Стек Протоколов PPP(Point-to-Point Protocol)

РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ

Факультет физико-математических и естественных наук

Кафедра «Систем телекоммуникаций»

Направление: 010500 — «Прикладная математика и информатика»

Утверждаю

Заведующий кафедрой
д.т.н., профессор
____________ К.Е. Самуйлов

«        »                         20     г.

Реферат

(осенний  семестр 2011-2012 учебного года)

Стек Протоколов PPP(Point-to-Point Protocol)

Москва

2012

Оглавление

Список сокращений

Введение              6

1.              Протокол PPP              7

1.1.              Структура стека протоколов TCP/IP              7

1.2.              Описание протокола PPP              14

1.3.              Метод инкапсуляции PPP              15

    1.4.    Протокол контроля канала LCP              19

1.5.              Протоколы контроля сети NCPs              21

2.              Функционирование звена РРР              21

2.1.              Диаграмма стадий РРР              22

2.2.              Согласования параметров канала связи в протоколе РРР              25

2.3.              Предоствращение зацикливания протокола РРР              27

2.4.              Протокол качества               27

2.5.              Сжатие поля протокола РРР              28

Заключение              32

Литература              33

Список сокращений

Русскоязычные сокращения

Англоязычные сокращения

ISO                      International Standard Organization

OSI Ref.Model  Open System Interconnection Reference Model

JPEG                   Joint Photographic Expert Group

AFP                    Apple Filing Protocol

ICA                     Independent Computing Architecture

LPP                    Lightweight Presentation Protocol

NCP                  NetWare Core Protocol

NDR                  Network Data Representation

XDR                  eXternal Data Representation X.25

PAD                    Packet Assembler/Disassembler Protocol.

