PPP·LCP·PAP/CHAP와 네트워크 계층 협상
Serial 링크의 캡슐화부터 LCP 옵션, PAP·CHAP 인증, IPCP 개방까지 원본 설정과 패킷을 연결하고, 각 단계의 실패 원인을 구분합니다.
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이 노트에서 설명할 수 있게 되는 것
- PPP 프레임과 LCP 옵션 협상·인증·NCP의 순서를 설명한다.
- PAP의 제출 계정과 CHAP의 Challenge·Response를 원본 캡처에서 구분한다.
- LCP·인증·IPCP 중 어느 단계에서 연결이 멈췄는지 로그로 판단한다.
01PPP 링크가 해결하는 문제
- 의 목적()는 두 피어 사이의 링크에서 여러 네트워크 계층 프로토콜을 실어 나르는 규격이다. 링크를 설정하는 , 필요한 경우의 인증, · 등 상위 프로토콜별 를 분리한다.
- 의 학습과 과정을 Serial 링크에 그대로 적용하는 방식이 아니다.
- 양끝 캡슐화수업에서는 Cisco Serial 인터페이스의 기본 HDLC 계열 캡슐화를 로 바꾸었다. 양쪽의 encapsulation이 다르면 물리 신호가 있어도 올바른 링크 계층 대화가 성립하지 않는다.
- 는 직렬번호를 IP 주소에 대응시키는 방식이 아니다.
- Point-to-Point에서는 연결 상대가 하나이고, Protocol 필드로 위에 실은 데이터 종류를 구분한다.
02기본 프레임의 필드와 역할
- 기본 필드일반적인 HDLC-like 프레이밍은 Flag, Address, Control, Protocol, Information, FCS로 설명한다. 기본 Address 0xff와 Control 0x03은 의 송수신 가 아니다.
- 양끝 피어 주소를 여기에 개별 할당하는 것으로 이해하지 않는다.
- Protocol 필드는 인지 인증인지 IP 데이터인지 결정한다.
- 투명 전송·압축Flag와 같은 비트·바이트 패턴이 데이터 속에 나타나도 프레임 경계로 오인하지 않도록 링크 방식에 맞는 투명화 처리를 한다. FCS는 전송 오류 검출이며 암호학적 무결성 인증이 아니다.
- 옵션 협상으로 일부 필드가 압축될 수 있고, 캡처 지점에 따라 물리 프레이밍 필드가 표시되지 않을 수 있다.
| 필드/값 | 기본 의미 | 해석 |
|---|---|---|
| Flag 0x7e | 프레임 경계 | 비트/바이트 stuffing과 연결 |
| Address 0xff / Control 0x03 | 기본 HDLC-like 필드 | 개별 가 아님 |
| Protocol 0xc021 | 링크 옵션 협상 | |
| 0xc023 / 0xc223 | / | 인증 메시지 |
| 0x8021 / 0x8057 | / | 네트워크 계층 제어 |
| 0x0021 / 0x0057 | / 데이터 | 개방 후 사용자 패킷 |
03비동기 PPP의 바이트 이스케이프와 FCS 순서
- 프레임 구분비동기 HDLC형 는 Flag 0x7e로 프레임 경계를 표시한다. 데이터 안에도 같은 바이트가 나타날 수 있으므로 그대로 전송하면 경계와 구별할 수 없다.
- Control Escape이스케이프가 필요한 바이트 앞에 0x7d를 붙이고 원래 바이트에 0x20을 XOR한다. 따라서 데이터 0x7e는 7d 5e, 데이터 0x7d는 7d 5d로 전송된다.
- ACCM의 역할Async-Control-Character-Map은 추가로 처리할 제어 문자 집합과 관련된다. 모든 링크가 동일한 직렬 바이트 이스케이프를 쓰는 것은 아니므로 비동기·동기·다른 캡슐화를 구분한다.
- 송신 순서송신자는 원래 프레임 내용으로 FCS를 만든 다음 필요한 바이트를 이스케이프한다. Flag와 전송 중 삽입한 Escape를 원래 프레임 데이터처럼 FCS에 포함하지 않는다.
- 수신 순서수신자는 경계를 찾고 Escape 처리를 되돌린 뒤 FCS를 검증한다. 원시 시리얼 캡처 길이가 해석기의 복원된 프레임 길이보다 큰 것은 정상일 수 있다.
04LCP 양방향 옵션 협상의 순서
- 자신이 수신할 수 있는 Information 필드의 크기를 알리는 옵션이다.
