PPPoE

什么是PPPoE？PPPoE解决了哪些问题？

PPPoE（Point-to-Point Protocol over Ethernet）可以称作为以太网上的PPP协议，应用在链路层。它通过在以太网上提供点到点的连接，建立PPP会话，封装PPP报文为PPPoE报文。PPPoE技术可以将用户连接到远程接入设备上，并提供良好访问控制功能，提供了一种经济的用户接入技术，并实现了对用户的控制。
PPPoE利用以太网络，提供远程的多个用户主机接入功能，并且能够提供数据传输的计费数据，解决用户上网收费等实际应用问题，因而被广泛应用于接入运营商网络。

PPPoE解决了哪些问题？

PPP协议是一种点对点协议，点对点的含义即为一个节点只能访问另一个指定的节点。PPP协议处于OSI（Open Systems Interconnection）参考模型的第二层，即TCP/IP数据链路层，主要用于全双工的异步链路上进行点到点的数据传输。PPP协议的一个重要功能便是提供了身份验证功能。但是PPP协议虽然提供了通信双方身份验证的功能，其协议中没有提供地址信息，而以太网是一个广播类型的多路访问网络，因而PPP协议是无法直接应用在以太网链路上的。

以太网技术虽然具有简单易用，成本低等特点，但是以太网广播网络的属性，使得其通信双方无法相互验证对方的身份，因而通信是不安全的。

如何解决以上问题，同时又在现有的网络结构基础上，保证网络的低成本运营？答案便是：PPPoE技术。PPPoE结合了PPP协议通信双方身份验证的功能，在PPP组网结构的基础上，将PPP报文封装成PPPoE报文，从而实现以太网上的点对点通信，使得以太网中的客户端能够连接到远端的宽带接入设备上。

PPPoE的特点

PPPoE具有以下特点：

功能上：

• PPPoE由于集成了PPP协议，实现了传统以太网不能提供的身份验证、加密以及压缩等功能。
• PPPoE通过唯一的Session ID可以很好的保障用户的安全性。

应用上：

• PPPoE拨号上网作为一种最常见的方式让终端设备能够连接ISP从而实现宽带接入。
• PPPoE可用于缆线调制解调器（Cable Modem）和数字用户线路（DSL）等以太网线，通过以太网协议向用户提供接入服务的协议体系。

总而言之，PPPoE技术将以太网技术的经济性与PPP协议的可管理控制性结合在一起，提供接入互联网的功能。对于运营商来说，它能够最大限度地利用电信接入网现有的体系结构，利用现有的拨号网络资源，运营和管理的模式也不需要很大的改变；对于用户来说，使用感与原来的拨号上网没有太大区别，较容易接受。

PPPoE如何建立连接的

PPPoE的报文

在了解PPPoE建立连接的阶段之前，我们先来了解下PPPoE协议的报文结构，PPPoE报文的格式就是在以太网帧中携带PPP报文，报文封装结构如下图所示。

PPPoE建立连接的阶段

在了解PPPoE建立连接的阶段之前，先了解下PPPoE组网结构中的各种角色。

PPPoE协议采用Client/Server模式，如PPPoE接入组网图所示，基本的PPPoE组网中的角色有PPPoE Client，PPPoE Server，以及RADIUS设备。

PPPoE用户上线需要经过两个阶段，发现阶段和PPP会话阶段。发现阶段主要是选择PPPoE服务器，并确定索要建立的会话标识符Session ID。PPP会话阶段即执行标准的PPP过程，包括LCP协商、PAP/CHAP认证、NCP协商等阶段。

具体的PPPoE发现阶段和PPP会话阶段的时序如下图所示。

发现阶段

发现阶段是指设备为用户分配接入的Session ID，用来标识一条用户与设备之间的PPPoE虚拟链路。

• PPPoE Client广播一个PADI（PPPoE Active Discovery Initiation，PPPoE激活发现起始）报文，在此报文中包含用户想要得到的服务类型信息。
• 以太网内的所有PPPoE Server在收到这个初始化报文后，将其中请求的服务与自己能提供的服务进行比较，其中可以为PPPoE Client提供此服务的PPPoE Server会回应PADO（PPPoE Active Discovery Offer，PPPoE激活发现服务）报文。
• PPPoE Client可能会收到多个PPPoE Server回应的PADO报文。PPPoE Client会根据一定的条件从返回PADO报文的PPPoE Server中选定符合条件的PPPoE Server，并向它返回一个会话请求报文PADR（非广播）（PPPoE Active Discovery Request，PPPoE激活发现请求），在PADR报文中封装所需的服务信息。
• 被选定的PPPoE Server在收到PADR报文后，PPPoE Server会产生一个唯一的会话标识以标识它和PPPoE Client的这段PPPoE会话。并把这个特定的会话标识包含在会话确认报文PADS（PPPoE Active Discovery Session-confirmation，PPPoE激活发现会话确认）中回应给PPPoE Client，如果没有错误发生就进入到PPP会话阶段，而PPPoE Client在收到会话确认报文后如果没有错误发生也进入到PPP会话阶段。

PPP会话阶段

PPP会话阶段包括LCP协商、PAP/CHAP认证、NCP协商等阶段。

• LCP协商
  进入PPP会话阶段之后，首先进行LCP协商，LCP协商过程如下。

  • PPPoE Client与PPPoE Server互相发送LCP Configure-Request报文。
  • 双方收到Configure-Request报文后，根据报文中协商选项支持情况做出适当的回应（请参见下表）。若两端都回应了Configure-ACK，则标志LCP链路建立成功，否则会继续发送Request报文：
    • 如果在设定的LCP协商间隔与协商次数内，对端回应了Configure-ACK，则LCP链路建立成功。
    • 如果在超过了设定的LCP协商次数后，对端尚未回应Configure-ACK，则终止LCP协商。
  • LCP链路建立成功后，PPPoE Server会周期性地向PPPoE Client发送LCP Echo-Request报文，然后接收PPPoE Client回应的Echo-Reply报文，来探测LCP链路是否正常，以维持LCP连接。

PAP/CHAP认证
LCP协商完成后，会进入认证阶段，该分为PAP认证和CHAP认证两种认证方式。

PAP认证

PAP为两次握手协议，是通过用户名和密码来对用户进行认证，并且是以明文的方式传递用户名和密码。PPPoE Server（或者RADIUS服务器）根据本端的用户表查看用户名和密码是否正确。适用于网络安全要求相对较低的环境。

CHAP认证

CHAP认证为三次握手协议，也是由PPPoE Server（或者RADIUS服务器）根据本端的用户表查看用户名和密码是否正确。但是CHAP认证方式只在网络上传输用户名，不传输用户密码，安全性比PAP要高。

NCP协商
NCP协商的主要功能是协商PPP报文的网络层参数，如IPCP、IPv6CP等。PPPoE Client主要通过IPCP协议来获取访问网络的IP地址或IP地址段。

NCP协商的流程与LCP流程类似。NCP协商成功之后，PPPoE Client可以正常访问网络。

NCP协商成功之后，即为PPPoE Client上线，此时PPPoE Server（通常为BRAS设备），会给RADIUS服务器发送计费请求报文，通过RADIUS服务器对PPPoE Client进行计费。

转自华为：https://info.support.huawei.com/info-finder/encyclopedia/zh/PPPoE.html