pppoe应用概述
PPPOE简述
PPP主要是用来通过拨号或专线方式在两个网络节点之间建立连接、发送数据。PPP是一种分层协议,物理层用来进行实际的点到点连接。由链路控制层(LCP)发起对链路的建立、配置和测试。在LCP初始化完成后,通过一种或多种网络控制协议来传送特定协议族的通信。PPP协议具有处理错误检测、支持多个协议、允许在连接时刻协商IP地址、允许身份认证等特点。PPP协议工作于二层网络即数据链路层,在内核中实现。
PPPoe的英文全称为Point to Point Protocol over Ethernet,它在以太网上承载了点对点协议。可以说PPPoe是将以太网和PPP协议相结合的协议,是在以太网中转播PPP帧信息的技术,它利用以太网将大量主机组成网络,通过一个远端接入设备连入因特网,并对接入的每一台主机实现控制、计费功能,极高的性价比使PPPoE广泛应用在包括小区组网建设等一系列应用中,目前流行的宽带接入方式ADSL就使用了PPPoE协议。
PPPoE将PPP协议封装在以太网帧上进行传输,它的通信过程分为探测(Discovery)和PPP会话(Session)2个阶段。PPPoE Discovery阶段主要是客户机确定AC(Access Concentrator)以及客户机与AC协商Session ID。而PPPoE Session用于完成数据包的接收与发送,同时它也用于完成PPP链路的协商(LCP),以及网络层的控制协商(IPCP)等。
PPPOE服务端搭建
为便于测试pppoe功能,在树莓派上部署PPPoE服务器,以连接网关测试网关PPPoE上网功能,主要参考文档:基于linux环境的PPPOE服务器搭建。
树莓派3B+有一个有线网口和一个无线网口,其中无线网口为wan口,连接外网,实现上网功能;有线网口连接网关eth0,网关通过PPPoE借助无线网口实现上网功能,具体部署如下。
1. 确认网口的ip及路由配置。
~$ ifconfig eth0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST> mtu 1500 inet 192.168.10.111 netmask 255.255.255.0 broadcast 192.168.10.255 inet6 fe80::1006:e96f:63eb:46e2 prefixlen 64 scopeid 0x20<link> inet6 fd51:42f8:caae:d92e::ff prefixlen 64 scopeid 0x0<global> ether b8:27:eb:ef:90:a2 txqueuelen 1000 (Ethernet) RX packets 1096 bytes 157745 (154.0 KiB) RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0 TX packets 857 bytes 49580 (48.4 KiB) TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0 lo: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING> mtu 65536 inet 127.0.0.1 netmask 255.0.0.0 inet6 ::1 prefixlen 128 scopeid 0x10<host> loop txqueuelen 1000 (Local Loopback) RX packets 4 bytes 390 (390.0 B) RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0 TX packets 4 bytes 390 (390.0 B) TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0 wlan0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST> mtu 1500 inet 172.17.16.157 netmask 255.255.255.0 broadcast 172.17.16.255 inet6 fe80::d791:dfeb:23e2:20e8 prefixlen 64 scopeid 0x20<link> ether b8:27:eb:ba:c5:f7 txqueuelen 1000 (Ethernet) RX packets 13496 bytes 1509246 (1.4 MiB) RX errors 0 dropped 360 overruns 0 frame 0 TX packets 461 bytes 51453 (50.2 KiB) TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0 ~$ route Kernel IP routing table Destination Gateway Genmask Flags Metric Ref Use Iface default 192.168.10.1 0.0.0.0 UG 202 0 0 eth0 default 172.17.16.254 0.0.0.0 UG 303 0 0 wlan0 172.17.16.0 0.0.0.0 255.255.255.0 U 303 0 0 wlan0 192.168.10.0 0.0.0.0 255.255.255.0 U 202 0 0 eth0
2. 安装pppoe软件
sudo apt install pppoe
安装完成后存在pppoe-server命令。
3. 配置/etc/ppp/options和/etc/ppp/pppoe-server-options,测试可行样例如下。
