ppp(point-to-point protocol，點到點協議)是為在同等單元之間傳輸數據包這樣的簡單鏈路設計的鏈路層協議。這種鏈路提供全雙工操作，并按照順序傳遞數據包。設計目的主要是用來通過撥號或專線方式建立點對點連接發送數據，使其成為各種主機、網橋和路由器之間簡單連接的一種共同的解決方案。

ppp協議分為3個組成部分：

(1)一個將ip數據報封裝到串行鏈路的方法。ppp封裝提供了不同網絡層協議同時通過統一鏈路的多路技術，使其保有對常用支持硬件的兼容性。

(2)一個用來建立、配置和測試數據鏈路連接的鏈路控制協議lcp(link control protoco1)。通信的雙方可通過lcp包協商一些選項。

(3)一套網絡控制協議(network control protoco1)。ncp是一族協議，負責解決物理連接上運行什么網絡協議，以及解決上層網絡協議發生的問題。他支持不同的網絡層協議，如ip，osi的網絡層，deccnet，以及appletalk等。

ppp幀封裝格式如下：

ppp幀以標志字符01111110開始和結束，地址字段長度為1b，內容為標準廣播地址1111111l，控制字段為00000011。協議字段長度為2b，其值代表其后的數據字段所屬的網絡層協議。數據字段包含協議字段中指定的協議的數據報，長度為0～1 500b。crc字段為整個幀的循環冗余校驗碼，用來檢測傳輸中可能出現的數據錯誤。

對應ppp協議的3個部分，ppp數據幀封裝也分為：ip數據報封裝、lcp控制數據封裝、ncp控制數據封裝。當ppp幀的協議字段為0x0021時，信息字段就是ip數據報；當協議字段為0xc021時，信息字段是lcp控制數據；當協議字段為0x8021，信息字段是ncp控制數據。

2 鏈路建立和狀態機

2．1 ppp鏈路建立的概述

一次完整的ppp回話過程包括4個階段：鏈路建立階段、認證階段、網絡層控制協議階段和鏈路終止階段。本文討論和實現的是鏈路建立階段。

鏈路建立過程如下：請求建立鏈接的一端用i。cp配置信息包(configure packets)建立連接。對端收到配置信息包以后，如果認為收到的配置請求及協商選項可以接受，將發送配置成功信息包(configure-ack packet)，當一個配置成功信息包被發送且被接收，就完成了鏈路建立。在lcp建立完成以后，如果收到lcp配置請求包(lcp configure-request)，鏈路將從網絡層協議階段或者認證階段返回到鏈路建立階段。

通常線路兩端要對如下的內容進行協商，這些內容包含在lcp配置請求包中：

(1)maximum-receive-unit(最大-接收-單元)

(2)authentication-protocol(鑒定-協議)

(3)quality-protocol(質量-協議)

(4)magic-number

(5)protocol-field-compression(協議-域-壓縮)

(6)address-and-control-field-compression(地址-和-控制-域-壓縮)

2．2 有限狀態機模型

ppp協議的lcp層的連接及協商過程比較復雜，通常使用狀態機模型來解釋ppp狀態的詳細變遷情況。

狀態機是一種記錄下給定時刻狀態的設備，并根據輸入，對每個給定的改變，改變其狀態或引發一個動作。有限態自動機由事件、動作和狀態轉換定義，通過狀態機可以詳細解釋ppp協議中lcp鏈路建立的狀態轉換過程。lcp操作的狀態機可以分為以下的要素： 狀態 狀態(當前狀態和下一狀態)以及狀態轉換，是狀態機的基本概念。他指明狀態機當前時刻在做什么，處于什么情況。在lcp的鏈路連接狀態機中，共有10種狀態：initial，starting，closed，stopped，closing，stopping，req-sent，ack-received，ack--sent，opened。

事件 自動機里的狀態轉換是由事件引起的。在鏈路連接協商時，本端從線路的對端發送過來的lcp包和自己的狀態，判斷將要發生的事件，并結合當前的狀態判斷系統的下一狀態。在i．cp的鏈路建立過程中，事件種類較多，大概可以分為以下幾類：

①網絡狀態事件，表明i．cp或者ncp的狀態變化，包括up，down，open，close。

②超時計時器事件，與超時計時器有關的事件，包括to+，to一。

③s／t數據包事件，包括rcr+，rcr一，rca，rcn，rtr。rta，ruc，rxj+，rxj一，rxr。

動作 自動機中的動作由事件引起，所以，每個事件都對應了相應的動作。例如，有些動作表明了不同類型的lcp包的傳輸和(或)restar timer的啟動和停止。

狀態跳轉表 在ppp的鏈路操作中，每個狀態，在經過特定的事件后，會轉變成新的狀態，并有可能有相應的事件。這些關系比較復雜，可以用狀態跳轉表來表示。

3 軟件實現

3．1 軟件原理

ppp鏈路的建立、協商和握手的過程是需要建立連接的雙方來完成的。每一方根據對端發送的lcp包的類型，做出相