Linux PPP 数据收发流程

Linux PPP 数据收发流程
                      
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作者联系方式：李先静<xianjimli at hotmail dot com>
更新时间：2007-5-4
 
PPP（Point-to-Point）提供了一种标准的方法在点对点的连接上传输多种协议数据包，它最常见的用途可能是传统的拨号上网了(据说现在的宽带接入也有采用PPPOE方式的)。在Linux Mobile Phone上，网络应用程序使用PPP作为与GSM模组之间的通信协议，最近遇到了一点关于PPP的麻烦，所以花了点时间去研究它。
 
PPP协议肯定不是最复杂的网络协议，不过pppd、chat、tty、socket、ccp、chap、pap、eap、ecp、ipcp和很多其它概念搅在一起之后，谁都会被搞得晕头转向。我关心的其实是PPP协议中各个实体之间的协作关系，而不是协议的状态转换或者服务的配置，由于没有找到这方面的资料，只好去读RFC，内核、pppd和一些网络工具的代码。
 
PPP协议提供两个实体之间的数据链路连接的建立、维持和释放，负责流量和差错控制等等功能，所以它应该是属于数据链路层协议的。
 
PPP协议之下是以太网和串口等物理层，之上是IP协议等网络层。这里，对于下层，我们只讨论串口的情况，对于上层，我们只讨论TCP/IP的情况。发送时，TCP/IP数据包经过PPP打包之后经过串口发送。接收时，从串口上来的数据经PPP解包之后上报给TCP/IP协议层。
 
网络协议是分层实现的，上层一般只需要知道其直接下层，只有在极少数据情况才使用间接下层的接口。比如，彩信、浏览器和邮件等应用程序使用socket接口编程，它们只需要知道TCP/IP协议，而无需要知道PPP协议的存在。这种分层设计简化了协议的实现和应用程序的开发。
 
问题来了：PPP协议不只是提供了简单的数据链路层功能，它还提供了诸如鉴权(如PAP/CHAP)，数据压缩/解压(如CCP)和数据加密/解密（如ECP）等扩展功能。应用程序要求使用透明化，不关心这些扩展功能的存在，而反过来，PPP协议处理模块本身又无法处理这些策略性的东西，因为它不知道用户名/密码，不知道是否要进行压缩，不知道是否要进行加密。
 
怎么办？如何在对应用程序透明的情况下使用扩展功能呢？上帝说，这个问题必须解决！于是pppd就出现了。pppd是一个后台服务进程(daemon)，是一个用户空间的进