- -Protocol상대에게 요구하는 인증 방법을 정한다. 로 방법을 합의한 뒤 실제 · 등의 인증을 수행한다.
- Magic-Number루프된 링크를 탐지하는 데 사용하는 값이다. 비밀키나 장비 인증서가 아니다.
- 생존·종료는 필요하면 Echo로 생존을 확인하고 Terminate로 종료를 알린다. REQsent 출력은 요청했지만 협상이 아직 완료되지 않았다는 단서다.
- 각 피어의 요청링크가 준비되면 양쪽이 로 요구하는 옵션을 보낸다.
- Ack·Nak·Reject 판정수용하면 , 값 변경을 요구하면 , 받아들이지 않는 옵션이면 로 답한다. Ack는 요청 내용과 대응해야 한다.
- 요청 수정·재교환Nak·Reject를 받은 피어는 필요한 옵션을 바꿔 다시 요청할 수 있다. 한 방향의 Ack만으로 전체 협상이 끝나지 않는다.
- 양방향 서로의 요구 조건을 처리하여 가 에 도달한다. 이후 합의한 인증 및 네트워크 계층 협상으로 진행한다.
PPP 링크에서 CHAP 인증과 IP 사용 준비를 구분하기
Serial 링크의 상태와 로그를 대조하여 회선 설정·인증·네트워크 계층 준비를 순서대로 확인한다.
실습 구성과 전제
- R3와 R4의 Serial1/0을 연결하고 양쪽에 캡슐화를 설정하는 실습이다.
- 양쪽에 상대 이름을 인식할 인증 정보가 준비되어 있어야 한다. 예시에는 인증 비밀값을 넣지 않는다.
양단 캡슐화와 LCP부터 맞춘다
- 한쪽이 HDLC이고 다른 쪽이 이면 물리적으로 연결되어도 정상적인 협상이 성립하지 않는다. 양단에서 encapsulation 를 맞추고 인터페이스 상태를 확인한다.
- 화면에는 up/up, Encapsulation , Open이 보인다. 이 부분만으로 다른 네트워크까지 이 완성되었다고 판단할 수는 없다.
textinterface Serial1/0 encapsulation ppp no shutdown end show interfaces Serial1/0실습 흐름을 재구성한 명령 예시. 장치·인터페이스 이름은 구성에 맞춰 사용한다.
원본 크기로 보기 ↗- Serial1/0 is up, line protocol is up으로 표시된다.
- Encapsulation PPP, LCP Open이 보이며 IPv4 주소와 MTU 1500도 함께 나온다.
확인 기준먼저 양단의 · 상태가 맞는지 본다. 가 열리지 않았다면 IP 경로를 추가하기 전에 회선과 캡슐화를 확인한다.
Challenge·Response·Success를 방향별로 읽는다
- 양방향 인증에서는 각 장비가 독립적으로 를 보내므로 두 교환이 섞인다. 로그의 O는 송신, I는 수신이며 id로 같은 인증 교환을 연결한다.
- 화면은 송신 id 9와 수신 id 9, 수신 id 3과 송신 id 3을 보여 준다. 비밀값 자체가 전송되는 와 달리 은 에 대한 응답을 검증한다.
textinterface Serial1/0 ppp authentication chap end show interfaces Serial1/0 show logging상대 이름과 인증 정보가 먼저 구성되었다는 조건의 명령이다. 화면은 기존 실습 로그이며 추가 debug 실행을 요구하지 않는다.
원본 크기로 보기 ↗- O CHALLENGE id 9와 I RESPONSE id 9가 보인다.
- I CHALLENGE id 3·O RESPONSE id 3·I SUCCESS id 3 및 O SUCCESS id 9가 함께 기록되어 있다.
확인 기준한 방향의 Success만 보지 말고 요구한 양방향 인증이 모두 완료되는지 확인한다. 성공은 데이터 암호화 성공이라는 뜻이 아니다.
인증 뒤 NCP와 실제 IP 전달을 검증한다
- 의 링크 확립과 선택적 인증이 끝나면 는 같은 를 통해 준비된다. 로그의 AUTHOR 요청은 과정의 증거이지 Open 자체를 대신하는 표시는 아니다.
- 확장된 인터페이스 출력에서 상태를 확인하고 같은 링크의 상대 주소로 ping한 뒤 원격 경로를 확인한다. 실패 시 인증 실패와 경로·반환 경로 문제를 분리한다.
textshow interfaces Serial1/0 show ip interface brief show ip route실습 흐름을 재구성한 명령 예시. 장치·인터페이스 이름은 구성에 맞춰 사용한다.
