PPTP 工作原理介绍

发布日期: 2023-02-10

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简介

点对点隧道协议（PPTP）是广泛使用的虚拟专用网络协议。 PPTP 是用于在中间网络上传输点对点协议（PPP）帧的一种隧道机制。通过利用 PPP 的身份验证、加密和协议配置机制，PPTP 连接同时为远程访问和路由器到路由器的虚拟专用网（VPN）连接提供了一条在公共网络（比如：Internet）上创建安全连接的途径。

PPTP是对端对端协议（PPP）的一种扩展，它采用了PPP所提供的身份验证、压缩与加密机制。PPTP能够随TCP/IP协议一道自动进行安装。PPTP与Microsoft端对端加密（MPPE）技术提供了用以对保密数据进行封装与加密的VPN服务。 MPPE将通过由MS-CHAP、MS-CHAP v2身份验证过程所生成的加密密钥对PPP帧进行加密。为对PPP帧中所包含的有效数据进行加密，虚拟专用网络客户端必须使用MS-CHAP、MS-CHAP v2身份验证协议。

GRE协议：GRE（generic routing encapsulation，通用路由封装）协议是对某些网络层协议的数据报进行封装，使这些被封装的数据报能够在另一个网络层协议中传输。

PPTP控制连接创建

在PPTP建立连接过程中，客户端先向服务器1723端口发送TCP连接请求，这里的TCP连接不是标准的三次握手，第三次回应的ACK会随着载荷一起发送，这样做的好处是可以节省一些网络流量，减少不必要的开销。在TCP连接完成以后，PPTP进入控制连接的建立

PPTP 控制连接建立步骤

TCP 连接由 PPTP 客户机上的一个动态分配的 TCP 端口到 PPTP 服务器上的 TCP 端口 1723 建立。
PPTP 客户端发送一条 PPTP Start-Control-Connection-Request（开始控制连接请求）消息，后者将用于建立一个 PPTP 控制连接。
PPTP服务器使用一条 PPTP Start-Control-Connection-Reply（开始控制连接应答）消息予以响应。
PPTP 客户端发送一条 PPTP Outgoing-Call-Request（传出调用请求）消息，并选择一个调用ID，识别用于将数据从 PPTP 客户端发送到 PPTP 服务器的 PPTP 隧道。PPTP 客户端使用 PPTP Outgoing-Call-Request 消息从 PPTP 服务器请求一个 PPTP 隧道（也称为调用）。
PPTP 服务器发送一条 PPTP Outgoing-Call-Reply（传出调用应答）消息，并选择自身的调用ID，识别将数据从 PPTP 服务器发送到 PPTP 客户端的 PPTP 隧道。
PPTP 客户端发送一条 PPTP Set-Link-Info（设置链路信息）消息来指定 PPTP 协商选项。

控制连接创建过程的最终结果

PPTP 服务器已允许创建一个 PPTP 隧道
PPTP 客户端已确定了在通过 PPTP 隧道向 PPTP 服务器发送数据时在 GRE 报头中使用的调用ID
PPTP 服务器已确定了在通过 PPTP 隧道向 PPTP 客户端发送数据时在 GRE 报头中使用的调用ID

具体报文

Start-control-connection-request报文

由PPTP客户端发出，请求建立控制连接；

pptp1

Length
该 PPTP 信息的八位总长，包括整个 PPTP 头。
Message Type
信息类型。可能值有：1、控制信息；2、管理信息。
Magic Cookie
Magic Cookie 以连续的 0x1A2B3C4D 进行发送，其基本目的是确保接收端与 TCP数据流间的正确同步运行。
Control Message Type
值为1；
Reserved 0 & 1
保留字段，必须设置为0。
Protocol Version
PPTP版本号。
Framing Capabilities
指出帧类型，该信息发送方可以提供：1、异步帧支持（Asynchronous Framing Supported）；2、同步帧支持（Synchronous Framing Supported）。
Bearer Capabilities
指出承载性能，该信息发送方可以提供：1、模拟访问支持（Analog Access Supported）；2、数字访问支持（Digital access supported）。
Maximum Channels
该 PPTP服务器可以支持的个人 PPP 会话总数。
Firmware Revision
若由 PPTP服务器出发，则包括发出 PPTP服务器时的固件修订本编号；若由 PPTP客户端出发，则包括 PPTP客户端 PPTP 驱动版本。
Host Name
包括发行的 PPTP服务器或 PPTP客户端的 DNS 名称。
Vendor Name
包括特定供应商字串，指当请求是由 PPTP客户端提出时，使用的 PPTP服务器类型或 PPTP客户端软件类型。

