什麼是PPP
PPP是一種網絡中最爲基礎的協議。PPP協議(Point-to-Point Protocol)是一種數據鏈路層協議，它是爲在同等單元之間傳輸數據包這樣的簡單鏈路而設計的。這種鏈路提供全雙工操作，並按照順序傳遞數據包。PPP爲基於各種主機、網橋和路由器的簡單連接提供一種共通的解決方案。
PPP協議包括以下三個部分：
1． 數據幀封裝方法。
2． 鏈路控制協議LCP（Link Control Protocol）:它用於對封裝格式選項的自動協商，建立和終止連接，探測鏈路錯誤和配置錯誤。
3． 針對不同網絡層協議的一族網絡控制協議NCP(Network Control Protocol): PPP協議規定了針對每一種網絡層協議都有相應的網絡控制協議，並用它們來管理各個協議不同的需求。
PPP認證方式
1. 口令驗證協議(PAP)
PAP 是一種簡單的明文驗證方式。NAS(網絡接入服務器，Network Access Server)要求用戶提供用戶名和口令，PAP以明文方式返回用戶信息。
2. 挑戰-握手驗證協議(CHAP)
CHAP是一種加密的驗證方式，能夠避免建立連接時傳送用戶的真實密碼。NAS向遠程用戶發送一個挑戰口令(challenge)，其中包括會話ID和 一個任意生成的挑戰字串(arbitrary challenge string)。遠程客戶必須使用MD5單向哈希算法(one-way hashing algorithm)返回用戶名和加密的挑戰口令，會話ID以及用戶口令，稱爲Secret Password，其中用戶名以非哈希方式發送。
PPP 協議之下是以太網和串口等物理層，之上是IP協議等網絡層。這裏，對於下層，我們只討論串口的情況，對於上層，我們只討論TCP/IP的情況。發送 時，TCP/IP數據包經過PPP打包之後經過串口發送。接收時，從串口上來的數據經PPP解包之後上報給TCP/IP協議層。linux下ppp框架結構如下圖：
PPP協議棧
PPP 是一個分層結構。在底層，它能使用同步媒介（如 ISDN 或同步 DDN 專線），也能適用異步媒介（如基於 Modem 撥號的 PSTN 網絡）。在數據鏈路層，PPP 在鏈路建立方面提供了豐富的服務，這些服務以 LCP 協商選項的形式提供。在上層，PPP 通過 NCPs 提供對多種網絡層協議的支持。PPP 對於每一種網絡層協議都有一種封裝格式來區別它們的報文。
什麼是pppd
pppd是一個用戶空間的後臺服務進程(daemon。pppd實現了所有鑑權、壓縮/解壓和加密/解密等擴展功能的控制協議。pppd只是一個普通的用戶進程，pppd與內核中的PPP協議處理模塊之間通過設備文件(/dev/ppp)進行通信。pppd有一個輔助工具chat，用來與GSM模組建立會話。它向串口發送AT命令，建立與GSM模組的會話，以便讓PPP協議可以在串口上傳輸數據包。
/dev/ppp
設備文件/dev/ppp。通過read系統調用，pppd可以讀取PPP協議處理模塊的數據包，當然，PPP協議處理模塊只會把應該由pppd處理的數據包發給pppd。通過write系統調用，pppd可以把要發送的數據包傳遞給PPP協議處理模塊。通過ioctrl系統調用，pppd可以設置PPP協議的參數，可以建立/關閉連接。在pppd裏，每種協議實現都在獨立的C文件中，它們通常要實現protent接口，該接口主要用於處理數據包，和fsm_callbacks接口，該接口主要用於狀態機的狀態切換。數據包的接收是由main.c: get_input統一處理的，然後根據協議類型分發到具體的協議實現上。而數據包的發送則是協議實現者根據需要調用output函數完成的。
發送數據
應用程序通過socket 接口發送TCP/IP數據包，這些TCP/IP數據包如何流經PPP協議處理模塊，然後通過串口發送出去呢？pppd在make_ppp_unit函數調用ioctrl(PPPIOCNEWUNIT)創建一個網絡接口（如ppp0），內核中的PPP協議模塊在處理PPPIOCNEWUNIT時，調用register_netdev向內核註冊ppp的網絡接口，該網絡接口的傳輸函數指向ppp_start_xmit。當應用程序發送數據時，內核根據IP地址和路由表，找到ppp網絡接口，然後調用ppp_start_xmit函數，此時控制就轉移到PPP協議處理模塊了。ppp_start_xmit調用函數ppp_xmit_process去發送隊列中的所有數據包，ppp_xmit_process又調用ppp_send_frame去發送單個數據包, ppp_send_frame根據設置，調用壓縮等擴展處理之後，又經ppp_push調用pch->chan->ops->start_xmit發送數據包。pch->chan->ops->start_xmit是什麼？它就是具體的傳輸方式了，比如說對於串口發送方式，則是ppp_async.c: ppp_asynctty_open中註冊的ppp_async_send函數，ppp_async_send經ppp_async_push函數調用tty->driver->write把數據發送串口。
接收數據
接收數據的情形又是如何的？ppp_async.c在初始化(ppp_async_init)，調用tty_register_ldisc向tty註冊了行規程處理接口，也就是一組回調函數，當串口tty收到數據時，它就會回調ppp_ldisc的
ppp_asynctty_receive函數接收數據。ppp_asynctty_receive調用ppp_async_input把數據buffer轉換成sk_buff，並放入接收隊列ap->rqueue中。ppp_async另外有一個tasklet(ppp_async_process)專門處理接收隊列ap->rqueue中的數據包，ppp_async_process一直掛在接收隊列ap->rqueue上，一旦被喚醒，它就調用ppp_input函數讓PPP協議處理模塊處理該數據包。
在ppp_input函數中，數據被分成兩路，一路是控制協議數據包，放入pch->file.rqb隊列，交給pppd處理。另外一路是用戶數據包，經ppp_do_recv/ppp_receive_frame進行PPP處理之後，再由netif_rx提交給上層協議處理，最後經 socket傳遞到應用程序。