확인 기준현재 캡처에는 IP ping의 최종 성공 횟수가 없다. 와 성공 범위를 넘어서 종단 통신 성공을 주장하지 않는다.
실습에서 확인한 동작 원리
- 상태는 → 선택적 인증 → → 실제 패킷 전달로 나누어 확인한다.
- 은 인증이며 사용자 데이터의 기밀성을 자동 제공하지 않는다.
설정·출력 추가로 확인하기 29장
아래 화면을 펼쳐 위 실습의 설정값, 명령과 확인 기준을 비교해 보세요. 각 묶음은 별도 실습 기록입니다.
실습 화면 묶음 01 1장
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실습 화면 묶음 02 3장
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실습 화면 묶음 03 2장
원본 크기로 보기 ↗- 수업 원본 자료 · PAP·CHAP의 인증 메시지 차이를 관찰하는 실습.
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실습 화면 묶음 04 14장
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원본 크기로 보기 ↗- 「실습 1 (PAP) → 문제 id/pw 가 패킷에 노출」 문맥에 삽입된 원본 실습·개념 참고 화면이다. PPP·LCP·PAP/CHAP와 네트워크 계층 협상 학습 내용과 함께 당시 구성·설정·관찰 결과를 비교할 수 있다.
실습 화면 묶음 05 1장
원본 크기로 보기 ↗- 학습 원본 · PPP 링크와 인증 패킷의 해당 절에 수록된 화면·도식이다.
실습 화면 묶음 06 1장
원본 크기로 보기 ↗- 학습 원본 · PPP 링크와 인증 패킷의 해당 절에 수록된 화면·도식이다.
실습 화면 묶음 07 4장
원본 크기로 보기 ↗- 「그냥 serial line 연결」 문맥에 삽입된 원본 명령·상태 출력이다. PPP·LCP·PAP/CHAP와 네트워크 계층 협상 학습 내용과 함께 당시 구성·설정·관찰 결과를 비교할 수 있다.
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원본 크기로 보기 ↗- 「그냥 serial line 연결」 문맥에 삽입된 원본 실습·개념 참고 화면이다. PPP·LCP·PAP/CHAP와 네트워크 계층 협상 학습 내용과 함께 당시 구성·설정·관찰 결과를 비교할 수 있다.
원본 크기로 보기 ↗- 「그냥 serial line 연결」 문맥에 삽입된 원본 실습·개념 참고 화면이다. PPP·LCP·PAP/CHAP와 네트워크 계층 협상 학습 내용과 함께 당시 구성·설정·관찰 결과를 비교할 수 있다.
실습 화면 묶음 08 1장
원본 크기로 보기 ↗- 「그냥 serial line 연결」 문맥에 삽입된 원본 실습·개념 참고 화면이다. PPP·LCP·PAP/CHAP와 네트워크 계층 협상 학습 내용과 함께 당시 구성·설정·관찰 결과를 비교할 수 있다.
실습 화면 묶음 09 1장
원본 크기로 보기 ↗- 문서 문맥에 삽입된 원본 실습·개념 참고 화면이다. PPP·LCP·PAP/CHAP와 네트워크 계층 협상 학습 내용과 함께 당시 구성·설정·관찰 결과를 비교할 수 있다.
실습 화면 묶음 10 1장
원본 크기로 보기 ↗- 「팀 실습」 문맥에 삽입된 원본 실습·개념 참고 화면이다. PPP·LCP·PAP/CHAP와 네트워크 계층 협상 학습 내용과 함께 당시 구성·설정·관찰 결과를 비교할 수 있다.
동작·명령 참고 문서
05LCP Configure-Request의 옵션 길이와 Ack 판독
- 가상 협상 요청Code=1, Identifier=7이며 =1500과 -MD5 인증을 요청하는 역사적 형식 해석 예다. 인증 알고리즘 선택을 운영 환경에 권장하는 예시는 아니다.
- 옵션 인코딩 옵션은 Type=1, Length=4, 값 1500=0x05dc이므로 01 04 05 dc다. Length는 값만의 2바이트가 아니라 Type·Length를 포함한 옵션 전체 크기다.
- 인증 옵션 인코딩인증 옵션은 Type=3, Length=5, Protocol=0xc223, Algorithm=5이므로 03 05 c2 23 05다. 앞의 와 합친 옵션은 9바이트다.
- 전체 길이Code·ID·Length의 4바이트를 더하면 Length=13=0x000d다. 내용은 01 07 00 0d 01 04 05 dc 03 05 c2 23 05이며 Protocol·FCS·Flag는 이 13에 포함하지 않는다.