ADSP                 AppleTalk Data Stream Protocol

ASP                    AppleTalk Session Protocol

H.245                 Call Control Protocol for Multimedia Communication

iSNS                   Internet Storage Name Service

L2F                     Layer 2 Forwarding Protocol

L2TP                  Layer 2 Tunneling Protocol

NetBIOS            Network Basic Input Output System

PAP                    Password Authentication Protocol

PPTP                  Point-to-Point Tunneling Protocol

RPC                    Remote Procedure Call Protocol

RTCP                 Real-time Transport Control Protocol

SMPP                 Short Message Peer-to-Peer

SCP                    Secure Copy Protocol

ZIP                     Zone Information Protocol

SDP                   Sockets Direct Protocol

ATP                   AppleTalk Transaction Protocol

CUDP                Cyclic UDP

DCCP                Datagram Congestion Control Protocol

FCP                   Fiber Channel Protocol

NBF                  NetBIOS Frames protocol

NCP                 NetWare Core Protocol

SCTP                Stream Control Transmission Protocol

SPX                 Sequenced Packet Exchange

SST                  Structured Stream Transport

TCP                 Transmission Control Protocol

UDP                 User Datagram Protocol

IP/IPv4/IPv6     Internet Protocol

IPX                  Internetwork Packet Exchange, протокол межсетевого обмена

IPsec                 Internet Protocol Security

ICMP                Internet Control Message Protocol

IGMP                Internet Group Management Protocol

RIP                   Routing Information Protocol

OSPF               Open Shortest Path First

ARP                  Address Resolution Protocol

MAC               Media access control

LLC                 Logical link control

CDP                  Cisco Discovery Protocol 

CAN                 Controller Area Network 

EAPS               Ethernet Automatic Protection Switching 

FDDI              Fiber Distributed Data Interface 

HDLC             High-Level Data Link Control 

IEEE 802.2     provides LLC functions to IEEE 802 MAC layers

LAPD             Link Access Procedures, D channel 

MPLS             Multiprotocol Label Switching 

PPP                 Point-to-Point Protocol 

PPPoE             Point-to-Point Protocol over Ethernet 

SLIP                Serial Line Internet Protocol 

UDLD             Unidirectional Link Detection 

Введение

С конца 1980-х годов в сети Internet наблюдается резкий рост числа  ГВМ , работающих с протоколами TCP/IP. Их преобладающее большинство было подключено к локальным вычислительным сетям различных типов, наиболее популярной среди которых была сеть Ethernet. Большая часть других хостов соединялась через глобальные сети, такие как сети передачи данных общего пользования типа Х.25. Сравнительно небольшое число ГВМ было подключено к каналам связи с непосредственным соединением точка-точка (т.е. к последовательным каналам связи), хотя такое соединение относится к числу старейших методов передачи информации, и почти каждый хост поддерживает данный тип соединения. Например, асинхронные интерфейсы RS-232-С в настоящее время имеют очень широкое распространение.

Одной из причин малого числа каналов связи  TCP/IP с непосредственным соединением, было отсутствие стандартного протокола нижележащего уровня для передачи дейтаграмм через последовательные линии связи. Для разрешения этой проблемы и был разработан протокол PPP.

Помимо решения задачи формирования стандартных пакетов данных IP для каналов с непосредственным соединением, РРР также должен был решить другие проблемы, в том числе присвоение и управление адресами IP, асинхронное (старт-стопное) и синхронное (бит-ориентированное) формирование пакета данных, конфигурацию канала связи, проверку его качества, обнаружение ошибок, согласование способа сжатия информации и т.д. В РРР эти вопросы решаются путем использования протокола управления каналом LCP (Link Control Protocol) и семейства протоколов управления сетью NCP (Network Control Protocols), которые позволяют согласовывать необязательные параметры конфигурации и различные возможности. Сегодня PPP, помимо IP, обеспечивает поддержку также и других протоколов, в том числе IPX и DECnet.

1.       Протоколы PPP

1.1.      Структура стека протоколов TCP/IP.

Сеть Internet - это система сетей, объединяющая как локальные сети, так и глобальные сети типа NSFNET. Поэтому центральным местом при обсуждении принципов построения сети является семейство протоколов межсетевого обмена TCP/IP.

Главной задачей стека TCP/IP является объединение в сеть пакетных подсетей через шлюзы. Каждая сеть работает по своим собственным законам, однако предполагается, что шлюз может принять пакет из другой сети и доставить его по указанному адресу. Реально, пакет из одной сети передается в другую подсеть через последовательность шлюзов, которые обеспечивают маршрутизацию пакетов по всей сети. В данном случае, под шлюзом понимается точка соединения сетей. При этом соединяться могут как локальные сети, так и глобальные сети. В качестве шлюза могут выступать как специальные устройства, маршрутизаторы, например, так и компьютеры, которые имеют программное обеспечение, выполняющее функции маршрутизации пакетов. Маршрутизация - это процедура определения пути следования пакета из одной сети в другую.

Такой механизм доставки становится возможным благодаря реализации во всех узлах сети протокола межсетевого обмена IP. Если обратиться к истории создания сети Internet, то с самого начала предполагалось разработать спецификации сети коммутации пакетов. Это значит, что любое сообщение, которое отправляется по сети, должно быть при отправке разделено на фрагменты. Каждый из фрагментов должен быть снабжен адресами отправителя и получателя, а также номером этого пакета в последовательности пакетов, составляющих все сообщение в целом. Такая система позволяет на каждом шлюзе выбирать маршрут, основываясь на текущей информации о состоянии сети, что повышает надежность системы в целом. При этом каждый пакет может пройти от отправителя к получателю по своему собственному маршруту. Порядок получения пакетов получателем не имеет большого значения, т.к. каждый пакет несет в себе информацию о своем месте в сообщении. При создании этой системы принципиальным было обеспечение надежной доставки сообщений, т.к. предполагалось, что система должна была обеспечивать управление Вооруженными Силами США в случае нанесения ядерного удара по территории страны.

