分类： 嵌入式
2014-03-05 17:10:12
pppoe协议简介
(一)发现(Discovery)阶段
在发现(Discovery)阶段中用户主机以广播方式寻找所连接的所有接入集中器(或交换机)，并获得其以太网MAC地址。然后
选择需要连接的主机，并确定所要建立的PPP会话标识号码。发现阶段有4个步骤，当此阶段完成，通信的两端都知道PPPoESESSION-ID和对端的
以太网地址，他们一起唯一定义PPPoE会话。这4个步骤如下。
(1)主机广播发起分组(PADI)
(1)主机广播发起分组(PADI)，分组的目的地址为以太网的广播地址0xffffffffffff，CODE(代码)字段值为
0x09，SESSION-ID(会话ID)字段值为0x0000。PADI分组必须至少包含一个服务名称类型的标签(标签类型字段值为0x0101)，
向接入集中器提出所要求提供的服务。
(2)接入集中器
(2)接入集中器收到在服务范围内的PADI分组，发送PPPoE有效发现提供包(PADO)分组，以响应请求。其中CODE字段值为
0x07，SESSION-ID字段值仍为0x0000。PADO分组必须包含一个接入集中器名称类型的标签(标签类型字段值为0x0102)，以及一个
或多个服务名称类型标签，表明可向主机提供的服务种类。
(3)主机选择一个合适的PADO分组
(3)主机在可能收到的多个PADO分组中选择一个合适的PADO分组，然后向所选择的接入集中器发送PPPoE有效发现请求分组(PADR)。其中
CODE字段为0x19，SESSION_ID字段值仍为0x0000。PADR分组必须包含一个服务名称类型标签，确定向接入集线器(或交换机)请求的
服务种类。当主机在指定的时间内没有接收到PADO，它应该重新发送它的PADI分组，并且加倍等待时间，这个过程会被重复期望的次数。
(4)准备开始PPP会话
(4)接入集中器收到PADR分组后准备开始PPP会话，它发送一个PPPoE有效发现会话确认PADS分组。其中CODE字段值为
0x65，SESSION-ID字段值为接入集中器所产生的一个唯一的PPPoE会话标识号码。PADS分组也必须包含一个接入集中器名称类型的标签以确
认向主机提供的服务。当主机收到PADS分组确认后，双方就进入PPP会话阶段。
(二)认证方式
(方式1) 口令验证协议(PAP)
PAP 是一种简单的明文验证方式。NAS(网络接入服务器，Network Access Server)要求用户提供用户名和口令，PAP以明文方式返回用户信息。
(方式2) 挑战-握手验证协议(CHAP)
CHAP是一种加密的验证方式，能够避免建立连接时传送用户的真实密码。NAS向远程用户发送一个挑战口令(challenge)，其中包括会话ID和
一个任意生成的挑战字串(arbitrary challenge string)。远程客户必须使用MD5单向哈希算法(one-way
hashing algorithm)返回用户名和加密的挑战口令，会话ID以及用户口令，称为Secret
Password，其中用户名以非哈希方式发送。
NAS根据用户名查找自己本地的数据库，得到和用户端进行加密所用的一样的密码，然后根据原来的挑战字串进行加密，将其结果与Secret Password作比较，如果相同表明验证通过，如果不相同表明验证失败。
在整个连接过程中，CHAP将不定时的向客户端重复发送挑战口令，从而避免第3方冒充远程客户(remote client impersonation)进行攻击。
(三)PPP会话阶段
用户主机与接入集中器根据在发现阶段所协商的PPP会话连接参数进行PPP会话。一旦PPPoE会话开始，PPP数据就可以以任何
其他的PPP封装形式发送。所有的以太网帧都是单播的。PPPoE会话的SESSION-ID一定不能改变，并且必须是发现阶段分配的值。
PPPoE还有一个PADT分组，它可以在会话建立后的任何时候发送，来终止PPPoE会话，也就是会话释放。它可以由主机或者接入集中器发送。当对
方接收到一个PADT分组，就不再允许使用这个会话来发送PPP业务。PADT分组不需要任何标签，其CODE字段值为0xa7，SESSION-ID字
段值为需要终止的PPP会话的会话标识号码。在发送或接收PADT后，即使正常的PPP终止分组也不必发送。PPP对端应该使用PPP协议自身来终止
PPPoE会话，但是当PPP不能使用时，可以使用PADT。
pppd是一个拨号客户端软件
下载地址：
pppd的配置文件在 /etc/ppp 目录下
chap-secrets 存放CHAP验证方式使用的用户名和密码
pap-secrets 存放PAP验证方式使用的用户名和密码
peers/dsl-provider 配置文件
dsl-provider文件内容如下：
noipdefault
usepeerdns
defaultroute
hide-password
lcp-echo-interval 20
lcp-echo-failure 3
connect /bin/true
noauth
persist
mtu 1492
noaccomp
default-asyncmap
plugin rp-pppoe.so eth0
user "12345"
chap-secrets文件内容如下:
12345 * 12345 *
命令行执行pppd的方法为：
pppd call dsl-provider
源码分析
重要的数据结构
这个结构体给出了特定的协议使用的调用方法
/*
* The following struct gives the addresses of procedures to call
* for a particular protocol.
