数据链路层-第五节：点对点协议PPP

Posted 2023-02-03 快乐江湖

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文章目录

• 一：点对点协议（PPP）概述
• 二：PPP协议组成部分
• 三：PPP协议帧格式
• 四：PPP协议的透明传输
• • （1）字节填充法
  • （2）比特填充法
• 五：PPP协议的差错检测
• 六：PPP协议工作状态

本节对应视频

• 【计算机网络微课堂（有字幕无背景音乐版）：3.5 点对点协议PPP】

一：点对点协议（PPP）概述

点对点协议（Point-to-Point Protocol）：是目前使用最为广泛的点对点数据链路层协议。前面说过，一般用户需要通过连接到某个因特网服务提供者ISP才能接入因特网，用户计算机与ISP通信时所使用的数据链路层协议通常就是PPP协议

另外PPP协议也广泛应用于广域网路由器之间的专用线路

二：PPP协议组成部分

PPP协议组成部分：PPP协议为在点对点链路传输各种协议数据报提供了一个标准方法，由以下三部分组成

• 对各种协议数据报的封装方法（封装成帧）
• 链路控制协议LCP：用于建立、位置以及测试数据链路的连接
• 一套网络控制协议NCPs：其中的每一个协议支持不同的网络层协议

三：PPP协议帧格式

PPP协议帧格式：如下图

各字段表示含义如下

• 标志字段（F）： 是PPP帧的定界符，取值为**0x7E**

• 地址字段（A）： 预留位，目前没有什么作用，取值为**0xFF**

• 控制字段（C）： 预留位，目前没有什么作用，取值为**0x03**

• 协议字段（P）： 指明帧的数据部分送交哪种协议处理

  • IP数据报：取值为 0x0021
  • LCP分组：取值为 0xc021
  • NCP分组：取值为 0x0081
    

• 帧检验序列（FCS）： 使用CRC计算出的校验位

四：PPP协议的透明传输

PPP协议的透明传输：F是PPP帧的定界符，取值为0x7E，也即01111110，当帧的数据部分出现定界符时，实现透明传输方法如下

• 面向字节的异步链路：使用字节填充法，插入转义字符
• 面向比特的同步链路：使用比特填充法，插入比特0

（1）字节填充法

字节填充法：以字节7E作为PPP帧的定界符，以字节为单位讨论问题

• 发送方处理：

  • 将出现的每一个7E字节（定界符）转变为2字节序列(7D,5E)
  • 将出现的每一个7D字节（转义字符）转变为2字节序列（7D, 5D）
  • 出现的每一个ASCII码控制字符（数值小于0x20的字符），其前面插入一个7D字节，同时该字符的编码加上0x20
    

• 接收方处理： 进行逆变换即可恢复PPP帧数据部分

（2）比特填充法

比特填充法：以比特序列01111110作为PPP帧的定界符，以比特为单位讨论问题

• 发送方处理： 对帧的数据部分进行扫描（一般由硬件实现），只要发现5个连续的比特1，则立即填充1个比特0
  

• 接收方处理： 对帧的数据部分进行扫描（一般由硬件实现），只要发现5个连续的比特1，则立即删除1个比特0

五：PPP协议的差错检测

PPP协议的差错检测：PPP帧尾部包含有1个两字节的帧检验序列FCS字段，使用循环冗余校验CRC来计算该字段的取值，采用如下生成多项式

$$CRC-CCITT=X^{16}+X^{12}+X^5+1$$

为了减少对CPU占用，实现FCS时采用查表法完成

FCS计算范围如下图所示

接收方每收到一个PPP帧，就进行CRC检验，若CRC检验正确就收下这个帧，反之丢弃。使用PPP的数据链路层向上不提供可靠传输服务

六：PPP协议工作状态