ppp数据包格式分析.doc

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PPP数据包格式分析

PPP简介

点对点协议（PPP）为在点对点连接上传输多协议数据包提供了一个标准方法。

PPP最初设计是为两个对等节点之间的IP流量传输提供一种封装协议。

在TCP-IP协议集中它是一种用来同步调制连接的数据链路层协议（OSI模式中的第二层），替代了原来非标准的第二层协议，即SLIP。

除了IP以外PPP还可以携带其它协议，包括DECnet和Novell的Internet网包交换（IPX）。

PPP是一种数据链路层协议，遵循HDLC（高级数据链路控制协议）族的一般报文格式。

PPP是为了在点对点物理链路（例如RS232串口链路、电话ISDN线路等）上传输OSI模型中的网络层报文而设计的，它改进了之前的一个点对点协议–SLIP协议–只能同时运行一个网络协议、无容错控制、无授权等许多缺陷，PPP是现在最流行的点对点链路控制协议。

PPP的帧格式

图1

PPP的帧格式解释

FCS:

帧校验

标志flag：

字段恒为0×7f

地址（adress）：

字段恒为0xff

控制（control）字段恒为0×03

协议（protocol）：

字段表示PPP报文中封装的payload（data字段）的类型，如果为0×0021，则表示PPP封装的IP报文，0×002B表示IPX报文，0×0029表示AppleTalk报文，这几种都属于PPP的数据报文；如果为0×8021则表示PPP的LCP报文（用来协商连接），如果为0xC021则属于PPP的NCP报文（用来协商封装的三层协议），这些属于PPP的控制报文。

LCP

链路控制协议（LCP）LCP建立点对点链路，是PPP中实际工作的部分。

LCP位于物理层的上方，负责建立、配置和测试数据链路连接。

LCP还负责协商和设置WAN数据链路上的控制选项，这些选项由NCP处理。

NCP

PPP允许多个网络协议共用一个链路，网络控制协议（NCP）负责连接PPP（第二层）和网络协议（第三层）。

对于所使用的每个网络层协议，PPP都分别使用独立的NCP来连接。

例如，IP使用IP控制协议（IPCP），IPX使用NovellIPX控制协议（IPXCP）。

PPP主要由以下几部分组成

　　封装：

一种封装多协议数据报的方法。

PPP封装提供了不同网络层协议同时在同一链路传输的多路复用技术。

PPP封装精心设计，能保持对大多数常用硬件的兼容性，克服了SLIP不足之处的一种多用途、点到点协议，它提供的WAN数据链接封装服务类似于LAN所提供的封闭服务。

所以，PPP不仅仅提供帧定界，而且提供协议标识和位级完整性检查服务。

　　链路控制协议：

一种扩展链路控制协议，用于建立、配置、测试和管理数据链路连接。

　　网络控制协议：

协商该链路上所传输的数据包格式与类型，建立、配置不同的网络层协议；　

　　配置：

使用链路控制协议的简单和自制机制。

该机制也应用于其它控制协议，例如：

网络控制协议（NCP）。

　　为了建立点对点链路通信，PPP链路的每一端，必须首先发送LCP包以便设定和测试数据链路。

在链路建立，LCP所需的可选功能被选定之后，PPP必须发送NCP包以便选择和设定一个或更多的网络层协议。

一旦每个被选择的网络层协议都被设定好了，来自每个网络层协议的数据报就能在链路上发送了。

　　链路将保持通信设定不变，直到有LCP和NCP数据包关闭链路，或者是发生一些外部事件的时候（如，休止状态的定时器期满或者网络管理员干涉）。

　　应用：

假设同样是在Windows98，并且已经创建好“拨号连接”。

那么可以通过下面的方法来设置PPP协议：

首先，打开“拨号连接”属性，同样选择“服务器类型”选项卡；然后，选择默认的“PPP：

Internet，WindowsNTServer，Windows98”，在高级选项中可以设置该协议其它功能选项；最后，单击“确定”按钮即可。

密码认证协议（PAP）

PAP是PPP协议集中的一种链路控制协议，主要是通过使用2次握手提供一种对等结点的建立认证的简单方法，这是建立在初始链路确定的基础上的。

　　完成链路建立阶段之后，对等结点持续重复发送ID/密码给验证者，直至认证得到响应或连接终止。

　　PAP并不是一种强有效的认证方法，其密码以文本格式在电路上进行发送，对于窃听、重放或重复尝试和错误攻击没有任何保护。

对等结点控制尝试的时间和频度。

所以即使是更高效的认证方法（如CHAP），其实现都必须在PAP之前提供有效的协商机制。

该认证方法适用于可以使用明文密码模仿登录远程主机的环境。

在这种情况下，该方法提供了与常规用户登录远程主机相似的安全性。

（如图2）

图2

PAP帧格式

　　密码认证协议的配置选项格式：

　　81632bit

　　TypeLengthAuthentication-Protocol

　　Type―3

　　Length―4

　　Authentication-Protocol―C023（Hex）

　　PAP数据包格式

　　81632bitvariable

　　CodeIdentifierLengthData

　　Code―Code字段为8字节，用于识别PAP数据包类型。

PAPCode字段分配如下：

1、Authenticate-Request；2、Authenticate-Ack；3、Authenticate-Nak。

　　Identifier―Identifier字段为8字节，用于匹配Request和Reply。

　　Length―Length字段为16字节，表示PAP数据包的长，包括Code、Identifier、Length和Data字段。

Length字段外的八位位组用作数据链路层间隙，且在接收方忽略。

　　Data―Data字段为0或更多字节。

Data字段格式取决于Code字段。

PPP挑战握手认证协议（CHAP）

　挑战握手认证协议（CHAP）通过三次握手周期性的校验对端的身份，在初始链路建立时完成，可以在链路建立之后的任何时候重复进行。

　　1.链路建立阶段结束之后，认证者向对端点发送“challenge”消息。

　　2.对端点用经过单向哈希函数计算出来的值做应答。

　　3.认证者根据它自己计算的哈希值来检查应答，如果值匹配，认证得到承认；否则，连接应该终止。

　　4.经过一定的随机间隔，认证者发送一个新的challenge给端点，重复步骤1到3。

通过递增改变的标识符和可变的询问值，CHAP防止了来自端点的重放攻击，使用重复校验可以限制暴露于单个攻击的时间。

认证者控制验证频度和时间。

（如图3）

图3

CHAP帧格式

　　CHAP的配置选项格式如下：

　　8163240bit

　　TypeLengthAuthentication-ProtocolAlgorithm

　　Type―3

　　Length―5

　　Authentication-Protocol―对于CHAP，为C223（Hex）。

　　Algorithm―Algorithm字段为八位字节，表示使用的认证方法。

　　CHAP数据包结构如下所示：

　　81632bitVariable

　　Code>IdentifierLengthData...

　　Code―识别CHAP数据包类型。

CHAP代码具有以下几种：

1、Challenge；2、Response；3、Success；4、Failure。

　　Identifier―用于匹配Challenges、Responses和Replies信息。

　　Length―CHAP数据包的长度，包括Code、Identifier、Length和Data字段。

　　Data―0或更多八位字节。

该字段格式取决于Code字段。

对于Success和Failure，Data字段包括一个独立执行的可变信息字段