Giao thức PPP là gì?
PPP là viết tắt của “Point-to-Point Protocol” – một giao thức mạng được sử dụng trong việc thiết lập kết nối giữa hai thiết bị điểm-điểm, chẳng hạn như kết nối giữa máy tính và modem để truy cập internet. PPP là một giao thức lớp liên kết dữ liệu, nằm ở tầng 2 trong mô hình OSI, và được sử dụng để đóng gói các giao thức và thông tin tầng 3 trong tải trọng để truyền qua các kết nối tuần tự hoặc không đồng bộ. PPP cung cấp các phương thức xác thực và kiểm soát kết nối để đảm bảo tính an toàn và đáng tin cậy cho các kết nối mạng.
Các dịch vụ được cung cấp bởi Point to Point
Các dịch vụ chính được cung cấp bởi giao thức Point-to-Point (PPP) bao gồm:
- Xác định định dạng khung truyền: PPP xác định định dạng khung truyền để truyền dữ liệu giữa hai thiết bị.
- Thiết lập liên kết và trao đổi dữ liệu: PPP xác định các bước để thiết lập liên kết giữa hai điểm và cách thức trao đổi dữ liệu giữa chúng.
- Đóng gói dữ liệu lớp mạng: PPP đóng gói dữ liệu lớp mạng vào khung truyền để truyền qua mạng.
- Xác thực: PPP cung cấp các quy tắc xác thực giữa hai thiết bị để đảm bảo tính an toàn và đáng tin cậy cho kết nối.
- Cung cấp địa chỉ: PPP cung cấp địa chỉ cho giao tiếp mạng, cho phép các thiết bị liên lạc với nhau.
- Kết nối qua nhiều liên kết: PPP hỗ trợ kết nối qua nhiều liên kết mạng khác nhau.
- Hỗ trợ nhiều giao thức lớp mạng: PPP cung cấp một loạt các dịch vụ để hỗ trợ nhiều giao thức lớp mạng khác nhau.
Các dịch vụ không được cung cấp bởi giao thức PPP
Giao thức PPP không cung cấp các dịch vụ sau:
- Cơ chế điều khiển lưu lượng: PPP không hỗ trợ cơ chế điều khiển lưu lượng để quản lý và điều chỉnh luồng dữ liệu trong mạng. Điều này có nghĩa là PPP không thể kiểm soát và ưu tiên lưu lượng dữ liệu trên kết nối.
- Cơ chế kiểm soát lỗi đơn giản: PPP sử dụng cơ chế kiểm soát lỗi đơn giản, thường sử dụng mã kiểm tra chu kỳ (CRC), để phát hiện và khắc phục lỗi trong quá trình truyền dữ liệu. Tuy nhiên, nó không cung cấp các cơ chế phức tạp hơn như retransmission hay forward error correction (FEC).
- Hỗ trợ địa chỉ đa điểm: Vì PPP được thiết kế cho giao tiếp điểm-điểm, nó không cung cấp cơ chế địa chỉ để xử lý gửi và nhận các khung dữ liệu trong môi trường đa điểm. Điều này làm cho PPP không phù hợp cho các mạng có nhiều điểm kết nối, ví dụ như mạng LAN (Local Area Network) Ethernet.
PP là một giao thức byte-oriented, có nghĩa là nó truyền dữ liệu dưới dạng các byte hoặc ký tự. Nó thường được sử dụng trong mạng WAN (Wide Area Network), nghĩa là nó hoạt động trên các liên kết internet giữa hai bộ định tuyến.
Các ứng dụng chính của PPP bao gồm:
- Truyền thông broadband: PPP được sử dụng rộng rãi trong các mạng truyền thông có tải nặng và tốc độ cao, chẳng hạn như truyền thông internet. Nó cung cấp khả năng truyền dữ liệu hiệu quả và tin cậy trong các mạng có yêu cầu lớn về băng thông và tốc độ.
- Truyền dữ liệu đa giao thức: PPP cho phép truyền dữ liệu đa giao thức giữa hai máy tính kết nối với nhau điểm-điểm. Điều này cho phép việc truyền dữ liệu giữa các thiết bị mạng khác nhau, bất kể giao thức mạng được sử dụng.
Quan tâm: Giao thức TCP/IP là gì? Tính Năng & Cách Hoạt Động của TCP/IP
Point to Point Frame
PPP là một giao thức byte-oriented, trong đó mỗi trường của khung bao gồm một hoặc nhiều byte. Các trường của khung PPP bao gồm:
- Flag: Trường này được sử dụng để chỉ ra đầu và cuối của khung. Trường này có độ dài 1 byte và xuất hiện ở đầu và cuối của khung. Mẫu của trường Flag tương tự như mẫu bit trong HDLC, tức là 01111110.
