ppp(point-to-point protocol，点到点协议)是为在同等单元之间传输数据包这样的简单链路设计的链路层协议。这种链路提供全双工操作，并按照顺序传递数据包。设计目的主要是用来通过拨号或专线方式建立点对点连接发送数据，使其成为各种主机、网桥和路由器之间简单连接的一种共同的解决方案。

ppp协议分为3个组成部分：

(1)一个将ip数据报封装到串行链路的方法。ppp封装提供了不同网络层协议同时通过统一链路的多路技术，使其保有对常用支持硬件的兼容性。

(2)一个用来建立、配置和测试数据链路连接的链路控制协议lcp(link control protoco1)。通信的双方可通过lcp包协商一些选项。

(3)一套网络控制协议(network control protoco1)。ncp是一族协议，负责解决物理连接上运行什么网络协议，以及解决上层网络协议发生的问题。他支持不同的网络层协议，如ip，osi的网络层，deccnet，以及appletalk等。

ppp帧封装格式如下：

ppp帧以标志字符01111110开始和结束，地址字段长度为1b，内容为标准广播地址1111111l，控制字段为00000011。协议字段长度为2b，其值代表其后的数据字段所属的网络层协议。数据字段包含协议字段中指定的协议的数据报，长度为0～1 500b。crc字段为整个帧的循环冗余校验码，用来检测传输中可能出现的数据错误。

对应ppp协议的3个部分，ppp数据帧封装也分为：ip数据报封装、lcp控制数据封装、ncp控制数据封装。当ppp帧的协议字段为0x0021时，信息字段就是ip数据报；当协议字段为0xc021时，信息字段是lcp控制数据；当协议字段为0x8021，信息字段是ncp控制数据。

2 链路建立和状态机

2．1 ppp链路建立的概述

一次完整的ppp回话过程包括4个阶段：链路建立阶段、认证阶段、网络层控制协议阶段和链路终止阶段。本文讨论和实现的是链路建立阶段。

链路建立过程如下：请求建立链接的一端用i。cp配置信息包(configure packets)建立连接。对端收到配置信息包以后，如果认为收到的配置请求及协商选项可以接受，将发送配置成功信息包(configure-ack packet)，当一个配置成功信息包被发送且被接收，就完成了链路建立。在lcp建立完成以后，如果收到lcp配置请求包(lcp configure-request)，链路将从网络层协议阶段或者认证阶段返回到链路建立阶段。

通常线路两端要对如下的内容进行协商，这些内容包含在lcp配置请求包中：

(1)maximum-receive-unit(最大-接收-单元)

(2)authentication-protocol(鉴定-协议)

(3)quality-protocol(质量-协议)

(4)magic-number

(5)protocol-field-compression(协议-域-压缩)

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

2．2 有限状态机模型

ppp协议的lcp层的连接及协商过程比较复杂，通常使用状态机模型来解释ppp状态的详细变迁情况。

状态机是一种记录下给定时刻状态的设备，并根据输入，对每个给定的改变，改变其状态或引发一个动作。有限态自动机由事件、动作和状态转换定义，通过状态机可以详细解释ppp协议中lcp链路建立的状态转换过程。lcp操作的状态机可以分为以下的要素： 状态 状态(当前状态和下一状态)以及状态转换，是状态机的基本概念。他指明状态机当前时刻在做什么，处于什么情况。在lcp的链路连接状态机中，共有10种状态：initial，starting，closed，stopped，closing，stopping，req-sent，ack-received，ack--sent，opened。

事件 自动机里的状态转换是由事件引起的。在链路连接协商时，本端从线路的对端发送过来的lcp包和自己的状态，判断将要发生的事件，并结合当前的状态判断系统的下一状态。在i．cp的链路建立过程中，事件种类较多，大概可以分为以下几类：

①网络状态事件，表明i．cp或者ncp的状态变化，包括up，down，open，close。

②超时计时器事件，与超时计时器有关的事件，包括to+，to一。

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

动作 自动机中的动作由事件引起，所以，每个事件都对应了相应的动作。例如，有些动作表明了不同类型的lcp包的传输和(或)restar timer的启动和停止。

状态跳转表 在ppp的链路操作中，每个状态，在经过特定的事件后，会转变成新的状态，并有可能有相应的事件。这些关系比较复杂，可以用状态跳转表来表示。

3 软件实现

3．1 软件原理

ppp链路的建立、协商和握手的过程是需要建立连接的双方来完成的。每一方根据对端发送的lcp包的类型，做出相