PPP 协议：封装成帧与透明传输#

视频讲解：#

https://www.bilibili.com/video/BV1G2pr6aEsh/（嗒特老师）

一句话讲清#

数据链路层把网络层交下来的 IP 数据报装进「帧」：前后加首部和尾部，尾部带 CRC 校验码，首尾各一个标志字段负责定界。如果数据里恰好出现了跟标志一样的字节，就用填充法把边界藏起来——这就是透明传输。PPP 有两条路：

• 异步传输 → 字节填充（转义字符 0x7D）
• 同步传输 → 零比特填充（5 个连续 1 后面插一个 0）

一、封装成帧：把数据报装进信封#

数据链路层以帧为单位传输和处理数据。网络层的 IP 数据报向下交给数据链路层，成为帧的数据部分，在它前面和后面分别加上首部和尾部，封装成一个完整的帧。

• 帧长 = 数据部分长度 + 首部长度 + 尾部长度
• 接收方必须能正确识别每个帧的开始和结束——这叫帧定界
• 首部和尾部的重要作用之一就是帧定界，同时携带必要的控制信息
• 数据部分的长度有上限，即最大传送单元 MTU

为什么非定界不可？因为物理层只认一串连续的比特流，它不知道哪里是帧的头、哪里是尾。帧的边界是数据链路层自己加出来的。

二、PPP 帧长什么样#

• PPP 面向字节，所有 PPP 帧的长度都是整数个字节
• 帧首和帧尾的标志字段相同；连续两个帧之间只需要一个标志字段

三、透明传输：数据"撞上"定界符怎么办#

目标是「透明传输」：数据链路层对上层交下来的数据不挑食——不管里面是什么内容，都能原样传过去，就好像数据链路层不存在一样。

冲突点：标志字段 0x7E 是用来定界的。如果信息字段里恰好也出现了 0x7E，接收方会误以为帧到此结束：

• 前面那一段被当成一个「完整的帧」收下
• 后面剩下的数据因为找不到结束标志，被丢弃

解决办法：按链路的传输方式分两套。

3.1 异步传输 → 字节填充（转义字符 0x7D）#

RFC 1662 规定的填充方法：

• 规律：异或 0x20。0x7E ^ 0x20 = 0x5E，0x7D ^ 0x20 = 0x5D，0x03 ^ 0x20 = 0x23
• 发送端填充后，链路上传送的字节数比原来的信息字节数多
• 接收端做相反的变换，就能正确恢复出原来的信息

3.2 同步传输 → 零比特填充#

同步传输是一连串比特连续传送（面向比特），帧长不必是整数个字节，可以用开销更小的零比特填充：

• 发送端：扫描整个信息字段，只要发现有 5 个连续 1，就立即填入一个 0 → 保证信息字段里永远不会出现 6 个连续 1，也就不会和标志 01111110 撞车
• 接收端：先找到标志字段 01111110 确定帧的边界，再扫描比特流，每当发现 5 个连续 1，就把后面那个 0 删掉，还原成原来的数据
• 通常用硬件实现，处理快

四、两种方式对比#

五、易错点#

1. 0x7E 的二进制是 01111110——中间有 6 个连续 1，这就是"5 个 1 后插 0"能防冲突的原因。
2. 转义符 0x7D 本身也要转义：数据里出现 0x7D → 变成 0x7D 0x5D（别漏）。
3. 小于 0x20 的控制字符不是简单加个 0x7D，而是加 0x7D 且改变编码（异或 0x20）。
4. 零比特填充是"5 个连续 1 后插 0"，不是 6 个。
5. 字节填充会让链路上传的字节数变多，但接收端还原后和原始数据完全一致。