- Address: Đây là một trường 1 byte chứa giá trị hằng số là 11111111. Tám số 1 này đại diện cho một thông điệp phát sóng (broadcast).
- Control: Đây là một trường 1 byte được thiết lập thông qua giá trị hằng số, tức là 11000000. Đây không phải là một trường bắt buộc vì PPP không hỗ trợ cơ chế điều khiển lưu lượng và cơ chế kiểm soát lỗi rất hạn chế. Trường điều khiển là một trường bắt buộc nơi giao thức hỗ trợ cơ chế điều khiển lưu lượng và kiểm soát lỗi.
- Protocol: Đây là một trường 1 hoặc 2 byte xác định dữ liệu nào sẽ được chứa trong trường dữ liệu. Dữ liệu có thể là dữ liệu người dùng hoặc thông tin khác.
- Payload: Trường Payload mang theo dữ liệu người dùng hoặc thông tin khác. Độ dài của trường Payload tối đa là 1500 byte.
- Checksum: Đây là một trường 16-bit thường được sử dụng để phát hiện lỗi.
Các giai đoạn chuyển tiếp của giao thức PPP
Các giai đoạn chuyển tiếp của giao thức PPP bao gồm các giai đoạn sau:
- Giai đoạn Dead: Đây là giai đoạn khi liên kết không được sử dụng hoặc không có tín hiệu tại lớp vật lý.
- Giai đoạn Establish: Nếu một trong hai nút bắt đầu hoạt động, giai đoạn chuyển sang giai đoạn thiết lập. Khi nút bắt đầu giao tiếp hoặc phát hiện tín hiệu, nó di chuyển từ giai đoạn Dead sang giai đoạn Establish.
- Giai đoạn Authenticate (tùy chọn): Giao tiếp có thể di chuyển sang giai đoạn Authenticate, trong đó cả hai nút giao tiếp đồng ý thực hiện xác thực giao tiếp. Giai đoạn di chuyển từ giai đoạn Establish sang Authenticate.
- Giai đoạn Network: Sau khi xác thực thành công, mạng được thiết lập hoặc giai đoạn Network. Trong giai đoạn này, các giao thức lớp mạng được thỏa thuận.
- Giai đoạn Open: Khi thiết lập giai đoạn mạng, nó di chuyển sang giai đoạn Open. Ở đây, giai đoạn Open có nghĩa là trao đổi dữ liệu diễn ra hoặc khi mạng đã được cấu hình.
- Giai đoạn Terminate: Khi tất cả công việc đã hoàn tất, kết nối bị chấm dứt và di chuyển sang giai đoạn Terminate.
Khi đạt đến giai đoạn Terminate, liên kết di chuyển sang giai đoạn Dead để chỉ ra rằng tín hiệu đã mất.
Ngoài ra, còn có hai khả năng khác có thể xảy ra trong các giai đoạn là:
- Liên kết di chuyển từ giai đoạn Authenticate sang Terminate khi xác thực không thành công.
- Liên kết cũng có thể di chuyển từ giai đoạn Establish sang trạng thái Dead khi tín hiệu gặp sự cố.
Xem thêm: XML-RPC là gì? Tại Sao nên Vô Hiệu Hóa XML-RPC NGAY LẬP TỨC?
Thành phần của giao thức PPP
Trong PPP stack, có ba bộ giao thức:
Giao thức điều khiển liên kết (LCP)
Vai trò của LCP là thiết lập, duy trì, cấu hình và chấm dứt các liên kết. Nó cũng cung cấp cơ chế đàm phán.
Giao thức xác thực PAP và CHAP
Có hai loại giao thức xác thực, đó là PAP (giao thức xác thực mật khẩu) và CHAP (giao thức xác thực bắt tay thách thức).
PAP
PAP ít bảo mật hơn so với CHAP vì trong trường hợp giao thức PAP, mật khẩu được gửi dưới dạng văn bản rõ. Đó là một quá trình hai bước. Giả sử có hai bộ định tuyến, tức là định tuyến 1 và định tuyến 2. Ở bước đầu tiên, định tuyến 1 muốn xác thực nên nó gửi tên người dùng và mật khẩu để xác thực. Ở bước thứ hai, nếu tên người dùng và mật khẩu khớp thì định tuyến 2 sẽ xác thực định tuyến 1, nếu không khớp thì xác thực thất bại.
CHAP
CHAP là một quá trình ba bước. Hãy hiểu ba bước của CHAP.
