TCP/IP详解读书笔记：链路层

在TCP/IP协议族中，链路层主要有三个目的：

1）为IP模块发送和接受IP数据报；

2）为ARP模块发送ARP请求和接受ARP应答；

3）为RARP模块发送RARP请求和接受RARP应答；

以太网和IEEE 802封装

以太网是1982年公布的一个标准，是当今TCP/IP采用的主要的局域网技术，它采用一种称为CSMA/CD的媒体接入方法，意思是带冲突检测的载波侦听多路接入，它的速率是10Mb/s，地址为48bit。

还有一个标准是IEEE 802标准。它和以太网的帧格式不同。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标准定义，这就是802网络共有的逻辑链路控制（LLC）。

在TCP/IP中，以太网的IP数据报的封装是在RFC 894中定义的，IEEE 802的封装是在RFC 1024中定义的。

最常使用的封装格式是RFC 894定义的格式。下图是两种不同的封装格式。

上图中，第一个封装格式是802标准的，第二个是以太网格式的。

从上图可以看出，两种帧格式都采用48bit的目的地址和源地址，存放的是硬件地址。ARP和RARP协议会对32位IP地址和48位的硬件地址进行映射。

802接下来的是长度字段，指的是后续数据的长度，不包括CRC。而以太网接下来的类型字段定义了后续数据的类型。

以太网帧格式比较简单，接下来就是数据了。而802帧格式接下来是3个802.2的LLC和5字节的 SNAP（子网接入协议），其中，目的服务访问点（DSAP）和源服务访问点（SSAP）值都为0xaa，Ctrl字段值为3，随后的3个字节org code都为0，再接下来就是类型字段。

802.3规定数据部分至少为38字节，以太网则要求是46字节，如有不足的情况，就要填充字节。

SLIP：串行线路IP

这是一种在串行线路上对IP数据报进行封装的简单形式。

开始处和结束处传一个END（0xc0）的特殊字符。

如果报文中某个字符为END，那么就了连续传输两个字节0xdb和0xdc来取代。0xdb被称为SLIP的ESC字符。

如果报文中某个字符为ESC字符，那么就连续传输两个字节0xdb和0xdd。

值得一提的是，这是一个老的工业标准，目前已被PPP协议取代。

压缩的SLIP

为了传输一个字节需要20个字节的IP首部和20个字节的TCP首部。CSLIP一般能把这40个字节压缩到3到5个字节。

PPP：点对点协议

格式如上图，不再赘述。

环回接口

环回接口允许在同一台机器上的服务器程序和客户端程序通过TCP/IP进行通信。

最大传输单元MTU

也就是对数据帧的长度的限制，比如以太网的是1500字节。

当两个主机间的通信需要经过多个网络，那么其中最小的MTU称为路径MTU。

串行线路吞吐量计算