При рассмотрении процедур межсетевого взаимодействия всегда опираются на стандарты, разработанные International Standard Organization (ISO). Эти стандарты получили название "Семиуровневой модели сетевого обмена". В данной модели обмен информацией может быть представлен в виде стека. Как видно из рисунка, в этой модели определяется все - от стандарта физического соединения сетей до протоколов обмена прикладного программного обеспечения.

Рис. 1. Семиуровневая модель протоколов межсетевого обмена OSI

1.      Прикладной уровень

Прикладной уровень (Application layer) — верхний уровень модели, обеспечивающий взаимодействие пользовательских приложений с сетью:

Позволяет приложениям использовать сетевые службы:

      удалённый доступ к файлам и базам данных;

      пересылка электронной почты;

      отвечает за передачу служебной информации;

      предоставляет приложениям информацию об ошибках;

      формирует запросы к уровню представления.

Протоколы прикладного уровня: RDP, HTTP, SMTP, SNMP, POP3, FTP, XMPP, OSCAR, Modbus,SIP,TELNET.

2.      Представительный уровень

Представительный уровень (Presentation layer) обеспечивает преобразование протоколов и кодирование/декодирование данных. Запросы приложений, полученные с прикладного уровня, на уровне представления преобразуются в формат для передачи по сети, а полученные из сети данные преобразуются в формат приложений. На этом уровне может осуществляться сжатие/распаковка или кодирование/декодирование данных, а также перенаправление запросов другому сетевому ресурсу, если они не могут быть обработаны локально.

Уровень представлений обычно представляет собой промежуточный протокол для преобразования информации из соседних уровней. Это позволяет осуществлять обмен между приложениями на разнородных компьютерных системах прозрачным для приложений образом. Уровень представлений обеспечивает форматирование и преобразование кода. Форматирование кода используется для того, чтобы гарантировать приложению поступление информации для обработки, которая имела бы для него смысл. При необходимости этот уровень может выполнять перевод из одного формата данных в другой.

Уровень представлений имеет дело не только с форматами и представлением данных, он также занимается структурами данных, которые используются программами. Таким образом, уровень 6 обеспечивает организацию данных при их пересылке.

Чтобы понять, как это работает, представим, что имеются две системы. Одна использует для представления данных расширенный двоичный код обмена информацией EBCDIC, например, это может быть мейнфрейм компании IBM , а другая -американский стандартный код обмена информацией ASCII (его используют большинство других производителей компьютеров). Если этим двум системам необходимо обменяться информацией, то нужен уровень представлений, который выполнит преобразование и осуществит перевод между двумя различными форматами.

Другой функцией, выполняемой на уровне представлений, является шифрование данных, которое применяется в тех случаях, когда необходимо защитить передаваемую информацию от приема несанкционированными получателями. Чтобы решить эту задачу, процессы и коды, находящиеся на уровне представлений, должны выполнить преобразование данных. На этом уровне существуют и другие подпрограммы, которые сжимают тексты и преобразовывают графические изображения в битовые потоки, так что они могут передаваться по сети.

Стандарты уровня представлений также определяют способы представления графических изображений. Для этих целей может использоваться формат PICT — формат изображений, применяемый для передачи графики QuickDraw между программами.

Другим форматом представлений является формат файлов изображений TIFF, который обычно используется для растровых изображений с высоким разрешением. Следующим стандартом уровня представлений, который может использоваться для графических изображений, является стандарт, разработанный Объединенной экспертной группой по фотографии в JPEG.

Существует другая группа стандартов уровня представлений, которая определяет представление звука и кинофрагментов.

В группу входят: интерфейс электронных музыкальных инструментов (Musical Instrument Digital Interface, MIDI) для цифрового представления музыки, разработанный Экспертной группой по кинематографии стандарт MPEG, используемый для сжатия и кодирования видеороликов на компакт-дисках, хранения в оцифрованном виде и передачи со скоростями до 1,5 Мбит/с, и QuickTime — стандарт, описывающий звуковые и видео элементы для программ, выполняемых на компьютерах Macintosh и PowerPC.