PPP — пример настройки и описание

PPP (Point-to-Point-Protocol) – протокол второго уровня модели OSI, использующийся на WAN линках. PPP – открытый протокол, что позволяет его использовать при необходимости соединения устройств Cisco с устройствами других производителей (в отличие от HDLC, в отношении спецификации которого у циски своё мнение).

Сразу стоит сделать важное замечание: протокол PPP – многофункциональный и широко распространённый, в то же время, в рамках курса CCNA рассматривается только один способ его применения: подключение двух маршрутизаторов друг к другу через serial кабель. На самом деле, сфера применения протокола не ограничивается этими случаями. PPP может работать через нуль-модемный кабель, телефонную линию, в сотовой связи. Другие популярные способы использования протокола PPP – инкапсуляция его в другие протоколы второго уровня. Поясню: сам PPP находится на втором уровне модели OSI и обеспечивает прямое соединение между двумя устройствами, но если его инкапсулировать в другой протокол второго уровня – Ethernet (PPP over Ethernet – PPPoE), то ethernet будет заниматься доставкой фреймов с мак адреса отправителя на мак адрес получателя, после получатель будет декапсулировать из Ethernet-а PPP фрейм и дальше для завёрнутых в PPP протоколов (IPv4, IPX, …) будет создаваться полная «иллюзия» того, что соединение точка-точка. Сам же PPP в этом случае будет заниматься такими вещами как аутентификация и сжатие траффика. Существуют другие способы использования PPP, например PPP over ATM – PPPoA, Microsoft Windows использует для создания VPN протокол PPTP, который так же является надстройкой над PPP. Но это всё лирическое отступление, чтобы было понятно, зачем вообще изучать PPP. В курсе «CCNA Accessing the WAN» PPP – это протокол для соединения двух маршрутизаторов через serial кабель.

Что умеет PPP в сравнении с HDLC?

1. Управление качеством линии (PPP отключает линк, если количество ошибок превысит заданное значение).
2. Аутентификация с помощью PAP или CHAP.
3. Multilink – технология напоминающая Etherchannel в Ethernet-е: несколько разных линков объединяются в один логический, со скоростью, равной сумме входящих в него линков.
4. PPP Callback – технология, использующаяся для повышения безопасности: клиент устанавливает соединение с сервером, сервер разрывает соединение и устанавливает со своей стороны новое – к клиенту.

На самом деле, при передачи данных с маршрутизатора на маршрутизатор, PPP инкапсулируется в HDLC, который выполняет «транспортные» функции для PPP фреймов. Подробнее про HDLC можно почитать в статье «Протокол HDLC – пример настройки и описание». PPP – обладает уровневой структурой, когда фрейм PPP приходит из сети он поднимается по внутренним подуровням PPP снизу вверх:

1. Первый подуровень HDLC – получает фрейм, проверяет адрес получателя, контрольную сумму и передаёт полезнуюинформацию дальше.
2. Подуровень LCP (Link Control Protocol), как видно из названия, занимается управлением соединением, отправляет и получает разные служебные флаги, следит за состоянием соединения (подключено/выключено), следит за качеством линии, следит за согласованностью параметров конфигурации между точками.
3. Подуровень NCP (Network Control Protocol) состоит из большого количества модулей, каждый из которых занимается связью с каким-то конкретным протоколом третьего уровня (IPv4, IPv6, IPX, AppleTalk, …). Благодаря этому, в рамках одного установленного PPP соединения с одним логином и паролем, можно передавать траффик разных протоколов сетевого уровня.

Установка связи между двумя маршрутизаторами по протоколу PPP происходит по уровням снизу вверх, разрыв связи – сверху вниз.

То есть устанавливается связь в таком порядке: LCP,NCP, полезные данные третьего уровня. А разрывается: конец передачи полезных данных, NCP, LCP. Как видно, HDLC не устанавливает и не разрывает соединения, так как в PPP используются HDLC фреймы без подтверждения доставки.

