)際上這些標(biāo)記的意義非常類似于PPP配置參數(shù)選項(xiàng)，它同樣也是要經(jīng)過協(xié)商的。PPPoE沒有像PPP的配置參數(shù)選項(xiàng)那樣定義了很多細(xì)節(jié)，只是一個(gè)粗略的定義，因此在實(shí)際當(dāng)中實(shí)現(xiàn)這個(gè)過程會(huì)依據(jù)不同廠商的設(shè)備有所不同。首先還是讓我們看一下承載在PPPoE報(bào)文數(shù)據(jù)域中的標(biāo)記封裝格式：,從上圖中可以看出，標(biāo)記的封裝格式采用的是大家所熟知的TLV結(jié)構(gòu)，也即是（類型+長(zhǎng)度+數(shù)據(jù)）。（1）標(biāo)記的類型域?yàn)?個(gè)字節(jié)，下表列出了各種標(biāo)記類型的含義：,（2）標(biāo)記的長(zhǎng)度域?yàn)?個(gè)字節(jié)，它用來指明標(biāo)記數(shù)據(jù)域的長(zhǎng)度。（3）標(biāo)記的數(shù)據(jù)域中用來放置不同類型標(biāo)記所對(duì)應(yīng)的相關(guān)數(shù)據(jù)。,2、PADI（PPPoEActiveDiscoveryInitiation）報(bào)文PPPoE發(fā)現(xiàn)階段的第一步，也即是由用戶側(cè)首先發(fā)送這樣一個(gè)報(bào)文。用戶主機(jī)是以廣播的方式發(fā)送這個(gè)報(bào)文，所以該報(bào)文所對(duì)應(yīng)的以太網(wǎng)幀的目的地址域應(yīng)填充為全1，而源地址域填充用戶主機(jī)的MAC地址。廣播包可能會(huì)被多個(gè)訪問集中器接收到，后面會(huì)講到對(duì)于接收到PADI報(bào)文的訪問集中器會(huì)使用PADO報(bào)文來回應(yīng)用戶主機(jī)。,我們來看一下如果傳送PADI報(bào)文，PPPoE頭幾個(gè)域的填充情況，版本域和類型域固定填充0 x01，因?yàn)閮蓚€(gè)域各占4位，所以合并為1個(gè)字節(jié)后應(yīng)為0 x11。代碼域填充0 x09，表示數(shù)據(jù)域中載送的是PADI報(bào)文，會(huì)話ID填充0 x0000。PADI報(bào)文必須含一個(gè)由用戶側(cè)請(qǐng)求的正確服務(wù)名標(biāo)記，當(dāng)然還可能攜帶一些其它的標(biāo)記，而一個(gè)完整的PADI報(bào)文（包括PPPoE頭）不能超過1484個(gè)字節(jié)，以便能留下足夠的空間給中繼代理增加一個(gè)中繼的會(huì)話ID標(biāo)記。（下面所有標(biāo)示的以太網(wǎng)幀格式中均不包含CRC字段。）,PPPoE的版本、類型,PPPoE的代碼域，0 x09表示本報(bào)文為PADI報(bào)文,主機(jī)此時(shí)還沒有從訪問集中器獲得會(huì)話ID，此域填全0,PPPoE靜載荷的長(zhǎng)度,PPPoE發(fā)現(xiàn)階段的報(bào)文的凈載荷包含0個(gè)或多個(gè)標(biāo)記，而標(biāo)記由標(biāo)記類型、長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)組成。本例中有兩個(gè)標(biāo)記。,這個(gè)報(bào)文中包括兩個(gè)標(biāo)記：一個(gè)是主機(jī)的唯一標(biāo)識(shí)（0103），另一個(gè)則是服務(wù)名標(biāo)記（0101），從上面這個(gè)報(bào)文中可以看出服務(wù)名沒有具體實(shí)際的內(nèi)容，說明對(duì)于用戶主機(jī)可以接受任何由訪問集中器所提供的服務(wù)。,3、PADO（PPPoEActiveDiscoveryOffer）報(bào)文PPPoE發(fā)現(xiàn)階段的第二步，也即是由訪問集中器回應(yīng)各用戶主機(jī)發(fā)送的PADI報(bào)文，此時(shí)該報(bào)文所對(duì)應(yīng)的以太網(wǎng)幀的源地址填充訪問集中器的MAC地址，而目的地址則填充從PADI中所獲取的用戶主機(jī)的MAC地址。