*/
struct protent {
u_short protocol; /* PPP protocol number */
/* Initialization procedure */
void (*init) __P((int unit));
/* Process a received packet */
void (*input) __P((int unit, u_char *pkt, int len));
/* Process a received protocol-reject */
void (*protrej) __P((int unit));
/* Lower layer has come up */
void (*lowerup) __P((int unit));
/* Lower layer has gone down */
void (*lowerdown) __P((int unit));
/* Open the protocol */
void (*open) __P((int unit));
/* Close the protocol */
void (*close) __P((int unit, char *reason));
/* Print a packet in readable form */
int (*printpkt) __P((u_char *pkt, int len,
void (*printer) __P((void *, char *, ...)),
void *arg));
/* Process a received data packet */
void (*datainput) __P((int unit, u_char *pkt, int len));
bool enabled_flag; /* 0 iff protocol is disabled */
char *name; /* Text name of protocol */
char *data_name; /* Text name of corresponding data protocol */
option_t *options; /* List of command-line options */
/* Check requested options, assign defaults */
void (*check_options) __P((void));
/* Configure interface for demand-dial */
int (*demand_conf) __P((int unit));
/* Say whether to bring up link for this pkt */
int (*active_pkt) __P((u_char *pkt, int len));
};
全局变量
/*
* PPP Data Link Layer "protocol" table.
* One entry per supported protocol.
* The last entry must be NULL.
*/
struct protent *protocols[] = {
&lcp_protent,
&pap_protent,
&chap_protent,
#ifdef CBCP_SUPPORT
&cbcp_protent,
#endif
&ipcp_protent,
#ifdef INET6
&ipv6cp_protent,
#endif
&ccp_protent,
&ecp_protent,
#ifdef IPX_CHANGE
&ipxcp_protent,
#endif
#ifdef AT_CHANGE
&atcp_protent,
#endif
&eap_protent,
NULL
};
/*
* This struct contains pointers to a set of procedures for
* doing operations on a "channel". A channel provides a way
* to send and receive PPP packets - the canonical example is
* a serial port device in PPP line discipline (or equivalently
* with PPP STREAMS modules pushed onto it).
*/
struct channel {
/* set of options for this channel */
option_t *options;
/* find and process a per-channel options file */
void (*process_extra_options) __P((void));
/* check all the options that have been given */
void (*check_options) __P((void));
/* get the channel ready to do PPP, return a file descriptor */
int (*connect) __P((void));
/* we're finished with the channel */
void (*disconnect) __P((void));
/* put the channel into PPP `mode' */
int (*establish_ppp) __P((int));
/* take the channel out of PPP `mode', restore loopback if demand */
void (*disestablish_ppp) __P((int));
/* set the transmit-side PPP parameters of the channel */
void (*send_config) __P((int, u_int32_t, int, int));
/* set the receive-side PPP parameters of the channel */
void (*recv_config) __P((int, u_int32_t, int, int));
/* cleanup on error or normal exit */
void (*cleanup) __P((void));
/* close the device, called in children after fork */
void (*close) __P((void));
};
/*
* Each FSM is described by an fsm structure and fsm callbacks.
