PPPOE源码分析

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一、PPPOE协议简介

1、Discovery阶段

　　此阶段用来建立连接，当一个用户主机想开始一个PPPoE会话时，首先必须进行发现阶段以识别PPPoE Server的以太网MAC地址，并建立一个PPPoE会话标识（Session ID）。

图1-1 Discovery阶段的基本工作流程

 

如图1-1所示， Discovery阶段由四个步骤组成，下面将介绍它的基本工作流程。

 

• PADI：如果要建立一条PPPoE连接，首先PPPoE客户端就要以广播的方式发送一个PADI(PPPoE Active Discovery Initiation)数据包，PADI数据包包括客户端请求的服务。
• PADO：当PPPoE服务器收到一个PADI包之后，它会判断自己是否能够提供服务，如果能够提供服务的话，就会向客户端发送PADO(PPPoE Active Discovery Offer)数据包来进行回应。PADO数据包包括PPPoE服务器名称和与PADI数据包中相同的服务名。如果PPPoE服务器不能为PADI提供服务，则不允许用PADO数据包响应。
•  PADR：由于PADI是以广播的形式发送出去的，PPPoE客户端可能收到不止一个PADO数据包，它将审查所有接收到的PADO数据包并根据其中的服务器名或所提供的服务选择一个PPPoE服务器，并向选中的服务器发送PADR（PPPoE Active Discovery Request）数据包。PADR数据包包括客户端所请求的服务。
• PADS：当PPPoE服务器收到客户端发送的PADR包时，它就准备开始一个PPPoE会话，它为PPPoE会话创建一个唯一的PPPoE会话ID，并向客户端发送PADS (PPPoE Active Discovery Session- confirmation)包作为响应。

 

　　当发现阶段正常结束后，通信的两端都获得会话标识（Session ID）和对方的MAC地址，它们一起唯一定义一个PPPoE会话。

 

2、PPP会话阶段

当PPPoE进入PPP会话阶段后，客户端和服务器将进行标准的PPP协商，PPP协商通过后，数据通过PPP封装发送。PPP报文作为PPPoE帧的净荷被封装在以太网帧内，发送到PPPoE链路的对端。Session ID必须是Discovery阶段确定的ID，且在会话过程中保持不变，MAC地址必须是对端的MAC地址。

 

Rp_pppoe与ppp实现pppoe协议的过程

 

 

二、rp-pppoe代码简释

1、首先，我们会运行一个pppoe-server的程序，该程序主要建立pppoe链路，处理各种pppoe包。其中有以下代码：

for (i = 0; i

       interfaces[i].eh = Event_AddHandler(event_selector,

                                       interfaces[i].sock,

                                       EVENT_FLAG_READABLE,

                                       InterfaceHandler,

                                       &interfaces[i]);

#ifdef HAVE_L2TP

       interfaces[i].session_sock = -1;

#endif

       if (!interfaces[i].eh) {

           rp_fatal("Event_AddHandler failed");

       }

    }

为每个物理接口绑定事件，当有数据包到来时就执行InterfaceHandler函数，该函数调用serverProcessPacket函数，处理收到的各种pppoe相关的包。

 

switch(packet.code) {

    case CODE_PADI:

       processPADI(i, &packet, len);

       break;

    case CODE_PADR:

       processPADR(i, &packet, len);

       break;

    case CODE_PADT:

       /* Kill the child */

       processPADT(i, &packet, len);

       break;

    case CODE_SESS:

       /* Ignore SESS -- children will handle them */

       break;

    case CODE_PADO:

    case CODE_PADS:

       /* Ignore PADO and PADS totally */

       break;

    default:

       /* Syslog an error */

       break;

    }

 

其中对PADR处理，调用processPADR函数，向客户端发回一个PADS后，就调用PPPD:

 

sendPacket(NULL, sock, &pads, (int) (plen + HDR_SIZE));

startPPPD(cliSession);

 

rp-pppoe包中有个pppoe.c的文件,这个是pppoe的客户端，这个pppoe.c分两个阶段处理：discovery阶段和session阶段。Discovery阶段，客户端的pppoe跟服务器的pppoe-server打交道(发送PADI，接收PADO，发送PADR，接收PADS)，让pppoe-server调用pppd建立ppp接口；session阶段，服务器在建立了ppp接口后，pppd根据协议会调用pppoe，生成一个服务器端的pppoe(根据判断，直接跳过discovery阶段)，跟远端的pppoe进行session阶段的通信。

Pppoe的main函数最后，调用了session函数，该函数实现session阶段数据的读写操作：

session(&conn);

 

session函数调用两个读函数来进行数据的传输工作：

asyncReadFromPPP：从ppp接口读取数据,并发送到以太网

asyncReadFromEth：从以太网读取数据，并发送到ppp

 

ppp——客户端pppoe——以太网——服务器pppoe——ppp

 

Pppoe好像起到转发的作用，其实际是打包与拆包。

 

 

Pppoe流程如下图：

2、现在说下pppd的过程

首先说说pppd的相关读写原理

应用程序通过socket 接口发送TCP/IP数据包，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。

 

Ppp在调用tty时，会根据协议，调用其他协议脚本来进行封装，pppd就是在这里调用pppoe，让其产生服务器端的pppoe，把ppp封装成pppoe包，与客户端的pppoe进行session阶段的通信。