~$ cat /etc/ppp/options | grep -v '#' ms-dns 219.141.136.10 ms-dns 114.114.114.114 ms-dns 8.8.8.8 asyncmap 0 auth crtscts local lock hide-password modem -pap +chap proxyarp lcp-echo-interval 30 lcp-echo-failure 4 noipx ~$ cat /etc/ppp/pppoe-server-options #PPP options for the PPPoE server require-chap lcp-echo-interval 60 lcp-echo-failure 5 logfile /var/log/pppd.log
4. 配置CHAP认证文件/etc/ppp/chap-secrets,暂设置用户名为test,上网口令(密码)为123456。
sudo cat /etc/ppp/chap-secrets # Secrets for authentication using CHAP # client server secret IP addresses test * 123456 *
5. 设置树莓派网关实现eth0数据转发到无线wlan0,实现上网功能
1) PPPoE 协议接入控制的主要方式就是通过对IP数据包的封装再转发。所以要配置 PPPoE 服务器必须要开启IP转发功能。开启IP转发功能需要去除/etc/sysctl.conf 文件中 net.ipv4.ip_forward=1 该行的注释,随后运行 sudo sysctl -p 即可生效配置打开 IP 转发功能。
2) 树莓派的默认网关是eth0有线网口,其次是无线网口wlan0,应去除eth0的默认路由。
sudo route del default dev eth0
3) 设置数据转发
sudo iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.10.0/24 -o wlan0 -j MASQUERADE
6. 开启PPPoE服务。
sudo pppoe-server -I eth0 -L 192.168.10.100 -R 192.168.10.5 -N 20
-I 参数为指定pppoe服务器所监听连接请求的网卡名称,可使用 ifconfig 命令查看。
-L 参数PPPoE服务器的IP地址,此IP地址为PPPOE服务器的虚拟IP地址,与网卡enp2s0 地址无关
-R 参数为当有客户连接到服务器上时,pppoe服务器分配给客户端的起始IP地址
-N 参数为指定最多可以连接pppoe服务器的客户端数量
此时PPPoE服务器搭建完成,可通过eth0连接PC,直接在windows下pppoe拨号上网测试服务器搭建是否成功。windows下pppoe拨号只需输入用户名和密码即可。
7. 关闭PPPoE服务
sudo killall pppoe-server
PPPOE客户端应用
1. pppoe工作于链路层,需要linux内核支持,主要选择“PPP over Ethernet”, 保险起见可都选择。
Device Drivers -> Network device support -> <M> ppp(point-to-point protocol) support <M> PPP BSD-Compress compression <M> PPP Deflate compression [*] PPP filtering <M> PPP MPPE compression (encryption) [*] PPP multilink support <M> PPP over Ethernet <M> PPP support async serial ports <M> PPP support for sync tty ports
2. 安装pppoe软件,Ubuntu下命令如下:
apt install pppoe
安装完整后,在/usr/sbin下有pppoe拨号相关的脚本或可执行程序:
pppoe-setup:配置程序,把输入的账号密码等信息存入配置文件
pppoe-start:拨号程序,连接网络
pppoe-stop:断开
pppoe-status:查看连接状态
pppoe-connect:连接网络,被pppoe-start所调用
pppoe-init:初始化,被其他程序调用
3. 运行pppoe-setup完成初始化配置
>> Enter your PPPoE user name: ——输入拨号帐户的用户名 >> Enter the Ethernet interface connected to the ADSL modem For Solaris, this is likely to be something like /dev/hme0. For Linux, it will be ethn, where n is a number. (default eth0): ——输eth0 >> Enter the demand value (default no): ——输no >> Enter the DNS information here: ——输SERVER(由PPPoE服务器提供) >> Please enter your PPPoE password: ——输用户口令 >> Choose a type of firewall (0-2): ——输0 (0为不要防火墙) >> Accept these settings and adjust configuration files (y/n)? ——输y
相关配置内容会保存到/etc/ppp/pppoe.conf和/etc/chap-secrets、/etc/pap-secrets中,主要的配置内容为用户名和用户口令,这部分也是网关程序需要处理的部分。
4. 运行pppoe-start开始拨号,拨号成功会输出“Connected!”,且可通过pppoe-status确认ppp0网卡信息(且成功获取IP)。
