《TCP/IP详解卷一:协议》数据链路层(一)

引言

        在TCP/IP协议族中,链路层主要有三个目的:
  • 为IP模块发送和接收IP数据报。
  • 为ARP模块发送ARP请求和接收ARP应答。
  • 为RARP发送RARP请求和接收RARP应答。 
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        TCP/IP支持多种不同的链路层协议,这取决于网络所使用的硬件。(以太网、令牌环网、FDDI、RS-232串行线路) 本章将详细讨论以太网链路层协议、两个串行接口链路层协议(SLIP和PPP),以及大多数实现都包含的环回(loopback)驱动程序。

以太网封装和IEEE 802封装

        以太网(Ethernet)指的是由Xerox公司创建并由Xerox、Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规范,是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。以太网络使用C SMA/CD(载波监听多路访问及冲突检测)技术,并以10Mb/S的速率运行在多种类型的电缆上。
        IEEE(电子电气工程师协会)802委员会公布了一个标准集。其中 802.3针对整个CSMA/CD网络,802.4针对令牌总线网络,802.5针对令牌环网络。这三者的共同特性由802.2标准来定义,即802网络共用的逻辑链路控制(LLC)。然而,802.2和802.3定义了一个与以太网不同的帧格式。(注意将以太网帧与802帧区分开来)
        在TCP/IP世界中,以太网IP数据报的封装在RFC 894中定义。IEEE 802网络的IP数据报封装在RFC 1042中定义。在主机需求RFC中要求每一台Internet主机都与一个10Mb/s的以太电缆连接:
  • 必须能发送和接收采用RFC 894(以太网)封装格式的分组。
  • 应该能接收与RFC 894混合的RFC 1042(IEEE 802)封装格式的分组。
  • 也许能够发送采用RFC 1042格式封装的分组。如果主机能同时发送这两种类型的分组数据,那么发送的分组必须是可以设置的,同时默认情况下必须是RFC 894分组。
        其中最常用的封装格式是RFC 894(以太网封装)定义的格式。
《TCP/IP详解卷一:协议》数据链路层(一)_第2张图片
         两种帧格式都采用48bit(6字节)的目的地址和源地址。这就是在本书中称为的硬件地址。ARP和RARP协议对32bit的IP地址和48bit的硬件地址进行映射(后续介绍)。接下来的2个字节在两种帧格式中互不相同。 在802标准定义的帧格式中,长度字段是指它后续数据的字节长度,但不包含CRC检验码。以太网的类型字段定义了后续数据的类型。幸运的是,802定义的有效长度值与以太网的有效类型值无一相同。这样,就可以对两种帧格式进行区分。同时,802标准定义的帧定义中,类型字段由后续的子网接入协议(SNAP, Sub-network Access Protocol)给出。
        从上图可知,无论是以太网封装格式,还是IEEE 802 封装格式,在数据链路层中传递的数据类型主要有三种:IP数据报、ARP请求/应答、RARP请求/应答。
        在以太网帧格式中,类型字段之后即为数据。而在802帧格式中,跟随在其后的为3字节的802.2LLC和5个字节的SNAP。其中目的服务访问点( Destination Service Access Point)和源服务访问点(Source Service Access Point)即后面控制字段、orgcode的值都为固定值(如图所示)。CRC字段用于帧内后续字节差错的循环冗余检验(也被称为FCS)(后续介绍)。
        802.3标准定义的帧和以太网的帧都有最小长度要求。802.3规定数据部分长度至少为38字节,而对于以太网帧,则最少要求46字节长度的数据部分。为了保证这一点,可能需要在必要时插入填充字节。(后续介绍)
        

尾部封装

        描述了另一种用于以太网的封装格式,称为尾部封装。 它通过调整IP数据报中字段的次序来提高性能。将(IP首部和TCP首部)它们移到尾部(在CRC之前),这样当把数据复制到内核时,就可以把数据帧中的数据部分映射到一个硬件页面,节约内存到内存的复制过程( 因为TCP数据报的长度为512字节的整数倍,正好可以用内核中的页表来处理 )。但现在尾部封装已经遭到反对。这里仅仅介绍尾部封装而不讨论它。

待续,,,,,,

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