Start-Control-Connection-Reply报文

PPTP服务器对Star-Control-Connection-Request回应；

pptp2

大部分的含义与Start-control-connection-request一致。不同的字段含义如下

Control Message Type
值为2；
Result Code
表示建立channal是否成功的结果码，值为1表示成功，值为2表示通用错误，暗示着有问题。值为3表示channal已经存在，值为4表示请求者未授权，值为5表示请求的PPTP协议版本不支持。
Error Code
表示错误码，一般值为0，除非Result Code值为2，不同的错误码表示不同的含义。（即：只有当Result Code值为2时，Error Code才有其它值）

Outgoing-call-request报文

由PPTP客户机发出，请求创建PPTP隧道，该消息包含GRE报头中call id，该id可唯一地标识一条隧道；

pptp3

Length、PPTP Message、Magic cookie与Start-control-connection-request一致。不同的字段含义如下：

Control Message Type
值为7。
Call ID
由PPTP客户端指定的唯一的会话ID。
Call Serial Number
是由PPTP客户端指定的唯一标识符，用于在记录会话信息中标识特定会话，与Call ID不一样的是，Call Serial Number PPTP客户端与PPTP服务器来说，唯一绑定到一个给定的会话，且是相同的。
Minimum BPS
对于此次会话可接受的最低传输速度，单位为位/秒；
Maximum BPS
对于此次会话可接受的最大传输速度，单位为位/秒；
Bearer Type
指出承载访问支持，该信息发送方可以提供：1、模拟访问支持（Analog Access Supported）；2、数字访问支持（Digital access supported）。3、可支持的任何类型。
Framing Type
指出帧类型，该信息发送方可以提供：1、异步帧支持（Asynchronous Framing Supported）；2、同步帧支持（Synchronous Framing Supported）。 3、异步或同步帧支持。
Packet Receive window size
PPTP客户端为此次会话提供最大接收缓冲大小；
Packet Processing Delay
表示PPTP客户端对数据包处理的延时度量，对于PPTP客户端来说，一般设置比较小越好。
Phone number length
拔号号码长度；
Phone number
建立会话向外拔号的号码，一般对于ISDN或模拟方式拔号来说，此字段域为一个ASCII串。一般长度少于64个字节。
Sub address
额外信息域，一般长度少于64个字节。

Outgoing-Call-Reply报文

PPTP服务器对Outgoing-Call-Request回应

pptp4

Length、PPTP Message、Magic cookie与Start-control-connection-request一致。不同的字段含义如下：

Control Message Type
值为8。
Call ID
由PPTP服务器指定的唯一的会话ID。主要用于在PPTP服务器与PPTP客户端建立的会话上，复用与解封装隧道包使用的。
Peer Call ID
设置的值是从接收到的Outgoing-call-request中Call ID值，是由PPTP客户端指定的，用于GRE中对于隧道数据解封与复用。
Result Code
表示响应Outgoing-call-request握手是否成功，值为1表示成功，值为2表示通用错误，暗示着有问题。值为3表示无载波，值为4表示服务器忙，无法及时响应，值为5表示无拔号音，值为6表示呼号超时，值为7表示未授权。
Error Code
表示错误码，一般值为0，除非Result Code值为2，不同的错误码表示不同的含义。
Cause Code
表示进一步错误信息描述；
Connect Speed
连接使用的实际速率；
Physical Channel ID
由PPTP服务器指定的物理信道ID。

Set-Link-Info报文

由PPTP客户机或服务器任一方发出，设置PPP协商选项

pptp5

Control Message Type
值为15。
Peers Call ID
设置的值是从接收到的Outgoing-call-request中Call ID值，是由PPTP客户端指定的，用于GRE中对于隧道数据解封与复用。
Reserved0/Reserve1
保留位，必须为0;
Send ACCM
发送的ACCM值，默认值为0XFFFFFFFF；
Receive ACCM
接收的ACCM值，默认值为0XFFFFFFFF；

Echo request报文

PPTP隧道维护报文，每60S发送一次；

Control Message Type
值为5。
Peers Call ID
设置的值是从接收到的Outgoing-call-request中Call ID值，是由PPTP客户端指定的，用于GRE中对于隧道数据解封与复用。
Reserved0
保留位，必须为0;
Identifier
发送者用来标识Echo request与Echo reply对应标识。

Echo-reply报文

PPTP隧道维护报文，对Echo request的回应报文；

Control Message Type
值为6。
Peers Call ID
设置的值是从接收到的Outgoing-call-request中Call ID值，是由PPTP客户端指定的，用于GRE中对于隧道数据解封与复用。
Reserved0/1
保留位，必须为0;
Identifier
标识值，为接收者从Echo request里标识字段复制填入。
Result Code
结果码，为1表示Echo-reply是有效的，为2表示出现一般性错误。