PPP - Das Point-to-Point Protocol

Das Point-to-Point Protocol (PPP) ist ein Netzwerkprotokoll, das zum Aufbau einer Verbindung über eine Wählleitung genutzt wird. Es hat sich in der heutigen Zeit zu einem Standard für Internetprovider etabliert. Mit Hilfe des Protokolls kann der Provider seinen Kunden wichtige Daten zur Einwahl ins Internet mitteilen.

PPP ist nicht einzig und allein auf IP-Verbindungen beschränkt, sondern kann mit verschiedenen Netzwerkprotokollen kommunizieren. In diesem Beitrag werden die Anwendungsmöglichkeiten, der Aufbau und die Einsatzmöglichkeiten des Protokolls beschrieben.

Anwendungsbereiche von PPP

Das sogenannte Punkt-zu-Punkt-Protokoll wird in verschiedenen Anwendungsbereichen eingesetzt und ist ausführlich im RFC 1661 spezifiziert. Ein großer Vorteil des Protokolls ist der flexible Einsatz mit verschiedenen Netzwerkprotokollen wie IP, IPX oder AppleTalk. Typischerweise wird PPP für dynamische Verbindungen genutzt, auch wenn es teilweise für Standleitungen angewendet wird, wobei dann modifizierte Protokolle wie PPPoE oder PPTP genutzt werden.

Die bei weitem größte Anwendung findet PPP für Internetprovider. Diese nutzen es als Standardprotokoll für die Einwahl ihrer Kunden über eine Wählleitung. Das Protokoll teilt dem Computer oder dem Router des Kunden mit, welche IP-Adresse und welcher DNS-Server bei der Einwahl ins Internet genutzt werden soll. Früher wurde PPP vor allem für Modem- und ISDN-Verbindungen genutzt, wobei das Protokoll heutzutage auch in Datenverbindungen für den Mobilfunk (z.B. GPRS oder UMTS) oder bei DSL-Verbindungen Anwendung findet.

Aufbau von PPP

Abhängig von der Art der Verbindung, die mit PPP hergestellt wird, weist der Frame für gewöhnlich sieben Bestandteile auf. Jede Komponente hat eine vorgeschriebene Größe und Aufgabe innerhalb des PPP-Frames. Alle sieben Felder werden im Folgenden kurz erläutert.

• HDLC Flag: Bei einer Größe von einem Byte kennzeichnet die HDLC Flag lediglich die Begrenzung des PPP-Frames. Der Wert ist dabei immer 01111110b.
• HDLC Adresse: Ebenfalls nur ein Byte groß und mit einem Standardwert von 11111111b, zeigt die Adresse an, dass alle Stationen den PPP-Frame akzeptieren sollen.
• HDLC Steuerung: Die ein Byte kleine Steuerung kontrolliert die Verbindung mit einem Standardwert von 00000011b. Dieser nicht nummerierte Frame garantiert besonders bei schlechten Verbindungen keine sichere Übertragung, weshalb nummerierte Frames zum Einsatz kommen sollten.
• Protokoll: Die Größe des Protokolls beträgt entweder ein oder zwei Byte, je nach Vereinbarung mit dem LCP (Link Control Protocol). Bei den verschiedenen Protokollen könnte es sich beispielsweise um IP, CCP, IPCP oder LCP handeln.
• Nutzdaten: Die Länge der Nutzdaten ist variabel und wird durch den LCP festgelegt. Bei Bedarf kann dieses Feld auch durch Padding aufgefüllt werden.
• HDLC Prüfsumme: Die FSC (Frame Check Sequence) ist eine Prüfsumme, welche die Felder Adresse, Steuerung, Protokoll und Nutzdaten beinhaltet.

PPP-Verbindungsherstellung

Das Protokoll stellt in vier Phasen eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung her. Der erste Schritt ist der Verbindungsaufbau und die Konfigurationsaushandlung, bei der ein Ausgangsknoten einen LCP-Frame zur Konfiguration und zum Aufbau der Datenverbindung sendet.

In der nächsten Phase wird die Verbindungsqualität bestimmt. Dabei wird die Verbindung getestet und überprüft, ob die Qualität für den Aufruf von Protokollen, aus der Vermittlungsschicht des OSI-Modells, ausreichend ist.

Die dritte Phase handelt die Konfiguration des Vermittlungsschichtprotokolls aus, indem der PPP-Ausgangsknoten den NCP-Frame zur Auswahl und Konfiguration sendet. Um Datenpakete von jedem Protokoll senden zu können, werden Protokolle wie IP, IPX oder Appletalk konfiguriert.

Während der letzten Phase findet die Verbindungsbeendigung statt. Die Verbindung bleibt für die Kommunikation solange konfiguriert, bis ein LCP- oder NCP-Frame diese beendet. Alternativ kann die Verbindung auch durch ein externes Ereignis, wie der Inaktivität des Nutzers, beendet werden.

PPP over Ethernet (PPPoE)

Wie am Anfang bereits angedeutet wurde, kann PPP auch über eine Ethernet-Verbindung genutzt werden. Die PPPoE-Verbindung wird in Deutschland besonders bei ADSL-Anschlüssen verwendet. Der Grund für die Entwicklung des modifizierten Protokolls, war die Aussicht auf eine Nutzung von PPP mit dem schnelleren Ethernet. So konnten die Möglichkeiten der Authentifizierung und Netzwerkkonfiguration, die durch PPP zur Verfügung standen, auch für das modernere Ethernet angewendet werden.

Für Internetprovider bietet PPPoE weiterhin den Vorteil, dass diese bei der Einwahl in die Standleitungen ADSL und SDSL auch Zeittarife und automatische Konfigurationen anbieten können. Der letztendliche Benutzer sieht bei der Einwahl keinen Unterschied zum analogen oder ISDN-Modem, da die Wählverbindung virtuell hergestellt wird.

In dem Protokoll PPPoE werden zwei Phasen definiert, die sich PPPoE Discovery und PPP Session nennen. Während der ersten Phase wird die MAC-Adresse eines Access Concentrators (DSL-AC - Zugang zum Konzentrationsnetz) ermittelt, bevor in der zweiten Phase die Daten wie gewohnt über PPP ausgetauscht werden können.

Die Kommunikation zwischen dem DSL-Modem und dem Access Concentrator findet über die Ethernet-LAN-Emulation von ATM statt, die auch unter dem Begriff LANE bekannt ist. PPPoE wird auf dieser Schicht übertragen und selbst wenn ein Modem nicht über einen Ethernet-Anschluss verfügt, wird durch den Gerätetreiber oder das DSL-Modem eine Ethernet-Emulation bereitgestellt. Dadurch kann der PPPoE-Client des entsprechenden Betriebssystems eine Verbindung einrichten.