论文总字数：31317字

摘 要

随着网络技术的不断革新，用户上网的接入方式也发生着显著的变化。从早期的电话线接入互联网，到窄带ISDN综合业务网上网，再到采用ADSL非对称用户数字线路的高速带宽方式接入网络，人们的上网速度越来越快，上网体验越来越高。

在早期的固话交换方式接入中，基于一条连接ISP的电话线，再通过ISP分配的帐号和Modem进行接入服务，但该方式传输速度缓慢，线路的可靠性低，影响通话的质量和体验。

ISDN的接入方式是采用同步时分复用技术，对通话和上网的服务进行隔离，不过该方式网络易发生故障，维护困难。对于ADSL技术是在原有的电话线路上支持上行和下行服务，是一种新型的高速宽带技术，而现今的ADSL技术主要采用PPPoE拨号方式。

本论文主要讲述宽带技术发展的历程、PPP原理以及PPPoE相关内容，重点阐述PPPoE工作原理，并通过模拟小区的网络架构，实现PPPoE拨号功能。

关键字：PPPoE协议；宽带接入技术；用户数字线路DSL；点对点协议PPP；AAA服务器

ABSTRACT

With the continuous innovation of network technology, users access to the Internet has also undergone significant changes. From the early telephone line access to the Internet, to the narrowband ISDN integrated business network, and then to the use of ADSL asymmetric digital channels of high-speed bandwidth access network, people"s Internet faster and faster, the Internet experience is getting higher and higher.

In the early fixed-line switching access, based on a telephone line connected to the ISP, and then through the ISP assigned account and Modem access services, but the slow transmission mode, the reliability of the line is low, affecting the quality of the call and Experience.ISDN access mode is the use of synchronous time division multiplexing technology, the call and Internet services to isolate, but the way the network prone to failure, maintenance difficulties. For ADSL technology is in the original telephone line to support uplink and downlink services, is a new type of high-speed broadband technology, and cash ADSL technology mainly uses PPPoE dial-up mode.

This paper mainly introduces the course of broadband technology development, PPP principle and PPPoE related content, focusing on the working principle of PPPoE, and simulating the network structure of the cell to realize PPPoE dialing function.

Keywords : PPPoE protocol; broadband access technology; user digital line DSL; point-to-point protocol PPP; AAA server

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 引 言 1

1.1 PPPoE协议产生背景 1

1.2 PPPoE协议概述 1

1.3 课题研究意义 1

1.4课题研究范畴 2

1.5课题研究的工作安排 2

第二章 xDSL技术 3

2.1 上网技术的发展 3

2.1.1 PSTN 3

2.1.2 ISDN 4

2.2 xDSL技术简介 4

2.3 xDSL—DSL分类 5

2.3.1 对称的DSL技术 5

2.3.2 非对称的DSL技术 6

2.4 本章总结 6

第三章 PPP协议 8

3.1 协议简介 8

3.2 PPP协议构成 8

3.2.1 基于TCP/IP协议簇的帧的封装 8

3.2.2 LCP协议 10

3.2.3 NCP协议 10

3.3 PPP的工作状态 10

3.4 PPP的协商过程 11

3.4.1 LCP协商过程 11

3.4.2 NCP协商过程 12

3.5 PPP的验证方式 12

3.5.1 PAP验证方式 12

3.5.2 CHAP验证方式 13

3.6 PPP的地址协商 13

3.7 PPP和HDLC比较 14

3.8 PPP协议的作用和意义 14

3.9本章总结 14

第四章 PPPoE技术 15

4.1 PPPoE技术的概述 15

4.1.1 技术定义 15

4.1.2 技术的基本架构 15

4.1.3 PPPoE的组网应用 15

4.2 PPPoE的数据包 16

4.2.1 PPPoE数据格式 16

4.2.2 PPPoE的数据包类型 17

4.3 PPPoE的工作过程 18

4.3.1 PPPoE的阶段 18

4.3.2 PPPoE的发现阶段 19

4.3.3 PPPoE的会话阶段 20

4.3.4 PPPoE的终结阶段 21

4.3.5 PPPoE连接建立全过程 22

4.4 本章总结 23

第五章 PPPoE技术的实现 24

5.1 实现平台的介绍 24

5.2 相关软件的安装 24

5.3 实验过程 30

5.3.1 拓扑搭建 30

5.3.2 实验成果与测试 31

5.4 本章总结 35

第六章 总结与展望 37

6.1 总结 37

6.2 展望 37

第七章 结束语 38

致谢 39

附录 41

第一章 引 言

1.1 PPPoE协议产生背景

随着成本较低的DSL宽带技术的流行，网络运营服务商ISP广泛采用ADSL宽带接入技术。由于早期的ADSL宽带方式网络安全性较低，且在对用户进行访问控制和计费功能存在一定的局限性，所以服务商热切寻求一种更为方便灵活的技术。

