Wie wir alle wissen, ist das PPPoE-Protokoll der Industrierouter eine gängige Methode für den Internetzugang per Einwahl. Was ist also sein Prinzip?
PPPoE: DNS-Protokoll
Das Internet ist im Grunde nur ein sehr großes Computernetzwerk und in vielerlei Hinsicht einem lokalen Netzwerk (LAN) nicht unähnlich. Es gibt jedoch einige wichtige Unterschiede. Globale Netze erfordern aufgrund der Größe und der Fähigkeiten der Internetanbieter und ihrer Server auch eine eigene Technologie. Diese Technologie kommt in Form des so genannten Point-to-Point Protocol over Ethernet (PPPoE) zum Einsatz. Was bewirkt diese Vereinbarung?
Warum wird ein Punkt-zu-Punkt-Protokoll über Ethernet benötigt?
Um eine Internetverbindung herzustellen, muss der lokale PC (oder ein ähnliches Endgerät) über einen Router mit dem Internet verbunden werden. Der Zugang wird vom Internet Service Provider (ISP) bereitgestellt, der auch prüfen muss, ob der Kunde tatsächlich eine Zugangsberechtigung hat. Wenn das Internet über ISDN in eine Privatwohnung gelangt, wird für diese Prüfung das Point-to-Point Protocol (PPP) verwendet. Dabei wird das Einwahlmedium (Modem oder Router) direkt mit dem Knoten des Internet-Providers verbunden. Der Provider prüft die Daten und gibt den Weg ins Internet frei.
Für die Anbieter von Internet-Diensten liegt der Vorteil von PPP darin, dass sie mit dem Protokoll nicht nur die Zugangsberechtigung prüfen, sondern auch die übertragene Datenmenge und den Zeitpunkt der Einwahl bestimmen können. Die Anbieter profitieren von dieser Vereinbarung seit der Zeit, als es üblich war, eine geringe Gebühr für die Netznutzung zu zahlen. Mit dem Aufkommen von DSL und der Tatsache, dass mehr als ein Gerät pro Haushalt das Internet gleichzeitig zu nutzen begann, wurde eine neue Technologie erforderlich.
Das PPPoE-Protokoll bietet die gleichen Vorteile wie PPP, ermöglicht aber die Nutzung der Technologie über Ethernet. Gleichzeitig ist diese Netzwerktechnologie überall der Standard und ermöglicht komplexe und schnelle Verbindungen. Der bekannte PPP-Teil des Datenpakets wird in den Ethernet-Rahmen integriert.
Wie PPP über Ethernet funktioniert
PPPoE ist Teil des TCP/IP-Protokollstapels - auf der untersten Ebene: dem Netzzugang. Das Netzwerk arbeitet in zwei verschiedenen Stufen, was sich wiederum auf die Einrichtung auswirkt. Es beginnt mit der PPPoE-Erkennung. In diesem Schritt ermittelt das Protokoll die MAC-Adresse des Knotens, um sie für den Zugang zum Internet zu nutzen. Die Suche erfolgt per Broadcast: Pakete werden ohne spezifisches Ziel an das Netz gesendet. Der Knoten, auch Point of Presence (PoP) genannt, antwortet daraufhin und stellt eine Kommunikationsschicht zwischen den beiden Netzwerkteilnehmern her.
Nun beginnt die zweite Phase: die PPPoE-Sitzung. In dieser Phase werden Details ausgehandelt. Der Knoten prüft zum Beispiel die Zugangsberechtigung des Clients. Es folgt die eigentliche Internetnutzung, die aber noch in die Phase der PPPoE-Sitzung fällt.
Welche Phase aktiv ist, können Sie über das Feld Type des Ethernet-Frames feststellen. Hier finden Sie 0x8863 für Discovery oder 0x8864 für Session. Auf das Type-Feld folgt der PPPoE-Frame, der in das Datenfeld des Ethernet-Frames eingebettet ist. PPPoE-Abschnitte können auch verschiedenen Abschnitten zugewiesen werden. Zuerst wird die PPPoE-Version gesendet. Da es jedoch nur eine Version des Protokolls gibt, wird hier immer der Wert 1 angegeben. Als nächstes folgt der PPPoE-Typ, der ebenfalls immer mit 1 angegeben wird.