#:/etc/ppp# pppoe-status pppoe-status: Link is up and running on interface ppp0 ppp0: flags=4305<UP,POINTOPOINT,RUNNING,NOARP,MULTICAST> mtu 1492 inet 192.168.10.13 netmask 255.255.255.255 destination 192.168.10.100 ppp txqueuelen 3 (Point-to-Point Protocol) RX packets 8 bytes 100 (100.0 B) RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0 TX packets 8 bytes 91 (91.0 B) TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0
5. 运行pppoe-stop停止拨号上网
#:/etc/ppp# pppoe-stop Killing pppd (4955) Killing pppoe-connect (4935)
PPPOE网关部署
pppoe在智能网关中可通过systemd管理来开启或关闭pppoe拨号上网。systemd服务配置文件内容:
[Unit] Description=PPP over ethernet After=network-online.target systemd-networkd.service Wants=network-online.target systemd-networkd.service [Service] Type=forking ExecStart=/usr/sbin/pppoe-start ExecReload=/usr/sbin/pppoe-stop;/usr/sbin/pppoe-start ExecStop=-/usr/sbin/pppoe-stop ExecStopPost=-ln -sf /run/systemd/resolve/resolv.conf /etc/resolv.conf Restart=on-failure [Install] WantedBy=multi-user.target
可通过systemctl开启、关闭或查询状态:
#:/etc/ppp# systemctl stop pppoe #:/etc/ppp# systemctl start pppoe #:/etc/ppp# systemctl status pppoe ● pppoe.service - PPP over ethernet Loaded: loaded (/lib/systemd/system/pppoe.service; disabled; vendor preset: e nabled) Active: active (running) since Sat 2019-01-26 09:24:19 UTC; 6s ago Process: 5088 ExecStop=/usr/sbin/pppoe-stop (code=exited, status=0/SUCCESS) Process: 5116 ExecStart=/usr/sbin/pppoe-start (code=exited, status=0/SUCCESS) Main PID: 5120 (pppoe-connect) CGroup: /system.slice/pppoe.service ├─5120 /bin/sh /usr/sbin/pppoe-connect ├─5140 /usr/sbin/pppd pty /usr/sbin/pppoe -p /var/run/pppoe.conf-pppoe. pid.pppoe -I eth0 -T 80 -U -m 1412 noipdefault noauth default-asyncmap defau ltroute hide-password nodetach usepeerdns mtu 1492 mru 1492 noaccomp nodeflate n opcomp novj novjccomp user test lcp-echo-interval 20 lcp-echo-failure 3 ├─5141 sh -c /usr/sbin/pppoe -p /var/run/pppoe.conf-pppoe.pid.pppoe -I eth0 -T 80 -U -m 1412 └─5146 /usr/sbin/pppoe -p /var/run/pppoe.conf-pppoe.pid.pppoe -I eth0 - T 80 -U -m 1412
可通过pppoe-status确认网络连通性(成功获取到IP):
#:/etc/ppp# pppoe-status pppoe-status: Link is up and running on interface ppp0 ppp0: flags=4305<UP,POINTOPOINT,RUNNING,NOARP,MULTICAST> mtu 1492 inet 192.168.10.6 netmask 255.255.255.255 destination 192.168.10.100 ppp txqueuelen 3 (Point-to-Point Protocol) RX packets 8 bytes 100 (100.0 B) RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0 TX packets 8 bytes 91 (91.0 B) TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0
参考:
2. 怎样设计并实现一个基于linux的PPPoE内核模式拨号
5. chap和pap认证