pppoe应用概述

PPPOE简述

PPP主要是用来通过拨号或专线方式在两个网络节点之间建立连接、发送数据。PPP是一种分层协议，物理层用来进行实际的点到点连接。由链路控制层（LCP）发起对链路的建立、配置和测试。在LCP初始化完成后，通过一种或多种网络控制协议来传送特定协议族的通信。PPP协议具有处理错误检测、支持多个协议、允许在连接时刻协商IP地址、允许身份认证等特点。PPP协议工作于二层网络即数据链路层，在内核中实现。

PPPoe的英文全称为Point to Point Protocol over Ethernet，它在以太网上承载了点对点协议。可以说PPPoe是将以太网和PPP协议相结合的协议，是在以太网中转播PPP帧信息的技术，它利用以太网将大量主机组成网络，通过一个远端接入设备连入因特网，并对接入的每一台主机实现控制、计费功能，极高的性价比使PPPoE广泛应用在包括小区组网建设等一系列应用中，目前流行的宽带接入方式ADSL就使用了PPPoE协议。

PPPoE将PPP协议封装在以太网帧上进行传输，它的通信过程分为探测（Discovery）和PPP会话（Session）2个阶段。PPPoE Discovery阶段主要是客户机确定AC（Access Concentrator）以及客户机与AC协商Session ID。而PPPoE Session用于完成数据包的接收与发送，同时它也用于完成PPP链路的协商（LCP），以及网络层的控制协商（IPCP）等。

PPPOE服务端搭建

为便于测试pppoe功能，在树莓派上部署PPPoE服务器，以连接网关测试网关PPPoE上网功能，主要参考文档：基于linux环境的PPPOE服务器搭建。

树莓派3B+有一个有线网口和一个无线网口，其中无线网口为wan口，连接外网，实现上网功能；有线网口连接网关eth0，网关通过PPPoE借助无线网口实现上网功能，具体部署如下。

1．确认网口的ip及路由配置。

~$ ifconfig

eth0: flags=<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu

        inet 192.168.10.111  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.10.255

        inet6 fe80:::e96f:63eb:46e2  prefixlen   scopeid 0x20<link>

        inet6 fd51:42f8:caae:d92e::ff  prefixlen   scopeid 0x0<global>

        ether b8::eb:ef::a2  txqueuelen   (Ethernet)

        RX packets   bytes  (154.0 KiB)

        RX errors   dropped   overruns   frame

        TX packets   bytes  (48.4 KiB)

        TX errors   dropped  overruns   carrier   collisions 

lo: flags=<UP,LOOPBACK,RUNNING>  mtu

        inet 127.0.0.1  netmask 255.0.0.0

        inet6 ::  prefixlen   scopeid 0x10<host>

        loop  txqueuelen   (Local Loopback)

        RX packets   bytes  (390.0 B)

        RX errors   dropped   overruns   frame

        TX packets   bytes  (390.0 B)

        TX errors   dropped  overruns   carrier   collisions 

wlan0: flags=<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu

        inet 172.17.16.157  netmask 255.255.255.0  broadcast 172.17.16.255

        inet6 fe80::d791:dfeb:23e2:20e8  prefixlen   scopeid 0x20<link>

        ether b8::eb:ba:c5:f7  txqueuelen   (Ethernet)

        RX packets   bytes  (1.4 MiB)

        RX errors   dropped   overruns   frame

        TX packets   bytes  (50.2 KiB)

        TX errors   dropped  overruns   carrier   collisions

~$ route

Kernel IP routing table

Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface

default         192.168.10.1    0.0.0.0         UG                 eth0

default         172.17.16.254   0.0.0.0         UG                 wlan0

172.17.16.0     0.0.0.0         255.255.255.0   U                  wlan0

192.168.10.0    0.0.0.0         255.255.255.0   U                  eth0

2．安装pppoe软件

sudo apt install pppoe

安装完成后存在pppoe-server命令。

3．配置/etc/ppp/options和/etc/ppp/pppoe-server-options，测试可行样例如下。

~$ cat /etc/ppp/options  | grep -v '#'

