作者：張 鋒 李 彤 黃永峰

        摘要：分析了PPPoE協(xié)議的基本框架和協(xié)議過程，根據(jù)嵌入式系統(tǒng)資源有限和無操作系統(tǒng)支持的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種適合于嵌入式系統(tǒng)的PPPoE軟件結(jié)構(gòu)，提出了減少代碼長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的化優(yōu)方法，在80D51芯片上成功實(shí)現(xiàn)了PPPoE協(xié)議軟件，并應(yīng)用在以太話機(jī)中。實(shí)際運(yùn)行證明，本PPPoE協(xié)議軟件在穩(wěn)定性、互通性和一致性等方面都具有良好的性能。

        關(guān)鍵詞：PPPoE PPP 嵌入式系統(tǒng)

        基于以太網(wǎng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信協(xié)議PPPoE（Point to Point Protocol over Ethenet）是為了滿足越來越多的寬帶上網(wǎng)設(shè)備（如ADSL、無線、有線電視等）和越來越快的網(wǎng)絡(luò)之間的通信而指定開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)，它給出了兩個(gè)廣泛的接受的標(biāo)準(zhǔn)：以太網(wǎng)和PPP撥號(hào)協(xié)議。不難看出，PPPoE就是將PPP數(shù)據(jù)承載到以太網(wǎng)上，實(shí)質(zhì)是在共享介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)中提供一條邏輯上的點(diǎn)到點(diǎn)鏈路。對(duì)用戶而言，在DSLAM（DSL匯聚設(shè)備）與ADSL Modem之間的ATM傳輸是透明的，如果將中間的DSLAM和ADSL Modem換成有效電視的接入設(shè)備，就是典型的HFC接入。BAS（寬帶接入服務(wù)器）對(duì)PPPoE包的處理方式不變。而對(duì)于服務(wù)商，在現(xiàn)有局域網(wǎng)基礎(chǔ)上不需要花費(fèi)巨資做大面積改造。

        目前，實(shí)現(xiàn)PPPoE協(xié)議的軟件有多種，且多數(shù)都是應(yīng)用于PC機(jī)。該類軟件的作用主要是操作系統(tǒng)的撥號(hào)（PPP）協(xié)議與以太網(wǎng)協(xié)議建立連接，通過PPPoE協(xié)議與ISP連接，獲得Internet連接服務(wù)。而本考到嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)，直接在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)現(xiàn)PPPoE協(xié)議。這樣做省去了鏈路層的PPP包到PPPoE包的轉(zhuǎn)換，提高了效率，并且具有良好的可移植性。

        1 PPPoE協(xié)議框架

        PPPoE協(xié)議共包括兩個(gè)階段，即PPPoE的媽現(xiàn)階段（PPPoE Discovery Stage）和PPPoE的會(huì)話階段（PPPoE Session Stage）。本文著重介紹PPPoE發(fā)現(xiàn)階段。對(duì)于PPPoE會(huì)話階段，可以看成與PPP的會(huì)話過程基本一樣，當(dāng)然兩者在數(shù)據(jù)的封裝上還是有區(qū)別的。PPPoE并不需要PPP協(xié)議中的起始位標(biāo)志、地址位、控制位和結(jié)束標(biāo)志，也不需要PPP協(xié)議中規(guī)定的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)譯和CRC校驗(yàn)，但要在PPP的數(shù)據(jù)報(bào)文前封裝PPPoE的報(bào)文頭。無論是哪一個(gè)階段的數(shù)據(jù)報(bào)文最終會(huì)被封裝成以太網(wǎng)幀傳送。

        如果主機(jī)要開始一個(gè)PPPoE會(huì)話，它首先會(huì)在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送一個(gè)廣播，通過廣播尋找一個(gè)訪問集中器AC（Access Concentration）。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上存在多個(gè)訪問集中器時(shí)，主機(jī)根據(jù)訪問集中器所能提供的服務(wù)或用戶預(yù)先配置的信息進(jìn)行相應(yīng)的選擇。訪問集中器選定后，主機(jī)開始與所選擇的訪問集中器建立一個(gè)PPPoE會(huì)話進(jìn)程。在這一過程中，訪問集中器會(huì)為每一個(gè)PPPoE會(huì)話分配一個(gè)惟一的進(jìn)程ID，會(huì)話建立后就開始了PPPoE的會(huì)話階段。在這個(gè)階段，已建立好點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（邏輯點(diǎn)對(duì)點(diǎn)）連接的雙方采用PPP協(xié)議交換數(shù)據(jù)報(bào)文，從而完成一系列PPP的過程，最終將在這個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的邏輯通道上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)包的傳送。

        
        PPPoE可以理解為在以太網(wǎng)上跑PPP數(shù)據(jù)，因此，其幀格式與以太幀格式一致，如圖1所示。通過類型域字段的內(nèi)容，數(shù)據(jù)包的接收方可以識(shí)別以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)域中承載的是什么協(xié)議的數(shù)據(jù)報(bào)文。PPPoE的兩大階段，也正是通過以太網(wǎng)的類型域進(jìn)行區(qū)分的。這個(gè)域的值，在發(fā)現(xiàn)階段為0x8863，而在會(huì)話階段為0x8864。

        PPPoE幀的載荷字承載PPPoE數(shù)據(jù)報(bào)文，報(bào)文格式如圖2所示，其中各字段的含義如下：

        1）版本字段（ver）標(biāo)志著協(xié)議版本信息，為4bits，目前協(xié)議規(guī)定其值為0x1。

        2）類型字段（type）,4bits，標(biāo)志類型信息，值為0x1。

        3）編碼字段（code），單個(gè)字節(jié)，在不同階段具有不同取值，本文稍候詳細(xì)分析。

        4）會(huì)話ID字段（session id）由兩個(gè)字節(jié)組成，在發(fā)現(xiàn)階段，取值為0x0000，在后續(xù)的整個(gè)PPPo