TCP/IP協議架構是通信協議的統稱，常被稱為 TCP/IP協議族，包括兩個核心協議： TCP（傳輸控制協議）和 IP（網際協議），TCP/IP協議的開發始於20世紀60年代后期，早於OSI參考模型，由於TCP/IP模型更加簡潔易用，目前大多采用TCP/IP模型。一共包括4層：應用層、傳輸層、網絡層和網絡接口層。
OSI模型與TCP/IP模型：
物理層
負責0、1 比特流（0/1序列）與電壓的高低之間的轉換
數據的單位稱為比特（bit）
屬於物理層定義的典型規范代表包括：EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45、fddi令牌環網等
OSI采納了各種現成的協議，其中有RS-232、RS-449、X.21、V.35、ISDN、以及FDDI、IEEE802.3、IEEE802.4、和IEEE802.5的物理層協議
數據鏈路層
負責物理層面上的互聯的、節點間的通信傳輸（例如一個以太網項鏈的2個節點之間的通信）；
該層的作用包括：物理地址尋址、數據的成幀、流量控制、數據的檢錯、重發等。在這一層，數據的單位稱為幀（frame）
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封裝成幀: 把網絡層數據報加頭和尾，封裝成幀,幀頭中包括源MAC地址和目的MAC地址。
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透明傳輸：零比特填充、轉義字符。
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可靠傳輸：在出錯率很低的鏈路上很少用，但是無線鏈路WLAN會保證可靠傳輸。
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差錯檢測(CRC)：接收者檢測錯誤,如果發現差錯，丟棄該幀。
主要協議
①點對點協議PPP（Point to Point Protocol）
②以太網（Ethernet)
③高級數據鏈路控制協議HDLC(High-Level Data Link Control)
④ 幀中繼（Frame Relay)
⑤異步傳輸模式ATM(Asynchronous Transfer Mode)
MAC地址
MAC(Medium/Media Access Control)地址，媒體訪問控制,或稱為物理地址、硬件地址，48位
MAC地址
- 組織唯一標識符（OUI）由IEEE（電氣和電子工程師協會）分配給廠商
- I/G（Individual/Group）位，如果I/G=0，則是某台設備的MAC地址，即單播地址；如果I/G=1，則是多播地址（組播+廣播=多播）。
- G/L（Global/Local，也稱為U/L位，其中U表示Universal）位，如果G/L=0，則是全局管理地址，由IEEE分配；如果G/L=1，則是本地管理地址，是網絡管理員為了加強自己對網絡管理而指定的地址。
MAC幀
IP地址負責表示計算機的網絡層地址，網絡層設備（如路由器）根據IP地址來進行操作；
MAC地址負責表示計算機的數據鏈路層地址
IP和MAC地址這種映射關系由ARP（Address Resolution Protocol，地址解析協議）協議完成。
PPPoE 協議
基於以太網的點對點通訊協議PPPOE(Point to Point Protocol over Ethernet)
- 單純的以太網沒有驗證功能，也沒有建立和斷開連接的處理，因此無法按時計費。
- 如果采用PPPoE管理以太網連接，就可以利用PPP的驗證等功能使各家ISP可以有效地管理終端用戶的使用。
- 分成發現階段(Discorvery)和PPP會話階段（Session）
報文的以太網類型:
- 當值為0x8863時表示Discovery階段或Terminate階段。
- 當值為0x8864時表示Session階段。
PPPoE撥號過程
PPPoE Discovery發現階段
- 用戶主機用廣播的方式發出**PADI **(PPPOE Active Discovery Initiatio) 包，准備去獲得所有可連接的接入設備（獲得其MAC地址）；
- PPPoE服務器收到PADI包后，返回PADO (PPPOE Active Discovery Offer) 作為回應；
- 用戶主機從收到的多個PADO包中，根據其名稱類型名或者服務名，選擇一個合適的接入設備，然后發送PADR (PPPOE Active Discovery Request) 包，另外如果一個用戶主機在發出PADI后在規定時間內沒有收到PADO，則會重發PADI,並且加倍等待時間；
- PPPoE服務器收到PADR包后，返回PADS (PPPOE Active Discovery Session-confirmation) 包，其中包含了一個唯一session ID，雙方進入PPP會話階段。
| code | 報文 | ||
|---|---|---|---|
| 0x09 | PADI | PPPoE Active Discovery Initiation | PPPoE發現初始報文 |