- Ack와 Nak 구분Ack는 Code만 2로 바꾸고 Identifier와 옵션 내용을 정확히 일치시켜야 한다. 를 1492로 바꿔 제안한다면 원래 요청의 Ack가 아니라 Nak이며 송신자가 새 Request로 협상을 이어간다.
06PAP: 전송하는 이름과 검증하는 계정을 맞추기
- 요청·응답에서는 인증받는 피어가 Peer-ID와 Password를 포함한 를 보내고, 검증자가 Ack 또는 Nak로 결과를 돌려준다. 요청과 응답의 두 메시지가 자동으로 상호 인증을 뜻하지는 않는다.
- 양쪽 인증이 필요하면 각각 상대를 검증하도록 구성한다.
- Sent username sent-username은 자신이 상대에게 제출할 이름이다. 검증자 쪽의 로컬 사용자 데이터베이스에 그 이름과 대응하는 비밀이 있어야 한다.
- 라우터 호스트명과 제출 이름이 반드시 같아야 하는 것은 아니지만, 이름을 바꾸면 반대편의 조회 기준도 맞춰야 한다.
- 는 자격 증명을 숨겨 주지 않으며 인증 성공이 이후 데이터 암호화를 의미하지 않는다.
! R1: 교육용 이름 R1로 자신을 제출
interface Serial1/0
encapsulation ppp
ppp pap sent-username R1 password <LAB_SECRET>
! R2: 상대 R1의 제출 정보를 검증
username R1 password <LAB_SECRET>
interface Serial1/0
encapsulation ppp
ppp authentication pap단방향 인증 관계를 이해하는 구성 조각이다. 실제 비밀 대신 자리표시자를 사용했으며 주소·회선·반대 방향 인증은 별도 설정이다. 원문의 오기는 로 정정했다.
07CHAP: Challenge·Response·Success가 의미하는 것
- MD5- 계산전통적인 MD5-는 Identifier·Secret·를 이 순서로 결합해 MD5를 적용한다. Password 자체를 보내는 와 구분한다.
- Name과 계정인증받는 피어의 Name은 검증자의 계정 선택 단서다. hostname으로 제시 이름을 바꾸면 상대 username과 대응시켜야 한다.
- 재전송·암호화 한계가 바뀌면 같은 비밀이라도 응답이 달라진다. 약한 비밀의 오프라인 추측까지 막지 않으며 사용자 데이터를 암호화하지도 않는다.
- 양방향 인증양방향으로 요구하면 각 검증자의 와 상대 를 별도의 인증 흐름으로 추적한다.
- 검증자가 Identifier와 를 피어에게 보낸다.
- 피어가 공유 비밀과 받은 값으로 응답을 계산해 돌려준다.
- 비교와 결과검증자가 저장한 비밀로 같은 계산을 하여 비교한다. 결과에 따라 Success 또는 Failure를 알려 인증의 성공 여부를 결정한다.
PAP 두 메시지와 CHAP의 양방향 인증 캡처
원본 크기로 보기 ↗이 자료에서 읽어낼 것
- 위쪽에서 Authenticate-Request 뒤 Authenticate-Ack를 확인한다. PAP는 인증 데이터를 전송하며 여기에서 IPv4 Source/Destination이 N/A인 것을 IP 주소 오류로 읽지 않는다. PPP 제어 메시지이다.
- 아래쪽에 Challenge 두 개, Response 두 개, Success 두 개가 보인다. 양쪽에서 서로를 인증했기 때문에 각 방향의 3단계 인증이 겹쳐 나타난다. CHAP 자체를 고정된 6단계로 외우지 않는다.
- 선택한 PAP 프레임의 Protocol 값 c0 23과 CHAP 프레임의 c2 23을 읽으면 PPP 페이로드 종류를 구분할 수 있다. 이 화면의 길이에는 캡처 방식에 따라 물리 링크의 Flag/FCS가 포함되지 않을 수 있다.
- 인증 성공만 보이며 이후 IPCP Open과 실제 사용자 데이터 전달은 이 캡처에서 별도로 확인해야 한다.
08IPCP·IPv6CP: 인증 뒤에도 필요한 단계
- 의 역할가 개방되고 요구한 인증이 성공하면 네트워크 프로토콜별 를 진행한다. 는 운용 매개변수를 협상하며 원격 접속 환경에서는 주소·관련 확장 옵션을 다룬다.
- 는 링크의 인터페이스 식별자 등 제어에 쓰며 전체 프리픽스 할당이나 을 모두 대신하지 않는다.
