嵌入式单片机PPP协议的应用研究

3 单片机PPP协议

单片机PPP协议是PPP协议在单片机中的应用，有其特点。单片机的存储空间只有64KB，而PPP协议包括LCP、PAP、IPCP以及NCP等协议，并且在连接建立后还要用到数据传输协议(TCP/IP、UDP等)、各种压缩协议等。要把这些协议完全嵌入单片机是不可能的，所以只能根据实际需要选择其中的一部分。

例如采用UDP协议而不是功能相对齐全但协议内容过于庞大的TCP/IP协议来传输数据，传输中基本上不使用数据压缩协议，跳过单片机作为服务器端时的密码验证过程，省略IPX、AppleTalk等网络层协议等。也就是说，本文的单片机PPP协议，事实上只包含了从PPP连接的建立到实现简单的数据传输所必需的协议，而不包括PPP协议的所有功能。这种协议的取舍是由硬件的客观限制以及实际的应用需要共同决定的。

4 单片机PPP协议PPP连接的建立

建立后的单片机PPP连接状态如图2所示。


其中，C51系统是已经植入PPP协议的51系列单片机，电话线部分也可以是某个网络的一部分，甚至是Internet。

单片机PPP协议流程图如图3所示。


PPP连接的建立主要经过三个阶段，分别是LCP协商、密码认证以及网络层协议配置。

4.1 LCP处理阶段

首先，第一个LCP数据包被服务器端发送后，从服务器端返回一个PPP拒绝包给除密码认证外的所有选项，接着服务器端强制认证协议进行协商(先前来自否定帧的PAP和CHAP都被发送)。随后服务器端返回一个拒绝包给CHAP，本文用PAP来代替。然后服务器端认同并返回一个新的请求，这时候需要进行PAP。接下去对PAP进行确认，系统对字符映射的丢弃进行协商。最后所有控制特性被服务器端同意丢弃。

下面是由服务器发送的一段LCP建立连接的字符串：

0000：7E FF 03 C0 21 01 71 00 2B 01 04 06 40 05 06 3A 5D 8B B4 02 06 00
0016：00 00 00 11 04 06 40 17 04 00 64 00 02 03 04 C0 23 13 09 03 08 00
002C：03 0A 2C 2C 95 7F 7E

对它进行分析如表3。


4.2 PAP处理阶段

首先，系统发送PAP数据包给服务器端，然后服务器端通过用户ID和密码验证。

PAP密码验证协议在RFC1334中有详细定义，主要是为拨号网络中提供密码保护。这个选项是可选的。在本应用软件中，强制单片机和PC协商的选项中，PC要求密码验证，单片机端不要求。所以如果PC机作为服务器，单片机需要发送用户名和密码；如果单片机作服务器，则没有密码验证的要求。

PAP的格式如图4所示。


下面是单片机发送PAP的数据包：

7E FF 03 C0 23 01 06 00 0C 03 7A 77 6D 03 7A 77 6D…

解析如表4所示。


单片机向PC机发送PAP数据包是在PC机发送对单片机LCP选项的确认之后、PC机向单片机发送IPCP请求之前。

4.3 IPCP处理阶段

IPCP是用来设置PPP连接中的网络环境，包括IP地址、IP压缩协议、DNS服务器地址等都是通过IPCP来协商的。首先服务器端发送请求进行IPCP协商，然后系统返回一个拒绝包给除IP地址外的所有操作。由于先前的发送被拒绝，服务器端发送一个回复，只包含IP地址。此时，系统相当于服务器端的IP地址认证，然后由请求信息和IP地址来完成三路握手协议。接着服务器端返回一个包含预先指派IP地址的拒绝包。此时连接建立并拥有一个指定的IP地址。IPCP帧的格式与LCP也是类似的：一字节的代码，然后是标志，长度，选项。当IP协议的选项配置完，就可以开始通讯了。IPCP的详细描述在RFC1332中。

连接建立后，PPP将在原有协议的基础上调用网络协议UDP(User Datagram Protocol)和ICMP(Internet Control Messages Protocol)等。有关用户数据包协议UDP的详细资料可参看RFC882、RFC883文档；Internet信息控制协议ICMP的详细资料可参看文档RFC792。