*/
typedef struct fsm {
int unit; /* Interface unit number */
int protocol; /* Data Link Layer Protocol field value */
int state; /* State */
int flags; /* Contains option bits */
u_char id; /* Current id */
u_char reqid; /* Current request id */
u_char seen_ack; /* Have received valid Ack/Nak/Rej to Req */
int timeouttime; /* Timeout time in milliseconds */
int maxconfreqtransmits; /* Maximum Configure-Request transmissions */
int retransmits; /* Number of retransmissions left */
int maxtermtransmits; /* Maximum Terminate-Request transmissions */
int nakloops; /* Number of nak loops since last ack */
int rnakloops; /* Number of naks received */
int maxnakloops; /* Maximum number of nak loops tolerated */
struct fsm_callbacks *callbacks; /* Callback routines */
char *term_reason; /* Reason for closing protocol */
int term_reason_len; /* Length of term_reason */
} fsm;
typedef struct fsm_callbacks {
void (*resetci) /* Reset our Configuration Information */
__P((fsm *));
int (*cilen) /* Length of our Configuration Information */
__P((fsm *));
void (*addci) /* Add our Configuration Information */
__P((fsm *, u_char *, int *));
int (*ackci) /* ACK our Configuration Information */
__P((fsm *, u_char *, int));
int (*nakci) /* NAK our Configuration Information */
__P((fsm *, u_char *, int, int));
int (*rejci) /* Reject our Configuration Information */
__P((fsm *, u_char *, int));
int (*reqci) /* Request peer's Configuration Information */
__P((fsm *, u_char *, int *, int));
void (*up) /* Called when fsm reaches OPENED state */
__P((fsm *));
void (*down) /* Called when fsm leaves OPENED state */
__P((fsm *));
void (*starting) /* Called when we want the lower layer */
__P((fsm *));
void (*finished) /* Called when we don't want the lower layer */
__P((fsm *));
void (*protreject) /* Called when Protocol-Reject received */
__P((int));
void (*retransmit) /* Retransmission is necessary */
__P((fsm *));
int (*extcode) /* Called when unknown code received */
__P((fsm *, int, int, u_char *, int));
char *proto_name; /* String name for protocol (for messages) */
} fsm_callbacks;
状态机函数：
void fsm_init __P((fsm *));
void fsm_lowerup __P((fsm *));
void fsm_lowerdown __P((fsm *));
void fsm_open __P((fsm *));
void fsm_close __P((fsm *, char *));
void fsm_input __P((fsm *, u_char *, int));
void fsm_protreject __P((fsm *));
void fsm_sdata __P((fsm *, int, int, u_char *, int));
static void fsm_timeout __P((void *));
static void fsm_rconfreq __P((fsm *, int, u_char *, int));
static void fsm_rconfack __P((fsm *, int, u_char *, int));
static void fsm_rconfnakrej __P((fsm *, int, int, u_char *, int));
static void fsm_rtermreq __P((fsm *, int, u_char *, int));
static void fsm_rtermack __P((fsm *));
static void fsm_rcoderej __P((fsm *, u_char *, int));
static void fsm_sconfreq __P((fsm *, int));
链路控制层函数:
void lcp_open __P((int));
void lcp_close __P((int, char *));
void lcp_lowerup __P((int));
void lcp_lowerdown __P((int));
void lcp_sprotrej __P((int, u_char *, int)); /* send protocol reject */
pppd基本流程：
整个程序的主体实现是从主函数的LCP_OPEN()开始的，在这个函数里，调用了有限状态机FSM_OPEN(),而在FSM_OPEN() 中，callback指针指向了starting，于是就到了LCP_STARTING()函数来实现一个OPEN事件从而使得PPP状态准备从DEAD 到ESTABLISHED的转变。接下来，回到主函数，下面一步是调用START_LINK()，在此函数中会把一个串口设备作为PPP的接口，并把状态 转变为ESTABLISHED，然后调用lcp_lowerup()来告诉上层底层已经UP，lcp_lowerup()中调用 FSM_LOWERUP()来发送一个configure-request请求，再把当前状态设置为REQSENT状态，至此，第一个LCP协商的报文已 经发送出去。
main()
{
//...基本配置
lcp_open(0); /* Start protocol */
start_link(0);
while (phase != PHASE_DEAD) {
handle_events();
get_input();
if (kill_link)
lcp_close(0, "User request");
if (asked_to_quit) {
bundle_terminating = 1;
if (phase == PHASE_MASTER)
mp_bundle_terminated();
}
if (open_ccp_flag) {
if (phase == PHASE_NETWORK || phase == PHASE_RUNNING) {
ccp_fsm[0].flags = OPT_RESTART; /* clears OPT_SILENT */
(*ccp_protent.open)(0);
}
}
}
}
