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我的朋友

分类: 系统运维

2016-05-25 22:01:25

一、 协议相关介绍

PPP(Point- to-Point Protocol点到点协议)是为在同等单元之间传输数据包这样的简单链路设计的链路层 协议。这种链路提供全双工操作,并按照顺序传递数据包。设计目的主要是用来通 过拨号或专线方式建立点对点连接发送数据,使其成为各种主机、网桥和路由器之间简单连接的一种共通的解决方案。
 
  • 链路控制协议 LCP(Link Control Protocol);
  • 网络控制协议 NCP(Network Control Protocol);
  • 认证协议:口 令验证协议PAP(Password Authentication Protocol)和挑战握手验证协议CHAP(Challenge-Handshake Authentication Protocol)。
 

  1. LCP协商,协商内容包 括除1661中所定义的选项之外,还要考虑OA和OE中规定的内容。
  2. LCP协商过 后就到了Establish阶段,开始PAP或CHAP认证。PAP为两次握手认证,口令为明文。PAP认证过程如下:发送用户名同口令到认证方,认证方 查看是否有此用户,口令是否正确,然后发送相应的响应。CHAP为三次握手认证,口令为密文(密钥)CHAP认证由认证方发送一些随机产生的报文,交给被 认证,被认证方用自己的口令字用MD5算法进行加密,传回密文,认证方用自己保存的口令字及随机报文用MD5算法加密,比较二者的密文,根据比较结果返回 响应的响应。
  3. 认证成功即进 行Network阶段协商(NCP),在IP接入中主要是IPCP协商(如IP地址和地址的协商等)。任何阶段的协商失败都将导致链路的拆除。
  4. 协商成功,则 链路建立成功,可以开始传输网络层数据报文。
 
PPPoE(PPP over Ethernet),PPPoA(PPP over ATM)
 

二、应用关系

IP协议等网络 层                     TCP/IP
PPP协议(PPPD协助)                 PPP
以太网和串口等物理 层               串口
 
 
pppd是一个后台服务进程(daemon),是一个用户空间的进程,所 以把策略性的内容从内核的PPP协议处理模块移到pppd中是很自然的事了。pppd实现了所有鉴权、压缩/解压和加密/解密等扩展功能的控制协议。
 
 
 

pppd是一个普通的用户进程,pppd 与内核中的PPP协议处理模块之间采用最传统的内核空间与用户空间之间通信方式:设备文件;设备文件名是/dev /ppp。通过read系统调用,pppd可以读取PPP协议处理模块的数据包,当然,PPP协议处理模块只会把应该由pppd处理的数据包发给 pppd。通过write系统调用,pppd可以把要发送的数据包传递给PPP协议处理模块。通过ioctrl系统调用,pppd可以设置PPP协议的参 数,可以建立/关闭连接。

 

pppd里,每种协议实现 都在独立的C文件中,它们通常要实现protent接口,该接口主要用于处理数据包,和fsm_callbacks接口,该接口主要用于状态机的状态切 换。数据包的接收是由main.c: get_input统一处理的,然后根据协议类型分发到具体的协议实现上。而数据包的发送则是协议实现者根据需要调用output函数完成的。

 

chat是pppd所带一个辅助工具。 chat用来与GSM模组建立会话。它的实现比较简单,它向串口发送AT命令,建立与GSM模组的会话,以便让PPP协议可以在串口上传输数据包。

 

三、数据收发流程

应用程序通过socket接 口发送TCP/IP数据包,这些TCP/IP数据包如何流经PPP协议处理模块,然后通过串口发送出去呢?pppd在make_ppp_unit函数中调 用ioctrl(PPPIOCNEWUNIT)创建一个网络接口(如ppp0),内核中的PPP协议模块在处理PPPIOCNEWUNIT时,调用 register_netdev向内核注册ppp的网络接口,该网络接口的传输函数指向ppp_start_xmit。

 

当应用程序发送数据时,内核根据IP地址和路由表,找到ppp网络接口,然后调用ppp_start_xmit函数,此时控制就转移到PPP协议处理模块了。 ppp_start_xmit调用函数ppp_xmit_process去发送队列中的所有数据包,ppp_xmit_process又调用 ppp_send_frame去发送单个数据包,ppp_send_frame根据设置,调用压缩等扩展处理之后,又经ppp_push调用 pch->chan->ops->start_xmit发送数据包。

 

pch->chan->ops->start_xmit 是什么?它就是具体的传输方式了,比如说对于串口发送方式,则是ppp_async.c: ppp_asynctty_open中注册的ppp_async_send函数,ppp_async_send经ppp_async_push函数调用 tty->driver->write把数据发送串口。

 

 

1.用 户数据发送过程如下所示:

 

   应用程序                                          pppd

       |                                                           |

       |                                                           |

   socket                                           /dev/ppp

           |                                                |

           |                                                |

                             PPP协议模块

                                      |

                                      |

                                   tty

                                     |

                                     |

                               GSM模组

 

2.pppd的控制协议数据发送过程:

pppd --Pap/chap/eap(etc)--> /dev/ppp --> PPP协议模块 --> tty --> GSM模组

 

3.接收数据流程:

ppp_async.c在初始化时(ppp_async_init),调用tty_register_ldisctty注册了行规程处理接口,也就是一组回调函数,当串口tty收到数据时,它就会回调ppp_ldiscppp_asynctty_receive函数接收数据。ppp_asynctty_receive调用ppp_async_input把 数据buffer转换成sk_buff,并放入接收队列ap->rqueue中。

 

ppp_async另外有一个tasklet(ppp_async_process)专门处理接收队列ap->rqueue中的数据包,ppp_async_process一直挂在接收队列ap->rqueue上,一旦被唤醒,它就调用ppp_input函数让PPP协议处理模块处理该数据包。

 

ppp_input函数中,数据被分成两路,一路是控制协议数据包,放入pch->file.rqb队列,交给pppd处 理。另外一路是用户数据包,经ppp_do_recv/ppp_receive_frame进行PPP处理之后,再由netif_rx提交给上层协议处理,最后经socket传递到应用程序。

 

   应用程序                                          pppd

       |                                               |

       |                                               |

   socket                                           /dev/ppp

           |                                         |

           |                                         |

                             PPP协议模块

                                   |

                                   |

                                  tty

                                   |

                                   |

                               GSM模组

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