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用語辞典・IPv6・接続方式

PPPoE

PPPoEとは

PPPoEは、PPPのポイントツーポイント通信をEthernetフレームで運び、アクセス回線上に論理セッションを作る方式です。正式名称はPoint-to-Point Protocol over Ethernet（ポイント・トゥー・ポイント・プロトコル・オーバー・イーサネット）です。

家庭側ルーターなどのhost（ホスト）が、事業者側のAccess Concentrator（アクセス・コンセントレーター／集線装置）を探索し、選んだ相手とのセッションIDを得てからPPPの設定へ進みます。

PPPoEはIPv4そのものではありません。PPPセッションの上でIPv4もIPv6も構成でき、どちらを提供するかは回線・ISPのサービス設計で決まります。

接続相手を探索してセッションを作り、その中でPPPを設定する探索、リンク確立、認証、IP設定、フレーム収容を順に行う
家庭ルーターとアクセスコンセントレーターが四段階のPPPoE Discoveryを行い、PPPセッション内でリンク設定、認証、IPv4とIPv6の設定を行い、ヘッダー分だけIPペイロードが小さくなる図解
図1上段はセッションを見つけるDiscovery、中央は確立後のPPP、下段はEthernetフレーム内のオーバーヘッドです。複数契約者のセッションは事業者設備へ収容されます。

Discoveryの四段階で相手とセッションIDを決める

探索はブロードキャストから始まり、選んだ相手との確認へ進むDiscovery段階と、確立後のSession段階を分ける
  1. PADI
    Initiation

    ホストが利用可能なアクセスコンセントレーターを広く探す

  2. PADO
    Offer

    応答可能な装置が自分の名前やサービス情報を返す

  3. PADR
    要求

    ホストが一つの応答先を選び、セッション確立を要求する

  4. PADS
    Session-confirmation

    装置が一意なセッションIDを割り当て、Session段階へ移る

図2終了時にはPADTでセッションを解放できます。セッションIDは同じEthernet区間上で両端を識別する値で、IPアドレスではありません。

セッション内では、PPPの順序で設定する

まずLCP（Link Control Protocol／リンク・コントロール・プロトコル）で最大受信単位やリンク品質などを交渉します。次にPAPやCHAPなど、ISPが指定する方法で利用者認証を行います。

その後、IPv4にはIPCP、IPv6にはIPv6CPというNCP（Network Control Protocol／ネットワーク・コントロール・プロトコル）を使います。IPv6CPは主にインターフェース識別子などを設定し、グローバルプレフィックスはRAやDHCPv6-PDなど別の仕組みで得ます。

ヘッダー分だけ、IPパケットへ使える大きさが減る

標準的な1500オクテットEthernetペイロードでは、PPPoEヘッダー6オクテットとPPP Protocol ID 2オクテットを差し引き、IP MTUが1492になる構成が一般的です。RFC 4638の拡張と大きなEthernetフレームを両端が扱える場合は、1500オクテットIP MTUも実現できます。

したがって「PPPoEは必ず1492」と固定値にせず、ルーターWAN設定と実際の経路を確認します。MTUやMSS調整が合わないと、断片化できない通信や大きな応答だけが止まることがあります。

設備の収容構造と速度は、プロトコル名だけでは決まらない

多数のPPPoEセッションを終端する装置や、その先の接続帯域が混雑すると性能が低下します。国内光回線でPPPoE方式の混雑が話題になるのは、この収容・網間接続の設計と利用集中が関係します。

しかしPPPoEそのものが常に低速という意味ではありません。設備容量、事業者設計、回線品質、宅内機器が十分なら性能は異なります。IPoEとの比較は、同条件で測った実効値と経路構成で判断します。

仕様の確認資料：RFC 2516「A Method for Transmitting PPP Over Ethernet」、RFC 1661「The Point-to-Point Protocol」、RFC 4638「Accommodating a Maximum Transit Unit of 1500 in PPPoE」

関連用語

プロトコルIPv4IPv6MTUIPoEIPv4 over IPv6