ms-dns 219.141.136.10

ms-dns 114.114.114.114

ms-dns 8.8.8.8

asyncmap

auth

crtscts

local

lock

hide-password

modem

-pap

+chap

proxyarp

lcp-echo-interval

lcp-echo-failure

noipx

~$ cat /etc/ppp/pppoe-server-options

#PPP options for the PPPoE server

require-chap

lcp-echo-interval

lcp-echo-failure

logfile /var/log/pppd.log

4．配置CHAP认证文件/etc/ppp/chap-secrets，暂设置用户名为test，上网口令（密码）为123456。

sudo cat /etc/ppp/chap-secrets

# Secrets for authentication using CHAP

# client    server    secret            IP addresses

test        *            *

5．设置树莓派网关实现eth0数据转发到无线wlan0，实现上网功能

1） PPPoE 协议接入控制的主要方式就是通过对IP数据包的封装再转发。所以要配置 PPPoE 服务器必须要开启IP转发功能。开启IP转发功能需要去除/etc/sysctl.conf 文件中 net.ipv4.ip_forward=1 该行的注释，随后运行 sudo sysctl -p 即可生效配置打开 IP 转发功能。

2）树莓派的默认网关是eth0有线网口，其次是无线网口wlan0，应去除eth0的默认路由。

sudo route del default dev eth0

3) 设置数据转发

sudo iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.10.0/ -o wlan0 -j MASQUERADE

6．开启PPPoE服务。

sudo  pppoe-server  -I eth0 -L 192.168.10.100 -R 192.168.10.5 -N

-I 参数为指定pppoe服务器所监听连接请求的网卡名称，可使用 ifconfig 命令查看。

-L 参数PPPoE服务器的IP地址，此IP地址为PPPOE服务器的虚拟IP地址，与网卡enp2s0 地址无关

-R 参数为当有客户连接到服务器上时，pppoe服务器分配给客户端的起始IP地址

-N 参数为指定最多可以连接pppoe服务器的客户端数量

此时PPPoE服务器搭建完成，可通过eth0连接PC，直接在windows下pppoe拨号上网测试服务器搭建是否成功。windows下pppoe拨号只需输入用户名和密码即可。

7．关闭PPPoE服务

sudo killall pppoe-server

PPPOE客户端应用

1． pppoe工作于链路层，需要linux内核支持，主要选择“PPP over Ethernet”, 保险起见可都选择。

Device Drivers ->

    Network device support ->

        <M> ppp(point-to-point protocol) support

        <M> PPP BSD-Compress compression

        <M> PPP Deflate compression

        [*] PPP filtering

        <M> PPP MPPE compression (encryption)

        [*] PPP multilink support

        <M> PPP over Ethernet

        <M> PPP support async serial ports

        <M> PPP support for sync tty ports

2．安装pppoe软件，Ubuntu下命令如下：

apt install pppoe

安装完整后，在/usr/sbin下有pppoe拨号相关的脚本或可执行程序：

pppoe-setup：配置程序，把输入的账号密码等信息存入配置文件

pppoe-start：拨号程序，连接网络

pppoe-stop：断开

pppoe-status：查看连接状态

pppoe-connect：连接网络，被pppoe-start所调用

pppoe-init：初始化，被其他程序调用

3．运行pppoe-setup完成初始化配置

>> Enter your PPPoE user name: ——输入拨号帐户的用户名

>> Enter the Ethernet interface connected to the ADSL modem For Solaris, this is likely to be something like /dev/hme0. For Linux, it will be ethn, where n is a number. (default eth0): ——输eth0

>> Enter the demand value (default no): ——输no

>> Enter the DNS information here: ——输SERVER（由PPPoE服务器提供）

>> Please enter your PPPoE password: ——输用户口令

>> Choose a type of firewall (-): ——输0 (0为不要防火墙)

>> Accept these settings and adjust configuration files (y/n)? ——输y

相关配置内容会保存到/etc/ppp/pppoe.conf和/etc/chap-secrets、/etc/pap-secrets中，主要的配置内容为用户名和用户口令，这部分也是网关程序需要处理的部分。

