1 概述
1.1 產品背景
人們想通過相同的接入裝置來連線到遠端站點上的多個主機，同時接入裝置能夠提供與撥號上網類似的訪問控制和計費功能。在眾多的接入技術中，把多個主機連線到接入裝置的最經濟的方法就是乙太網，而ppp協議可以提供良好的訪問控制和計費功能，於是產生了在乙太網上傳輸ppp的方法，即pppoe。
pppoe協議的提出解決了使用者上網收費等實際應用問題，得到了寬頻接入運營商的認可並廣為採用。
1.2 技術優點
對於使用者來說，pppoe的優點如下：
● 沿襲傳統的撥號上網方式，依舊使用他們熟悉的硬體以及類似的軟體進行internet的接入。
● 相容現有的所有xdsl modem，不需要對客戶端的xdsl modem進行複雜的配置。
● 使用乙太網網絡卡連線pc和xdsl modem，允許多台pc同時共享xdsl線路，可以節約使用者投資。
對於運營商來說，pppoe的優點如下：
● 運營商可以通過數字使用者線、電纜數據機或無線連線等方式提供支援多使用者的寬頻接入服務。
● 運營商可以利用可靠和熟悉的技術來加速部署高速網際網路業務，對現有網路部署影響小。
● 運營商可以通過訪問控制功能對使用者的身份進行確認，通過計費功能對使用者進行計費，同時對使用者的網路行為進行監控，保證了網路安全。
● 終端使用者可同時接入多個運營商，這種動態服務選擇的功能可以使運營商容易建立和提供新的業務。
2 pppoe技術實現方案
2.1 pppoe組網結構
pppoe使用client/server模型，pppoe的客戶端為pppoe client，pppoe的伺服器端為pppoe server。pppoe client向pppoe server發起連線請求，兩者之間會話協商通過後，pppoe server向pppoe client提供接入控制、認證等功能。
根據ppp會話的起止點所在位置的不同，有兩種組網結構：
● 第一種方式在裝置之間建立ppp會話，所有主機通過同乙個ppp會話傳送資料，主機上不用安裝pppoe客戶端撥號軟體，一般是乙個企業（公司）共用乙個賬號（圖中pppoe client位於企業/公司內部，pppoe server是運營商的裝置）。
● 第二種部署方式，ppp會話建立在host和運營商的路由器之間，為每乙個host建立乙個ppp會話，每個host都是pppoe client，每個host乙個帳號，方便運營商對使用者進行計費和控制。host上必須安裝pppoe客戶端撥號軟體。
2.2 pppoe報文格式
pppoe報文的格式就是在乙太網幀中攜帶ppp報文，如圖3所示。
各個字段解釋如下：
● destination_address域：乙個乙太網單播目的位址或者乙太網廣播位址（0xffffffff）。對於discovery資料報來說，該域的值是單播或者廣播位址，pppoe client尋找pppoe server的過程使用廣播位址，確認pppoe server後使用單播位址。
對於session階段來說，該域必須是discovery階段已確定的通訊對方的單播位址。
● source_address域：源裝置的乙太網mac位址。
● ether_type：設定為0x8863（discovery階段或拆鏈階段）或者0x8864（session階段）。
● ver域：4bits，pppoe版本號，值為0x1。
● type域：4bits，pppoe型別，值為0x1。
● code域：8bits，pppoe報文型別。code域為0x00，表示會話資料。
code域為0x09，表示padi報文；code域為0x07，表示pado或padt報文；code域為0x19，表示padr報文；code域為0x65，表示pads報文。報文的具體情況請參見附錄部分。
● session_id域：16bits，對於乙個給定的ppp會話，該值是乙個固定值，並且與乙太網source_address和destination_address一起實際地定義了乙個ppp會話。值0xffff為將來的使用保留，不允許使用。
● length域：16bits，定義pppoe的payload域長度。不包括乙太網頭部和pppoe頭部的長度。
2.3 pppoe工作過程
pppoe的協商過程如圖4所示：
2.3.1 discovery階段
discovery階段由四個過程組成。完成之後通訊雙方都會知道pppoe的session_id 以及對方乙太網位址，它們共同確定了唯一的pppoe session。
(1) pppoe client廣播傳送乙個padi報文，在此報文中包含pppoe client想要得到的服務型別資訊。
(2) 所有的pppoe server收到padi報文之後，將其中請求的服務與自己能夠提供的服務進行比較，如果可以提供，則單播回覆乙個pado報文。
(3) 根據網路的拓撲結構，pppoe client可能收到多個pppoe server傳送的pado報文，pppoe client選擇最先收到的pado報文對應的pppoe server做為自己的pppoe server，併單播發送乙個padr報文。
(4) pppoe server產生乙個唯一的會話id（session id），標識和pppoe client的這個會話，通過傳送乙個pads報文把會話id傳送給pppoe client，如果沒有錯誤，會話建立後便進入pppoe session階段。
2.3.2 session階段
pppoe discovery階段的工作為pppoe client和pppoe之間建立了session，之後pppoe便進入了session階段，session階段可劃分為兩部分，一是ppp協商階段，二是ppp報文傳輸階段。
pppoe session上的ppp協商和普通的ppp協商方式一致，分為lcp、認證、ncp三個階段。
(1) lcp階段主要完成建立、配置和檢測資料鏈路連線。
(2) lcp協商成功後，開始進行認證工作，認證協議型別由lcp協商結果（chap或者pap）決定。
(3) 認證成功後，ppp進入ncp階段，ncp是乙個協議族，用於配置不同的網路層協議，常用的是ip控制協議（ipcp），它負責配置使用者的ip和dns等工作。
pppoe session的ppp協商成功後，其上就可以承載ppp資料報文。
在pppoe session階段所有的乙太網資料報都是單播發送的。
2.3.3 terminate階段
ppp通訊雙方應該使用ppp協議自身（比如ppp終結報文）來結束pppoe會話，但在無法使用ppp協議結束會話時可以使用padt報文。
進入pppoe session階段後，pppoe client和pppoe server都可以通過傳送padt報文的方式來結束pppoe連線。padt資料報可以在會話建立以後的任意時刻單播發送。在傳送或接收到padt後，就不允許再使用該會話傳送ppp流量了，即使是常規的ppp結束資料報也不允許傳送。
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