我們來看一下PADO報(bào)文幾個(gè)域的填充情況，版本域和類型域不變固定填充0 x01，代碼域填充0 x07，會(huì)話ID填充0 x0000。,PADO報(bào)文中必須包含一個(gè)訪問集中器名這個(gè)標(biāo)記，同時(shí)還要包含對(duì)PADI報(bào)文中服務(wù)名標(biāo)記的確認(rèn)標(biāo)記和對(duì)其它標(biāo)記的一些確認(rèn)標(biāo)記。這個(gè)過程有點(diǎn)類似于PPP協(xié)議中鏈路建立過程中的Config-Ack報(bào)文，當(dāng)然如果用戶主機(jī)所申請(qǐng)的服務(wù)訪問集中器不支持的話，則訪問集中器就不會(huì)回應(yīng)PADO報(bào)文。,這個(gè)報(bào)文中包括4個(gè)標(biāo)記，在PADI所提供的標(biāo)記的基礎(chǔ)上又增加了兩個(gè)標(biāo)記，一個(gè)是訪問集中器名(0102)，訪問集中器名是MD5500，而且還包含一個(gè)標(biāo)記結(jié)束標(biāo)記（1000）。,訪問集中器的MAC地址,承載的是PADO報(bào)文,4、PADR（PPPoEActiveDiscoveryRequest）報(bào)文PPPoE發(fā)現(xiàn)階段的第三步，也即是由用戶主機(jī)向訪問服務(wù)器發(fā)送單播的請(qǐng)求報(bào)文。當(dāng)用戶主機(jī)收到PADO報(bào)文后，會(huì)從這些報(bào)文中挑選一個(gè)訪問集中器作為后續(xù)會(huì)話的對(duì)象。由于用戶主機(jī)在收到PADO報(bào)文后，就獲知了訪問集中器的MAC地址，因此PADR報(bào)文所以應(yīng)的以太網(wǎng)幀的源地址填充用戶主機(jī)的MAC地址，而以太網(wǎng)的目的地址填充為訪問集中器的MAC地址。,我們來看一下PADR報(bào)文幾個(gè)域的填充情況，版本域和類型域不變固定填充0 x11，代碼域填充0 x19，會(huì)話ID域填充0 x0000。此時(shí)PADR報(bào)文必須準(zhǔn)確地包含一個(gè)服務(wù)名的標(biāo)記，指示用戶主機(jī)申請(qǐng)的服務(wù)和其它的標(biāo)記類型。,當(dāng)收到訪問集中器的PADO報(bào)文后，用戶主機(jī)會(huì)發(fā)送PADR報(bào)文，該報(bào)文所含的標(biāo)記域與PADI報(bào)文中的一致，但此時(shí)用戶主機(jī)已獲知了訪問集中器名。（以太網(wǎng)的目的MAC已變成單播地址）,5、PADS（PPPoEActiveDiscoverySession-confirmation）報(bào)文PPPoE發(fā)現(xiàn)階段的第四步，也即是最后一步，此時(shí)訪問集中器當(dāng)收到PADR報(bào)文時(shí)，就準(zhǔn)備進(jìn)入開始一個(gè)PPP的會(huì)話了，而此時(shí)訪問集中器會(huì)為這個(gè)會(huì)話分配一個(gè)唯一的會(huì)話進(jìn)程ID，并在發(fā)送給主機(jī)的PADS報(bào)文中攜帶上這個(gè)會(huì)話ID。當(dāng)然如果訪問集中器不滿足用戶所申請(qǐng)的服務(wù)的話，則會(huì)向用戶發(fā)送一個(gè)PADS報(bào)文，而其中攜帶一個(gè)服務(wù)名錯(cuò)誤的標(biāo)記，而且此時(shí)該P(yáng)ADS報(bào)文中的會(huì)話ID填充0 x0000。,我們來看一下PADS報(bào)文幾個(gè)域的填充情況，版本域和類型域不變固定填充0 x11，代碼域填充0 x65，會(huì)話ID必須設(shè)為給這個(gè)PPPoE進(jìn)程所分配的唯一值。,訪問集中器分配的會(huì)話ID,表示PPPoE報(bào)文中一串標(biāo)記結(jié)束的標(biāo)記類型，為了保證版本的兼容性，在有些報(bào)文中有應(yīng)用,8.3PPPoE的會(huì)話階段一旦PPPoE進(jìn)入到會(huì)話階段，則PPP的數(shù)據(jù)報(bào)文就會(huì)被填充在PPPoE的凈載荷中被傳