4．运行pppoe-start开始拨号，拨号成功会输出“Connected！”，且可通过pppoe-status确认ppp0网卡信息（且成功获取IP）。

#:/etc/ppp# pppoe-status

pppoe-status: Link is up and running on interface ppp0

ppp0: flags=<UP,POINTOPOINT,RUNNING,NOARP,MULTICAST>  mtu

        inet 192.168.10.13  netmask 255.255.255.255  destination 192.168.10.100

        ppp  txqueuelen   (Point-to-Point Protocol)

        RX packets   bytes  (100.0 B)

        RX errors   dropped   overruns   frame

        TX packets   bytes  (91.0 B)

        TX errors   dropped  overruns   carrier   collisions

5．运行pppoe-stop停止拨号上网

#:/etc/ppp# pppoe-stop

Killing pppd ()

Killing pppoe-connect ()

PPPOE网关部署

pppoe在智能网关中可通过systemd管理来开启或关闭pppoe拨号上网。systemd服务配置文件内容：

[Unit]

Description=PPP over ethernet

After=network-online.target systemd-networkd.service

Wants=network-online.target systemd-networkd.service

[Service]

Type=forking

ExecStart=/usr/sbin/pppoe-start

ExecReload=/usr/sbin/pppoe-stop;/usr/sbin/pppoe-start

ExecStop=-/usr/sbin/pppoe-stop

ExecStopPost=-ln -sf /run/systemd/resolve/resolv.conf /etc/resolv.conf

Restart=on-failure

[Install]

WantedBy=multi-user.target

可通过systemctl开启、关闭或查询状态：

#:/etc/ppp# systemctl stop pppoe

#:/etc/ppp# systemctl start pppoe

#:/etc/ppp# systemctl status pppoe

● pppoe.service - PPP over ethernet

   Loaded: loaded (/lib/systemd/system/pppoe.service; disabled; vendor preset: e

nabled)

   Active: active (running) since Sat -- :: UTC; 6s ago

  Process:  ExecStop=/usr/sbin/pppoe-stop (code=exited, status=/SUCCESS)

  Process:  ExecStart=/usr/sbin/pppoe-start (code=exited, status=/SUCCESS)

 Main PID:  (pppoe-connect)

   CGroup: /system.slice/pppoe.service

           ├─ /bin/sh /usr/sbin/pppoe-connect

           ├─ /usr/sbin/pppd pty /usr/sbin/pppoe -p /var/run/pppoe.conf-pppoe.

pid.pppoe -I eth0 -T  -U  -m     noipdefault noauth default-asyncmap defau

ltroute hide-password nodetach usepeerdns mtu  mru  noaccomp nodeflate n

opcomp novj novjccomp user test lcp-echo-interval  lcp-echo-failure

           ├─ sh -c /usr/sbin/pppoe -p /var/run/pppoe.conf-pppoe.pid.pppoe -I

eth0 -T  -U  -m

           └─ /usr/sbin/pppoe -p /var/run/pppoe.conf-pppoe.pid.pppoe -I eth0 -

T  -U -m

可通过pppoe-status确认网络连通性（成功获取到IP）：

#:/etc/ppp# pppoe-status

pppoe-status: Link is up and running on interface ppp0

ppp0: flags=<UP,POINTOPOINT,RUNNING,NOARP,MULTICAST>  mtu

        inet 192.168.10.6  netmask 255.255.255.255  destination 192.168.10.100

        ppp  txqueuelen   (Point-to-Point Protocol)

        RX packets   bytes  (100.0 B)

        RX errors   dropped   overruns   frame

        TX packets   bytes  (91.0 B)

        TX errors   dropped  overruns   carrier   collisions

参考：

1．基于linux环境的PPPOE服务器搭建

2．怎样设计并实现一个基于linux的PPPoE内核模式拨号

3．嵌入式linux实现pppoe拨号上网

4． Arch linux下的ADSL拨号上网

5． chap和pap认证

6． PPP wiki Archlinux

7． linux下ppp的移植及ppp0路由设置