PPPoE(以太网上的点对点协议)，编程初学入门基础知识

PPPoE（Point-to-Point Protocol Over Ethernet）是一种在以太网上实现点对点通信的协议。用于在互联网接入时，将多个用户的数据流封装成 PPP 数据报，再通过以太网框架发送到网络服务提供商的服务器。本文将探讨PPPoE的基础知识和编程入门。

1. PPPoE的基础知识

PPPoE最早主要用于宽带连接。在 DSL 等一些接入方式中，用户通过 ADSL Modem 连接网络，需要用帐号密码认证，这就需要PPP （Point to Point Protocol）与服务器之间认证身份。但是，PPP是为串口（Serial）设计的。它与以太网不兼容。所以，在以太网上需要一种新的协议，它就是PPPoE。

PPPoE由两部分组成：

1）PPP（Point-to-Point Protocol）：用来在客户端和服务器之间进行身份验证和控制数据流。PPP协议也被广泛应用于拨号技术中。

2）Ethernet：在PPPoE数据报文中传递数据的物理层。

当一个用户需要连接时，PPPoE客户端会发送一个PPP PADI（PPP Active Discovery Initiation）数据包到PPPoE服务器。PPPoE服务器收到PPP PADI数据包后，会向客户端发送PPP PADO（PPP Active Discovery Offer）数据包。客户端通过解析PPP PADO数据包，可以找到自己要连接的服务器。

连接建立后，用户的PPP数据报便可以在以太网上流动。

2. 编程入门

为了编写一个PPPoE客户端/服务器端，需要一些基本的编程知识，如C语言、网络编程等。

（1） 建立连接

建立连接的第一步是发送PPP PADI数据包。该数据包包括了客户端要求的服务列表和其它要求。

客户端和服务器之间的建立过程如下：

```c

//Create a socket

if((sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP)) == -1) {

perror("socket error");

exit(1);

}

//Bind the socket to all interfaces and a specified port

bzero(&client_addr, sizeof(client_addr));

client_addr.sin_family = AF_INET;

client_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

client_addr.sin_port = htons(PPPOE_PORT_NUM);

if(bind(sock_fd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(client_addr)) == -1) {

perror("bind error");

exit(1);

}

//Set socket options

setsockopt(sock_fd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &b_opt_val, sizeof(int));

//Create a PADI packet and send it to broadcast address

pkt_buf = create_padi_pkt();

sendto(sock_fd, pkt_buf, PPPOE_PKT_SIZE, 0, (struct sockaddr*)&broadcast_addr, sizeof(broadcast_addr));

```

（2）数据包的组装与解析

在传输过程中，数据包的组装和解析也是需要关注的。以下是一份简单的PPPoE数据包的定义：

```c

struct pppoe_hdr { // PPPoE header

uint8_t ver_type; // PPPoE version and type

uint8_t code; // PPPoE code

uint16_t sessionid; // PPPoE session ID

uint16_t length; // PPPoE packet length

} __attribute__((__packed__));

struct ppp_hdr { // PPP header

uint8_t addr; // address

uint8_t control; // control

uint16_t proto; // protocol

} __attribute__((__packed__));

```

（3）认证流程

认证流程包括了 PPP 密码协议（PAP）和 PPP 常规认证协议（CHAP）。PAP 使用明文传输，因此被认为不是安全的。而 CHAP 可以使密码在传输中加密，因此具有更高的安全性。以下是认证流程的示例代码：

```c

//Create a PAP packet

pkt_buf = create_pap_pkt(USERNAME, PASSWORD, PAP_REQ);

//Send the PAP packet

if(send_ppp_packet(sock_fd, pkt_buf, PPPOE_PKT_SIZE, sess_id) == -1) {

perror("send_ppp_packet error");

exit(1);

}

//Receive the PAP response from server

if(recv_ppp_packet(sock_fd, buf, PPPOE_PKT_SIZE) == -1) {

perror("recv_ppp_packet error");

exit(1);

}

//Check if PAP authentication succeeded

if(check_pap_response(buf) == 0) {

printf("PAP authentication succeeded!\n");

} else {

printf("PAP authentication failed!\n");

}

```

（4）关闭连接

在完成了数据传输后，需要关闭连接。关闭连接的过程如下：

```c

//Create a PADI packet and send it to broadcast address

pkt_buf = create_padi_pkt();

sendto(sock_fd, pkt_buf, PPPOE_PKT_SIZE, 0, (struct sockaddr*)&broadcast_addr, sizeof(broadcast_addr));

//Create a PADT packet and send it to server

pkt_buf = create_padt_pkt();

sendto(sock_fd, pkt_buf, PPPOE_PKT_SIZE, 0, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));

//Close the socket

close(sock_fd);

```

以上是PPPoE协议和编程的一些入门基础知识。在实际开发中，还需要深入学习网络编程、socket编程，以及使用第三方库等知识。同时，在编程过程中也需要不断地调试和测试，保证程序的稳定性和可靠性。