A Method for Transmitting PPP Over Ethernet (PPPoE) <<>>

點對點通訊協定 (Point-to-Point Protocol : PPP) 常用於存取遠端主機服務，用於建立遠端主機(Remote site)連線。 例如：九五年代時期所使用的56k數據機 (Modem)，便是使用‘點對點通訊協定’來串聯數據機和系統業者機房進行通訊，其優點在於協定易理解，並容易套用於任何通訊設備；有存取控制和收費機制。

而‘跨乙太網路點對點通訊協定’(PPP Over Ethernet : PPPoE) 則提供了建立遠端主機連線，可跨過簡易橋接線路的能力。簡單地說：就是可於乙太網路，使用PPP建立遠端主機連線。

在PPPoE中, 毎一個‘PPPoE對話’(PPPoE session) 需記錄連線‘端點(Peer)’ 的乙太網路位址(MAC Address)，並建立取得‘唯一的對話識別碼’(Unique SESSION_ID)，PPPoE擁有‘探索協定’(Discovery protocol)的能力。

以ADSL數據機(modem)和本地主機(Host) 為例：本地主機欲和ISP局端建立PPPoE連線，連線模式為本地主機和數據機以乙太網路連線，而數據機到ISP局端連線為PSTN。第一步：需建立本地主機和數據機之間的連線，本地主機首先需傳送‘探索封包’(Discovery Packet)，數據機收到封包後，便會回覆本地主機，二者經交換彼此參數後，取得‘PPPoE對話識別碼’(PPPoE SESSION_ID)，此識別碼是唯一的。往後的通訊皆使用此識別碼，作為連線的識別。於是，本地主機和數據機之間便建立連線。這個階段稱為‘Discovery Stage’。接著，第二步：本地主機和ISP局端透過數據機以PPP建立連線，這個階段稱為‘PPP Session Stage’。

在上述的例子中，已經勾勒出整個PPPoE協定的運作模式。 PPPoE定義出二個明確的階段(Stage)：Discovery Stage和PPP Session Stage。當Host在Discovery Stage中，PPPoE連線要取得端點(Peer)的MAC位址和取得PPPoE對話識別碼 (在此，所謂的‘端點’，即為例子中的數據機)。在實際網路中，本地主機需先傳送‘探索封包’，且可能將收到一個以上的端點的回覆，在Discovery Stage允許本地主機可選擇決定其一端點，送出‘PPPoE對話碼要求’，以取得PPPoE對話識別碼 (PPPoE SESSION_ID)。當建立本地主機和端點之間的連線，即進入PPP Session Stage。進入PPP Session Stage，本地主機便可以和遠端主機(Remote Site)以PPP建立連線和進行通訊了。

瞭解了PPPoE的運作後，接著我們來瞭解PPPoE封包的格式。其格式如下：

PPPoE封包內由實體層封包頭(Physical header)為開始，接著依續為：乙太網路訊框(Ethernet frame)﹑PPPoE payload，和Data Payload，最後，以封包的Check Sum作為結束。實體層封包頭為Preamble和SFD，這就不在此討論。

乙太網路訊框(Ethernet frame)長度固定為14 bytes，包含了6 bytes的目地位址(Destination Address)，6 bytes的來源位址(Source Address：就是自己的MAC位址)，和2 bytes的Ether_Type(上圖黃色區域)。Ether_Type其值為0x8863(Discovery Stage)和0x8864(PPP Session Stage)。而目的位址為端點的MAC位址，若尚未取得端點的MAC位址，則為乙太網路廣播位址(0xff_ff_ff_ff_ff_ff)，取代之。

接於乙太網路封包頭後的，便是PPPoE Payload，格式如下圖：

Version欄寬是4 bits，版本為第一版，所以值為0x1；Type欄寬是4 bits，值亦為0x1 (Version和Type值皆為0x1，定義於PPPoE RFC2516 Feb 1999；後來有沒更新，則不得而知)；Code欄寬是8 bits，其值如下表：

Length欄寬為16 bits，其值代表為data payload的長度(單位：byte)。在Discovery Stage，Data payload 內容為TAGs；而在PPPoE Session Stage，Data payload內容則為PPP協定和其資料。

在Discovery Stage，PPPoE payload可包含一個以上的標籤(TAGs)，標籤的格式為TLV(type-length-value)。

TAG_TYPE其值可自行參閱RFC2516的附錄A；TAG_LENGTH值代表著TAG_VALUE的長度。若有二個以上的TAG(s)，接續的TAG(s)直接放置於前一個TAG_VALUE後。

@@Discovery Stage共定義五個型態的封包。分為Initiation Packet(PADI)、Offer Packet(PADO)、Session Request Packet(PADR)、Session-Confirmation Packet(PADS)，和Terminate Packet(PADT)。

PADI封包內的目的位址為廣播位址(0xff_ff_ff_ff_ff_ff)，Code欄位值為0x09，而SESSION_ID值需為0x0000，且必需帶有‘Service-Name TAG’。Host發送PADI封包其目的探索收集網路區域內，是否存在提供PPPoE服務的端點。所以PADI封包使用廣播位址，使其不跨越閘通器的網路下，每一個網路端點(Peer)皆可收到此一封包。而提供PPPoE服務的端點收到PADI後，便回傳PADO，通知Host自己的位址。若網路上沒有任何可提供PPPoE服務的端點，便沒有任何PADO的回覆。

PADO封包內的目的位址為Host的MAC位址，來源位址則為自己(Peer)的位址，Code欄位值為0x07，SESSION_ID值必需為0x0000，必需帶有‘AC-Name TAG’。

PADO封包是用來回應PADI封包的，因為封包內的來源位址會放置自己的MAC位址，Host便可由此得到‘提供PPPoE服務的端點’的MAC位址。並由‘AC-Name TAG’資訊來選擇合適的端點。

PADR封包內的Code欄位值為0x19，SESSION_ID值需為0x0000，且必需帶有‘Service-Name TAG’。

當Host發出PADI後，可能有一台以上的端點以PADO回應，於是Host便依據‘AC-Name TAG’來選擇合適的端點。當Host決定了合適的端點後，便會向該端點送出PADR封包，來要求取得SESSION_ID。

PADS封包內的Code欄位值為0x65，此時，端點會依據PADR內的‘Service-Name’ 來決定是否建立連線。此時，端點有最後的決定權，決定是給予連線；

若端點同意連線，則端點在回覆PADS時， SESSION_ID欄位將填入由端點產的唯一的對話識別碼(Unique Session ID)，並且附上‘Service-Name TAG’。

反之；若端點不同意連線，則所回覆的PADS，其SESSION_ID欄位將依然保持為0x0000值，且附上‘Service-Name-Error TAG’

當端點回PADS封包為同意連線後，此時便進入了PPP Session Stage。

PADT封包內的Code欄位值為0xa7，SESSION_ID欄位值必需為PADS所得的Unique Session ID，以指出是那個連線要終止。而沒有要求附有TAGs。

PADT封包可在建立連線後，任意時間發出。可由Host或端點發出皆可。籍由SESSION_ID欄位指出那個連線欲終止。

@@PPP Session Stage只有一種封包的型態。Code欄位其值必定為0x00，SESSION_ID值為在Discovery Stage時所取得的PPPoE對話識別碼。而Data Payload內容為PPP訊框。訊框起始為PPP Protocol-ID(有關PPP協定請參閱RFC1661或等我完成PPP協定筆記)