在局域网内以太网技术得到广泛采用，基于TCP/IP协议簇的以太网，不仅可以提升数据传输的速率 ，同时拓展性极高，可以支持多种链路协议。其中在串行链路在普遍采用PPP协议进行数据封装和验证传输。

为了保障以太网链路的稳定性，在九十年代末，由几家网络厂商基于IETF组织制定的RFC文档上，共同开发出以太网上的PPP协议---PPPoE。PPPoE协议不仅可以保证局域网数据的安全性，对于网络运营服务商来说也能够更好的提供计费和认证等服务。

1.2 PPPoE协议概述

PPPoE技术是PPP协议在以太网中的一种扩展，它是基于以太网传输，并通过远程接入设备与互联网连接。它使用PPP协议访问主机， 实现多台主机接入的技术，同时结合AAA机制提供认证、授权和计费的服务，具有着安全性高、使用范围广、计费便捷等特性。

PPPoE技术在提供拨号服务时，先提供三个阶段进程：PPPoE探索阶段、PPPoE会话阶段和PPPoE终止阶段。每一个阶段通过不同的PPPoE数据包的交互，认证成功后获取访问的会话ID，从而实现PPPoE连接。之后再PPP的协商过程，最终完成PPPoE的整个连接过程。本课题会重点介绍PPPoE交互的数据包类型，阐述不同阶段的工作机制，加深读者对该技术的理解。

PPPoE可以更好对用户提供计费和控制服务，深受广大网络运营商使用。

1.3 课题研究意义

对于当今的网络来说，接入方式形形色色，从传统的电话线接入，到低成本的xDSL技术的流行，对于上网用户来说上网的速度不断提升，用户体验感不断加强。对于网络运营商来说，好的宽带技术不仅能够保证网络安全稳定运行，更能够开展各种业务，方便对用户进行管理和计费。而PPPoE技术可以带来开销小，自动下发地址网段信息，对用户上网行为进行控制管理，提供计费的服务，是一种比较理想的宽带接入方式。

由于PPPoE技术基于PPP协议，对于数据进行验证封装，在一定程度上保障了链路和数据的安全性和可靠性。当前PPPoE技术作为一个相当成熟的技术，深受诸多运营商的钦爱。如华为的MA5680t、Cisco的7301路由器、Junipor的M320和 T640等设备都可以支持PPPoE技术。能够深入研究该技术的原理和应用尤为必要。

1.4课题研究范畴

PPPoE技术的原理和运营商网络如何完成计费的功能，同时网络如何到达互联网进行探究，并通过小区网的实例剖析PPPoE的应用。

1.5课题研究的工作安排

（1）引言。介绍PPPoE技术产生的背景，概述以及课题研究意义，并对后续的论文抒写做好规划；

（2）xDSL技术。介绍了Access技术的发展过程，用户数字线路的工作机制和分类。

（3）PPP协议。介绍PPP协议的概述，报文类型，工作原理和过程，并详细介绍PPP的认证方式以及地址协商方式。

（4）PPPoE技术。讲述PPPoE技术相关机制，详细介绍其消息类型、工作流程。

（5）PPPoE实验的实现。通过搭建相关的模拟环境，完成PPPoE的拨号服务。

（6）总结与展望。总结整个毕设过程，并给出相应的展望。

（7）结束语。对整个毕业设计论文的收获发表自己的看法。

第二章 xDSL技术

xDSL技术是DSL数字用户线路的集合，是一种基于电话线传输，并在传统电话网用户环路中提供不对称和对称两种形式来解决频繁发生于终端用户和ISP之间的短距离的传输限制短柄。随着电话用户环路大规模架设，怎样能充分使用现有的铜线资源，完善电话线路，提高访问网络的速度成为行业研究的重点。DSL技术不需要更换原有的电话线路，只要对已经铺好的线路进行升级，就能够大大降低了开销，同时提供网络访问的速度，并深受各方面的关注和使用。

2.1 上网技术的发展

2.1.1 PSTN

公共交互电话网PSTN是一种早期风行的互联网接入方式，我们所说的电话网就是采用该种接入方式。众所周知，PSTN基于标准的电话线路提供模拟网络通道的电路交换服务，并用于连接远端站点。当连接到互联网，PSTN提供了一个远程基础设施，网络运营商以便使用PSTN长途基础设施，实现线共享，需要提供设备制造商成本费用。这样终端用户就只需要对网络服务供应商付费即可。

