PPPoEについて

Question

PPPというプロトコルがよくわかりません。
具体的には何をするのでしょうか？
さらにPPPoEというものとの違いがわかりません。

PPPは電話回線などを使ってインターネットに接続する規格ということは知っているのですが例えば自宅の無線ルータへ携帯端末からデータを送信したとして、その後の振る舞いはどうなるのでしょうか？レイヤは2層のプロトコルだと思うので上位レイヤから渡されたデータのカプセル化などがおこなわれるのでしょうか？
それとPPPoEは何が違うのでしょうか....
説明をみるとEthernetで使用できるようにしたものとの説明を見ましたが通常のPPPと何が違うのでしょうか....

Answer 1

もともとIP(Internet Protocol)通信は、Ethernet上で行うように開発されたものです。それはいったん置いておいて、

アナログ電話回線を使ってデジタル通信をする手段として、モデム（音声モデム）というものがあります。簡単に言うと、0と1を、高い音と低い音という風にして（実際には高速化のためにもっと複雑です）、音声に変えてアナログ通信回線を通すわけです。これで1980年代には一般の人もパソコン通信とかをしていました。
このモデムを使って、IP通信をするためのプロトコルが、SLIPとかPPPとかいうもので、これも1980年代に出てきたと思います。

さて、時は流れ、ADSL（補注）とか光ファイバーとかが出てきて、電話局と一般家庭の間がEthernetでつながる時代になりました。じゃあ、IPはEthernet上で動くので、そのままIP通信すれば良いじゃ無いかと言うことになるわけですが、ユーザー認証とか暗号化の問題があるので、Ethernetを単なるバイト列の通信手段だと割り切ってそれの上にPPPプロトコルで通信をのっけることでIP通信を行うことにしたのが、PPPoEです。

• PPP:
  下位階層(物理層)は音声モデム通信
• PPPoE:
  下位階層(物理層)はEthernet
  リンク層プロトコルであるEthernetを使って別のリンク層プロトコルPPPを実現している
  一般に上位階層プロトコルで下位階層プロトコルをシミュレートするのは可能です

補注：ADSL自身が物理層アナログ回線の上でEthernet(あるいはATM=Asynchronous Transfer Mode)を実現するための仕組みです。ADSLがATMの場合は、PPPoAを使います。

Answer 2

PPPプロトコル自体は検索などして頂けると色々でてきますのでそちらを視て頂くのが良いと思います。そのプロトコルを直にやり取りできる回線では、昨今の通信事情でいう回線速度に対応できなくなってきました。

そこで、提供しやすいEthernetを用いてご家庭に光ファイバなどで引き込みをする事になりました。

Ethernetでは、その仕様上、他人の通信が盗み見れる可能性があるので、上位のL3網まで通信を
トンネリング(カプセリング?)してあげる必要があります。
また、利用の制限(認証・認可・課金)を行う為、今まで運用してきた仕組みもあったり、端末装置の機能であったりで、PPPというプロトコルが採用されたました。
(802.1xもありますが、当時はまだ規格化されてサービスに使える所には無かった事と、ユーザ毎にVLAN割り当てなどできますが、運用上、収容リソース面で厳しいのかもしれません。収容装置で数万、数十万という規模になりますが、VLANは4095程度となりその制約をカバーするよりPPPを選択する方が良いでしょう。VxLANがこなれてくればまた変わるのかもしれません)

カプセリングされたPPPプロトコルをBAS(NAS)と呼ばれる装置で終端しこの装置内にある、バーチャルルータという機能でPoinToPointの通信を確立し、各個人の通信をL3ルーティングさせます。
この接続の際、認証・認可・課金情報をRADIUSというプロトコルを用いてRADIUSサーバへ問い合わせを行い、許可されれば、L3ルーティングをしインターネットへつなげることができるようになります。

ですので、PPPプロトコルをEthenetに上に乗せて行う通信をPPPoEといいます。
その他、ATM(銀行のキャッシュ機じゃありません)の上に乗せるPPPoAとというのもあります。
(ATMは150Mbpsとなり、Ethernetより遅いのですが、帯域を保障する専用線サービスで、今でも活躍しています)

※多少偏見や誤植があるかもしれませんので、Wikipediaや、RFCで確認下さい！