Obwohl die ersten beiden Teile jeweils nur 4 Bits umfassen, folgt ihnen ein 1-Byte- (d. h. 8-Bit-) Codefeld. Dieses ist sehr wichtig für die PPPoE-Ermittlungsphase und zeigt an, in welchem Schritt sich beide Kommunikationsteilnehmer befinden. Wenn Sie sich bereits in der Sitzungsphase befinden, enthält dieses Feld nur den Wert 0x00. In der Discovery-Phase sind jedoch fünf verschiedene Werte möglich:
● 0x09: PPPoE Aktive Erkennungsinitiierung (PADI)
● 0x07: PPPoE Active Discovery Discount (PADO)
● 0x19: PPPoE-Aktivierungsanfrage (PADR)
● 0x65: PPPoE Activity Discovery Session Acknowledgment (PADS)
● 0xa7: PPPoE Aktives Erkundungsterminal (PADT)
Daher beginnt die Erkennungsphase mit einem Broadcast (PADI). In diesem Schritt sendet der Client auch seine MAC-Adresse, um anschließend eine Antwort zu erhalten. Das folgende Paket vom PoP enthält seine eigene MAC-Adresse und seinen Namen (PADO). Es ist wahrscheinlich, dass mehrere Knoten auf den Broadcast des Clients antworten. Dann muss der lokale Computer oder Router anhand des Namens entscheiden, mit welchem PoP er sich verbinden möchte. Diese Entscheidung teilt er den betreffenden Knoten über eine weitere Nachricht (PADR) mit. Der PoP kontaktiert daraufhin den Netzwerkteilnehmer erneut, bestätigt die Verbindung und weist dem Gerät eine Sitzungskennung (PADS) zu. Der Client stellt daraufhin eine Verbindung zum Internet her. Möchte einer der Teilnehmer die Verbindung beenden, wird dies zusammen mit dem letzten Datenpaket (PADT) an das andere Gerät übermittelt.
Nachdem die Verbindung hergestellt und die Sitzungs-ID vom Point of Presence gesendet wurde, kommen andere Felder des Rahmens ins Spiel. Tragen Sie hier zunächst Ihre Sitzungs-ID ein. Dadurch können alle nachfolgenden Pakete identifiziert werden. Als nächstes geben Sie die Länge des letzten Nutzdatenfeldes an. Dadurch wird sichergestellt, dass während der Übertragung keine Informationen verloren gehen. Das folgende Protokollfeld gibt Auskunft darüber, welches Protokoll die Nutzlast verwendet (z. B. IPv4 oder IPv6). Jedes dieser drei Felder ist zwei Bytes lang. Das Nutzdatenfeld schließlich enthält die eigentlichen Daten für die Übertragung. Die Länge dieses Teils kann variieren (obwohl sie im Voraus mitgeteilt wird) und den Abschluss des PPPoE-Rahmens bilden.
Vorteile von PPPoE
Punkt-zu-Punkt über Ethernet steht in engem Zusammenhang mit der Entwicklung von DSL und der allgemeinen Beliebtheit des Internets. Das vorherige Protokoll, PPP, wurde für Wählleitungen wie ISDN entwickelt. Ethernet-Standards werden auch über DSL etabliert. Infolgedessen mussten alte Protokolle, die zuvor erfolgreich waren, angepasst werden. Darüber hinaus ermöglicht Ethernet mehreren Geräten die gemeinsame Nutzung einer Verbindung für den Internetzugang. Herkömmliche Peer-to-Peer-Protokolle können dies ebenfalls nicht leisten.
In den meisten Fällen ist der Router für die direkte Kontaktaufnahme mit dem Internet-Provider und damit für den Aufbau der Internetverbindung zuständig. Mit PPPoE kann aber auch ein einzelnes Gerät mit dem PoP kommunizieren. Dazu muss im Router PPPoE Passthrough aktiviert werden. Der Router wird dann direkt
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