【TCP/IP详解卷1：协议】第二章 链路层

2.1 引言

链路层的三个主要目的：

1. 为IP模块发送和接收IP数据报。
2. 为ARP模块发送ARP请求和接收ARP应答。
3. 为RARP发送RARP请求和接收RARP应答。

本章介绍：

1. 连个串行接口链路层协议（SLIP和PPP）。
2. 环回（loopback）驱动程序。
3. MTU（最大传输单元）

2.2 以太网和IEEE 802封装

以太网：

1. 一个已公布的标准。
2. TCP/IP采用的主要局域网技术。
3. 采用CSMA/CD（带冲突检测的载波侦听多路接入）媒体接入方法。
4. 速率10Mb/s，地址为48bit。

802标准封装格式与以太网标准封装格式的比较：

在802标准中，帧从左往右依次为：

• 目的地址和源地址（一般都为48bit（6字节），即硬件地址）
• 长度字段（占2个字节，代表后续数据的字节长度，不包括CRC检验码）
• DSAP（占1字节，目的服务访问点）
• SSAP（占1字节，源服务访问点）
• ctrl（占1字节）
• org code（占3字节）
• 类型字段（占2个字节）
• 数据字段（占38~1492个字节）
• CRC（占4个字节，帧检验序列）

在以太网标准中，帧从左往右依次为：

• 目的地址和源地址（一般都为48bit（6字节），即硬件地址）
• 类型字段（占2个字节）
• 数据字段（占38~1492个字节）
• CRC（占4个字节，帧检验序列）

2.3 SLIP：串行线路IP

SLIP（Serial Line IP）定义的帧格式：

1. 首尾各有一个END（0xc0）字符。
2. 报文中间的END字符用0xdb、0xdc取代，0xdb又称为ESC字符但不同于ASCII的ESC（0x1b）字符。
3. 报文中间的ESC（0xdb）字符用0xdb和0xdd取代。

缺陷：

1. 两端必须知道对方的IP地址。
2. 没有类型字段，无法与其他帧区别开来，所以只能单独用于一条串行线路。
3. 没有校验和，只能通过上层协议或其他方法检测纠错报文。

CSLIP（压缩SLIP）：

• 将SLIP线路上TCP分组交换时用到的40个字节的TCP/IP首部压缩至3或5个字节，并在每一端维持多达16个TCP连接。

2.4 PPP：点对点协议

数据帧格式：

从左往右依次为：

• 开始标志字段（占1个字节，固定为0x7e）
• 地址字段（占1个字节，固定为0xff）
• 控制字段（占1个字节，固定为0x03）
• 协议字段（占2个字节，类似于以太网中的类型字段）
• 信息字段（占最多1500个字节，类似于数据字段）
• CRC字段（占2个字节，帧检验序列）
• 结束表示字段（占1个字节，固定为0x7e）

注：与SLIP类似的，当帧中间部分出现标志字段0x7e，则用0x7d、0x5e取代，当遇到字符0x7d时，用0x7d、0x5d代替。

优点：

1. 因为有协议字段，所以可在单根串行线路上运行多种协议。
2. 每一帧都有循环冗余检验
3. 通信双方可进行IP地址的动态协商

2.5 环回接口

用途：允许运行在同一台主机上的客户程序和服务器程序通过TCP/IP进行通信，大多数系统的环回IP地址为127.0.0.1，称为localhost。

简单过程：

1. 传给环回地址的任何数据均作为IP输入
2. 传给广播地址或多播地址的数据复制一份传给环回接口
3. 传给该主机IP地址的数据传给环回接口

2.6 最大传输单元MTU

当数据报的长度比链路层MTU大时，需要进行分片处理，将数据报分成若干片小于MTU的数据报再进行传输。

几种常见的最大传输单元：

2.7 路径MTU

• 两台通信主机路径中的最小MTU称为路径MTU。
• 路径MTU不一定是个常数。
• 路径MTU在两个方向上不一定是一致的。

（完）