Bước 1: Giả sử có hai bộ định tuyến, tức là định tuyến 1 và định tuyến 2. Ở bước này, định tuyến 1 gửi tên người dùng nhưng không gửi mật khẩu cho định tuyến 2.
Bước 2: Định tuyến 2 duy trì một cơ sở dữ liệu chứa danh sách các máy chủ được phép với thông tin đăng nhập của chúng. Nếu không tìm thấy dữ liệu nào có nghĩa là định tuyến 1 không phải là một máy chủ hợp lệ để kết nối và kết nối bị chấm dứt. Nếu tìm thấy khớp thì khóa ngẫu nhiên được truyền.
Khóa ngẫu nhiên này cùng với mật khẩu được truyền vào chức năng băm MD5, và chức năng băm sẽ tạo ra giá trị băm từ mật khẩu và khóa ngẫu nhiên (mật khẩu + khóa ngẫu nhiên). Giá trị băm còn được gọi là Thách thức. Thách thức cùng với khóa ngẫu nhiên sẽ được gửi đến định tuyến 1.
Bước 3: Định tuyến 1 nhận giá trị băm và khóa ngẫu nhiên từ định tuyến 2. Sau đó, định tuyến 1 sẽ truyền khóa ngẫu nhiên và mật khẩu được lưu trữ cục bộ vào chức năng băm MD5. Chức năng băm MD5 sẽ tạo ra giá trị băm từ sự kết hợp của khóa ngẫu nhiên và mật khẩu.
Nếu giá trị băm được tạo ra không khớp với giá trị băm nhận được thì kết nối sẽ bị chấm dứt. Nếu khớp nhau, thì kết nối được cấp quyền. Dựa trên khiệu xác thực trên, tín hiệu xác thực có thể được chấp nhận hoặc bị từ chối được gửi đến định tuyến 2.
Giao thức điều khiển mạng (NCP)
Sau khi thiết lập liên kết và xác thực, bước tiếp theo là kết nối với tầng mạng. Vì vậy, PPP sử dụng một giao thức khác được gọi là giao thức điều khiển mạng (NCP). NCP là một tập hợp các giao thức giúp đóng gói dữ liệu đến từ tầng mạng vào các khung PPP.
Thiết lập giao thức PPP
PPP (Point-to-Point Protocol) là một giao thức kết nối được sử dụng để thiết lập kết nối giữa các thiết bị mạng. Quá trình thiết lập kết nối PPP bao gồm 4 bước chính:
- Thiết lập kết nối và thương lượng cấu hình: Ở bước này, các thiết bị PPP sẽ gửi các gói tin LCP (Link Control Protocol) để thiết lập kết nối ở tầng liên kết dữ liệu và thương lượng các tham số cấu hình như MTU, cấu hình nén, giao thức chứng thực kết nối,…. Bước này sẽ được hoàn tấy khi các gói tin thống nhất cấu hình (ACK) đều được gửi và nhận.
- Quyết định chất lượng kết nối: Ở bước này, kiểm tra xem liên kết có tốt không để quyết định xem liệu có chuyển các giao thức lên tầng mạng hay không.
- Thương lượng cấu hình giao thức tầng mạng: Ở bước này, các thiết bị PPP sử dụng giao thức NCP (Network Control Protocol) để chọn và cấu hình một hoặc nhiều giao thức tầng mạng như IP, để các gói tin từ giao thức tầng mạng có thể được gửi qua liên kết.
- Kết thúc kết nối: Cuối cùng, kết thúc kết nối PPP có thể được thực hiện bất cứ lúc nào, thông qua yêu cầu của người dùng hoặc do sự cố vật lý như dứt kết nối hay vượt quá thời gian qui định (timeout).
Các giao thức chứng thực được sử dụng để xác thực người dùng và đảm bảo tính bảo mật của kết nối PPP bao gồm PAP (Password Authentication Protocol) và CHAP (Challenge Handshake Authentication Protocol).
Kết luận
Tóm lại, giao thức PPP là một giao thức kết nối quan trọng trong mạng máy tính. Nó cung cấp khả năng truyền tải dữ liệu an toàn và tin cậy giữa các thiết bị mạng. Quá trình thiết lập kết nối PPP được thực hiện qua 4 bước, bao gồm thiết lập kết nối – thương lượng cấu hình, quyết định chất lượng kết nối, thương lượng cấu hình giao thức tầng mạng và cuối cùng là kết thúc kết nối. Hi vọng rằng thông tin trong bài viết đã giúp bạn hiểu thêm về giao thức PPP là gì và cách thức hoạt động của nó.
Chân thành cảm ơn bạn đọc đã theo dõi bài viết này của LANIT!