- 프로토콜별 하나의 링크에서 지원하는 의 상태는 서로 다를 수 있다. 와 / Success만 확인하고 ping까지 성공한다고 가정하면 안 된다.
- 가 개방되었는지, 부여한 주소와 상대 경로·이 맞는지까지 확인해야 실제 IP 패킷을 전달할 수 있다.
09디버그 로그를 순서대로 읽기
- 실습 디버그9월 30일 실습 출력에는 O , I , I , O , 양방향 SUCCESS, 관련 처리와 line protocol up이 이어진다. I/O는 로그를 찍은 라우터 기준의 수신/송신이다.
- 양쪽 호스트명이 바뀌어 보이면 출력 장비와 hostname 설정을 함께 봐야 한다.
- 실패 단계 협상 실패와 인증 실패, 인증 뒤 실패를 구분하면 무관한 주소나 경로를 먼저 바꾸지 않아도 된다.
- 실습 사례에서 겪은 encapsulation 누락과 / 오타도 별도 원인이며, “회선을 한 번 껐다 켜면 해결”이라는 보편 규칙으로 일반화하지 않는다.
show interfaces Serial1/0
show running-config interface Serial1/0
show ip interface brief
show ppp all관찰 명령 예시. 장비가 지원하는 명령을 확인한다. debug negotiation/은 많은 출력을 만들 수 있어 필요한 실습 구간에 한정해 읽는 도구이며 상시 수집 명령과 구분한다.
10VPDN·L2TP에서 PPP가 다시 나타나는 이유
- ·가상 인터페이스2월 2일 실습 예제에서는 원격 클라이언트의 세션을 로 운반하고, Virtual-Template 설정을 바탕으로 동적인 Virtual-Access 인터페이스를 만드는 실습을 포함한다.
- ip local pool은 주소 후보, peer default ip address pool은 피어 할당 정책, ip unnumbered는 다른 인터페이스 주소를 빌리는 설정이다.
- ·· 이후 내부 경로와 가 맞아야 서비스에 접근한다.
- 인증 계층 터널 인증, , 피어 인증은 서로 다른 계층이다. 하나를 설정했다고 나머지가 자동으로 완료되는 것이 아니다.
- 자체는 데이터 기밀성을 제공하지 않는다.
- no tunnel 은 터널 인증을 비활성화하는 선택이다.
- 터널 인증·· 보호를 각각 설계한다.
설명과 함께 보는 보조 도식
PPP의 단계별 개방
인증을 사용하는 IPv4 링크의 기본 흐름.
물리 연결
PPP 교환을 운반할 매체가 준비된다.
전체 단계를 한 번에 읽기
- 01
물리 연결
PPP 교환을 운반할 매체가 준비된다.
- 02
LCP Request
링크 옵션을 제안한다.
- 03
LCP 응답
수용 또는 조정·거절로 조건을 맞춘다.
- 04
인증 교환
선택한 PAP·CHAP 등의 조건을 확인한다.
- 05
IPCP 교환
IPv4 사용 조건을 협상한다.
- 06
IP 데이터
링크·네트워크 계층이 열린 후 데이터를 보낸다.
11PPP가 어느 협상 단계에서 멈췄는지 판독
- 를 보냈지만 유효한 Ack 교환이 완성되지 않은 상태다. 물리 링크, 상대 캡슐화, 옵션 거부·재협상 내용을 먼저 연결한다.
- Ack-Sent상대 요청에는 Ack를 보냈지만 내 요청에 대한 Ack를 아직 받지 못한 상태다. 한 방향 설정만 수용된 상황과 양방향 를 구분한다.
- 인증 단계 실패가 여도 요구된 인증에 실패하면 네트워크 계층 설정으로 진행하지 못한다. 인증 요청 방향·계정 식별·지원 방식이 맞는지 분석하되 실제 비밀값을 로그 설명에 복제하지 않는다.
- 만 미완료인증 성공 이후 가 에 남으면 IP 주소 등 네트워크 계층 옵션 협상을 조사한다. 링크의 인증 성공이 주소·경로까지 완성했다는 뜻은 아니다.
- 프로토콜별 독립성용 와 용 는 별도 다. 하나가 라는 출력만으로 다른 IP 버전의 네트워크 계층 준비까지 완료됐다고 해석하지 않는다.
이해했는지 확인하기
- 물리 상태와 링크 프로토콜 상태를 따로 확인했는가?
- LCP, 인증, NCP 중 어느 단계에서 진행이 멈췄는가?
- 인증 성공 후에도 왕복 IP 경로가 준비되어 있는가?