| 0x07 | PADO | PPPoE Active Discovery Offer | PPPoE發現提供報文 |
| 0x19 | PADR | PPPoE Active Discovery Request | PPPoE發現請求報文 |
| 0x65 | PADS | PPPoE Active Discovery Sessionconfirmation | PPPoE發現會話確認報文 |
| 0xa7 | PADT | PPPoE Active Discovery Terminate | PPPoE發現終止報文 |
Discovery階段：以太網幀的ETHER_TYPE域都設置為 0x8863
PPPoE Session 會話階段
1 LCP協商階段（Link Control Protocol）
鏈路協商
- LCP用於建立、拆除和監控PPP數據鏈路
- 還用於鏈路層參數的協商，如MRU、驗證方式
協商雙方互相發送一個LCP Config-Request報文，確認收到的Config-Request報文中的協商選項，根據這些選項的支持與接受情況，做出適當的回應。若兩端都回應了Config-ACK，則標志LCP鏈路建立成功，否則會繼續發送Request報文，直到對端回應了ACK報文為止。
2 認證階段
會話雙方通過LCP協商好的認證方法進行認證，如果認證通過了，才可以進行下面的網絡層的協商。認證過程在鏈路協商結束后就進行。
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PAP（Password Authentication Protocol，口令認證協議）
PAP為兩次握手協議，它通過用戶名及口令來對用戶進行驗證。
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CHAP（Challenge Handshake Authentication Protocol，質詢握手認證協議）
CHAP為三次握手協議。只在網絡上傳輸用戶名，並不傳輸用戶口令，因此它的安全性要比PAP高。
Md5算法
3 NCP協商階段
網絡層協商：IPCP、BCP、IPv6CP等
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協商PPP報文的網絡層參數，如IP地址，DNS Server IP等。
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PPPoE用戶主要通過IPCP來獲取訪問網絡的IP地址或IP地址段，網關，DNS等。
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用戶和接入設備對IP服務階段的一些要求進行多次協商，以決定雙方都能夠接收的約定。如：IP業務階段使用的IP壓縮協議等。
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雙方的協議是通過報文中包含的Option項進行協商的，每一個Option都是一個需要協商的問題。最后雙方都需要對方答復Configure_Ack的同意報文。
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IPCP的協商過程是基於PPP狀態機進行協商的。
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經過雙方協商，通過配置請求、配置確認、配置否認等包文交換配置信息，最終由initial (或closed)狀態變為Opened狀態。
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IPCP狀態變為Opened的條件必須是發送方和接收方都發送和接收過確認報文。
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IPCP協商過程中，協商報文可包含多個選項，即參數。
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各個選項的拒絕或否認都不能影響IPCP的UP，IPCP可以無選項協商，無選項協商也同樣能夠UP。選項有IP Address、網關、掩碼等，其中IP Address是最重要的一個選項，有些廠家的實現必須這個選項得到確認，大多數廠家的實現允許這個選項為空。
PPPoE Terminate階段
- PPP通信雙方可以使用PPP協議自身來結束PPPoE會話
- 當無法使用PPP協議結束會話時可以使用PADT（PPPoE Active Discovery Terminate）報文。
- 進入PPPoE Session階段后，PPPoE Client和PPPoE Server都可以通過發送PADT報文的方式來結束PPPoE連接。
- PADT數據包可以在會話建立以后的任意時刻單播發送。在發送或接收到PADT后，就不允許再使用該會話發送PPP流量了。
文章標題：TCP/IP協議架構介紹（一）：網絡接口層
本文作者：hiyo
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