点对点通信协议PPPoE模块的设计

PPPoE发现阶段流程如图5所示。发现阶段分为四个过程完成：发送PADI、接收PADO、发送PADR和接收PADS。在发送PADI和PADR时要分别定时和计数，在有限的时间内没有收到响应，就应重新发送;如果在重复发送若干次之后还没有相应，说明此时网络故障或者网络上没有能够响应请示的服务器。

PPPoE会话阶段是一个标准的PPP协商过程。整个协商过程为三部分：LCP Negotiation、PAP Negotiation、IPCP Negotiation。 LCP阶段主要通过交换数据包与访问集中器建立和配置链路，LCP流程如图6所示。由于ISP提供商可能会不同，所接收到的LCP_REQ中包含的选项也可能不同，但其中必然包括OPTION3，表示链路所用的认证协议(Authentication Protocol)。实践中根据与ISP的PPPoE过程的数据包分析，多数ISP采用PAP(Password Authentication Protocol)认证协议。也有的ISP采用CHAP(Challenge Handshake Authentication Protocol)认证协议，双方可以通过协商采用合适的认证协议，本文采用PAP。

PAP协商过程比较简单，发送PAP请求数据包，其中包括帧号和密码，ISP返回确认数据包，PAP协商过程结束。

IPCP阶段的目的是获取ISP方提供的IP地址，流程如图7所示。所以在IPCP阶段的协商主要针对OPTION3进行。PPPoE模块首先接收服务器端一个IPCP_REQ，这个IPCP_REQ包括OPTION3(其IP地址值通常无效);接着PPPoE模块发送一个IPCP_ACK,ISP方会响应一个带有有效地址的IPCP_NAK;然后PPPoE模块就以这个地址再发一个IPCP_REQ，ISP服务器回应IPCP_ACK，IPCP结束。此时PPPoE模块得到限服务器分配的有效I守址，随后就可以在PPPoE协议之上传送IP数据包。需要注意的是，在PPP协商过程结束后，服务器为了检验接入方链路的活动状态，会定期发出LCP EchoRequest请求，此时PPPoE模块需要发送LCP Echo-ACK作为应答。

嵌入式系统程序设计的特点是面向特定应用，由于资源有限，软件必须去除冗余。本PPPoE模块应用在以太电话中，在程序模块设计中针对性地实现PPPoE协议的主要功能，尽量使代码短小精悍，如省略掉了PPPoE发现阶段网络上有多个AC的情况，还省略了在会话阶段对于LCP OPTION3(认证协议)以外选项的协商和IPCP PTION3(IP地址)以外的选项的协商等情况。它些情况，PPPoE模块需要更多的代码来处理，而对于以太话机这种特定的应用，有些选项是不必要的。另外，在软件结构设计中，采用"超循环"结构来解决无操作系统问题，可以很好地实现以太话机中的任务调度功能。在代码编写上，采用C和汇编相结合的方法提高程序效率，同时采用流水操作、Inline、全局变量和共享内存等技术实现代码长度和数据空间的优化。测试表明，实现PPPoE软件所需的代码空间和数据空间都比PC机环境下PPPoE软件代码要小得多。

PPPoE协议是当今ADSL宽带接入Internet的主要技术之一，而嵌入式技术是如今IT技术发展的热点，广泛应用于信息家电和各种媒体通信终端设备。本文在对PPPoE协议深入分析的基础上，结合嵌入式系统的特点，提出了PPPoE在嵌入式系统上的具体实现方法，通过运用这些优化方法，使软件代码空间和数据空间大大减少。目前该软件模块已成功应用在笔者自己开发的以太话机中。实际运行表明，软件运行稳定、互通性好，所实现的PPPoE协议软件具有良好的应用价值。

来源：电子发烧友