Структура PPP фрейма имеет следующий вид:

1. FLAG – признак начала фрейма, специальная последовательность нулей и единиц («01111110»), которая говорит получателю, что далее будет следовать тело фрэйма.
2. ADDRESS – адрес получателя, в протоколе PPP всегда используется широковещательный «11111111».
3. CONTROL – поле содержит значение «00000011»
4. PROTOCOL – поле, содержащее номер протокола третьего уровня, пакет которого «завёрнут» в данный фрейм.
5. DATA – поле с полезными данными вышестоящих протоколов.
6. FCS – контрольная сумма, которая считается при отправке фрейма и сравнивается с полученным пересчётом, который делается при получении фрейма. В результате, если суммы не совпадают, кадр считается «битым» и отбрасывается.
7. FLAG – признак окончания фрейма, содержит то же значение что и признак начала фрейма.

Настройка PPP на оборудовании cisco, как уже было сказано, в курсе CCNA не сложная. Выполняется она на интерфесе:

1. Выбираем алгоритм сжатия командой compress
2. Устанавливаем качество линии, которое будет считаться приемлемым (при количестве ошибок, больше заданного связь будет разрываться). Для этого служит команда ppp quality.
3. Выбираем способ аутентификации PAP или CHAP (подробнее об этом можно узнать из статьи «В чём разница между PAP и CHAP». Способ аутентификации задаётся командной ppp authentication.
4. Необходимо настроить пользователя под которым наш маршрутизатор будет подключаться к другому. Здесь команды разнятся для CHAP и PAP. Сам пользователь добавляется командой username <имя> password <пароль>, причём делать это надо не на интерфейсе, а в режиме глобальной конфигурации, но в случае использования PAP, надо ещё использовать на интерфейсе команду ppp pap sent-username <имя> password <пароль>.

Использование PAP в реальных конфигурациях не желательно, поэтому мы ограничимся примером настройки CHAP. Итак, предположим, что топология следующая, необходимо настроить PPP с аутентификацией CHAP. Настройка на первом маршрутизаторе:

Router#configure terminal
Enter configuration commands, one per line.  End with CNTL/Z.
Router(config)#hostname R1
R1(config)#username R2 password 123456789
R1(config)#interface serial 0/3/0
R1(config-if)#en
R1(config-if)#encapsulation ppp
R1(config-if)#ppp authentication chap
R1(config-if)#ip address 192.168.0.1 255.255.255.0
R1(config-if)#no shutdown
%LINK-5-CHANGED: Interface Serial0/3/0, changed state to down

Настройка на втором маршрутизаторе:

Router#configure terminal
Enter configuration commands, one per line.  End with CNTL/Z.
Router(config)#hostname R2
R2(config)#username R1 password 123456789
R2(config)#interface serial0/3/0
R2(config-if)#encapsulation ppp
R2(config-if)#ppp authentication chap
R2(config-if)#ip address 192.168.0.2 255.255.255.0
R2(config-if)#no shutdown 
%LINK-5-CHANGED: Interface Serial0/3/0, changed state to up
%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface Serial0/3/0, changed state to up

Обратите внимание, что пользователь, которого мы заводим на маршрутизаторе R1 имеет имя R2, а на R2 – R1. Это необходимо, так как когда один роутер подключается к другому, он указывает своё имя, соответственно, другой должен знать это имя (видеть его в своём списке локальных пользователей). Ещё одна немаловажная деталь: пароли к пользователям R1 и R2 обязательно должны совпадать.

Для проверки можем выполнить команду:

R2#sh ip inter brief 
Interface              IP-Address      OK? Method Status                Protocol
 …
Serial0/3/0            192.168.0.2     YES manual up                    up
 …

Если status будет «up», а протокол – «down», то это, как правило означает, что какие-то проблемы с PPP – не та аутентификация, не совпали пароли, качество линии ниже того, что мы заказывали и т.п. В этом случае придётся проверять конфиги и запускать debug ppp, чего я не пожелаю и врагу.