如下图2.1，图示是一个使用PSTN连接两个私网连接的例子。在这两个私网中，路由器承担着接入Internet的功能，调制解调器通过串口连接到路由器设备，并接入PSTN网络，从而完成两个私网的互通。

利用PSTN互连成本较低，但数据传输质量和传输速度很低，最高速度只有56Kbps的速度不能满足当今信息传输的需要。同时PSTN的网络资源使用率也相对低下，只利用了线路的上行信道传输数据，并且加上需要modem才能上网，亦不能较好的支持语音视频流业务， 导致技术日趋淘汰。

图2.1 典型的PSTN网络拓扑图

2.1.2 ISDN

综合业务数字网ISDN是一种可以在统一网络中汇聚和传输各种业务，并且能够实现不同业务终端之间的通信的技术。通常使用普通ISDN铜缆传输介质，传输的话音和数据具有较高的带宽和线路质量。终端用户只需要一个电话接口就能达到语音通信、数据传输等业务同时传送的功能。用户可以通过电话线，在上网的同时又可以打电话通信，两者的业务互不影响，这就是所谓的“一线通”。

如图2.2所示，当用户使用ISDN上网时，经过网络终端NT1和ISDN网卡TA接入到ISDN的交换网络，并去往其他的ISDN网络或者ATM、X.25、FR等网络，实现数据的通信。

图2.2 典型的ISDN网络拓扑图

ISDN上网方式可以适用于传输多种数据业务，包括语音、收发传真等，由于基于一对一的方式传输，数据传输质量非常可靠。且只需要一个入网接口和统一的号码便可以通信，使用相对灵活，并且较PSTN的方式上网速率更高。但速度相对于ADSL和局域网等接入方式来说，速率不够快，而且使用这种方法将永远在线，成本高，上网时间长，用户终端设备也比较昂贵，目前ISDN也趋近淘汰。

2.2 xDSL技术简介

xDSL是不同的数字用户线路技术的集合，其中包含ADSL、VDSL、RADSL、IDSL 、SDSL和HDSL等。DSL作为一种新颖的传输技术，使用原有的传输线路的高频信道，结合不同的调制技术提升传输速率。"x”是指任何字符或字符串，这意味着不仅在调制模式上，上下游信道的对称性也是不同的，以及产生的带宽速率和距离也是各有差异。

如图2.3所示，是一个采用xDSL技术的上网方式，用户终端通过网线连接到上层的交换机，并通过DSL Modem来收集并区分用户的请求，并通过电话线的方式接入到互联网当中，实现通信流程。

图2.3 典型的xDSL网络拓扑图

2.3 xDSL—DSL分类

根据上行和下行的速率关系的xDSL，主要分为两类对称和不对称，对称DSL指上行和下行速率相同，包含HDSL、MVL、SDSL和IDSL等； 非对称的DSL是指上、下行速率不同，包含ADSL、RADSL和VDSL，如图2.3所示的就是xDSL的分类：

图2.3 xDSL技术分类图

2.3.1 对称的DSL技术

对称DSL技术通过复用技术，降低线路需求，简化安装过程，并能提供文本和二进制数据的多业务传送。当前，对称DSL技术主要包含HDSL、SDSL，MVL和IDSL等。

（1）HDSL

HDSL叫做高比特率的用户数字线路，是目前最为完善且运用较为普遍的xDSL技术之一。这种技术是基于现有的铜双绞线传输介质，以及全双工T1 / E1数据交换。HDSL作为T1/E1的替换技术，一般应用在远程授课、视频会议、专用网络建立等场景。

（2）SDSL

SDSL即单线DSL技术，是高比特DSL的单通道版本，它能够进行双通道高速可变比特率传输，可提供0.16mbps-2.084mbps的速率。该技术利用直径为0.4毫米的单对双绞线，传说的最远距离为3000米。支持多类速率的T1／E1，依据用户需求选取经济实惠的速率带宽，并比HDSL技术减少了一对铜线介质。

（3）MVL

MVL单线DSL是一种成本低廉的DSL传输技术。它利用一对网线，提供0.75Mbps的上/下行共享速率，传输的最远距离为7000米。MVL技术确保安装简单，低成本，低功耗，高密度安装。并且通过使用和ISDN相同的频率段更好地支持语音传输。

（4）IDSL(ISDN数字用户线)

ISDN的数字用户线路技术IDSL是使用ISDN终端网卡与ISDN兼容接入卡进行高速传输,该类技术可以提供0.128mbps的带宽速率。

2.3.2 非对称的DSL技术

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