【TCP/IP详解 卷一：协议】第二章：链路层

2.1 引言

链路层的三个目的：

• (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。地址解析协议：ARP。
• (3)为RARP模块发送RARP请求和接收RARP应答。逆地址解析协议：RARP。
  本章介绍了以太网协议，SLIP协议，PPP协议(现在常用)，以及loopback等协议。

2.2.1 以太网和IEEE802封装

以太网

以太网是指数字设备公司和英特尔公司和Xerox公司在1982年联合发布的一个标准。采用CSMA/CD的媒体接入方法。

IEEE(电子电气工程师协会)802标准集

• (1)802.3：针对整个CSMA/CD网络。
• (2)802.4：针对令牌总线网络。
• (3)802.5：针对令牌环网络。
  上述三者的共同特性由802.2标准定义。那就是802网络共有的逻辑链路控制(LLC)：logic link control
  但是802.2和802.3定义了一个与以太网不同的帧格式。

IP数据报的封装

在TCP/IP世界中，以太网IP数据报的封装是在RFC894定义的。
IEEE 802网络的IP数据报封装是在RFC1042中定义的。

主机需求RFC 要求每台Internet主机都与10Mb/s的以太网电缆相连接

• (1)必须能发送和接收RFC894(以太网)封装格式的分组(Rocket)。
• (2)应该能接收与RFC894混合的RFC1042(IEEE802)封装格式的分组。
• (3)也许能够发送采用RFC1042格式封装的分组，如果主机能同时发送两种类型的分组数据，那么发送的分组必须是能够设置的，并且默认条件下必须是RFC894分组。
  可见，RFC1042(IEEE802)处于一个配角的角色。

2.2.2 RFC894与RFC1042定义的两种帧格式

具体详见教材P16-17。
这里提交了CRC字段：CRC字段用于帧内后续字节差错的循环冗余校验(检验和)。

2.4 SLIP：串行线路上对IP数据报进行封装的简单形式

规则：

• (1)IP数据报以一个称作END(0xc0)的特殊字符开始和结束。
• (2)如果IP报文内有某个字符为END，那么就要连续传输两个字节0xdb(SLIP的ESC字符，但与ASCLL码的ESC字符不同(0x1b))和0xdc来取代它。
• (3)如果IP报文内某个字符为ESC，那么就需要连续传输两个字节0xdb和0xdd来取代它。
  总之一句话，就是IP数据报的开头结尾均为END字符，IP报文内如果出现END或者ESC需要使用转义字符。

缺陷：

• (1)每一端必须知道对方的IP地址。没有办法把本端的IP地址通知给另一端。
• (2)数据帧中没有类型字段，如果一条串行线路使用了SLIP协议，就没有办法同时使用其他协议。
• (3)SLIP没有在数据帧中加上检验和。如果数据报文发生错误，则只能通过上层协议来发现(或者使用新型调制解调器，可以检测并纠正错误报文)。这样上层协议提供的CRC就非常重要了。

PPP协议使用了三个额外的字节(大部分情况下)解决了这些问题。

2.6 PPP点对点协议

PPP也类似SLIP处理IP数据报的方式，每一帧都以标志字符0x7e开始和结束。在数据报文内容中如果遇到了0x7e需要进行转义。
PPP增加了三个额外的字节，1个字节留给协议字段，另外两个字节留给了CRC字段使用。这三个字节解决了SLIP协议中的缺陷。

PPP协议的优点

• (1)PPP支持在单根串行线路上运行多种协议，不只是IP协议。
• (2)每一帧都有循环冗余校验。
• (3)通信双方可以进行IP地址的动态协商。
• (4)对TCP，IP报文首部进行压缩。
• (5)Link Control Protocol 链路控制协议可以对多个数据链路选项进行设置。。
  关于第四点：减少每一帧的字节数可以降低应用程序的交互时延。

2.7 环回接口 loopback

• (1)传给环回地址（一般是127.0.0.1）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报复制一份传给环回接口，然后送到以太网上。这是因为 广播传送和多播 传送的定义包含主机本身。
• (3)任何传给该主机IP地址的数据均送到环回接口。

Linux Terminal

键入 ifconfig -a:

其中，eth0就是以太网接口，而lo则是loopback接口。这也说明这个主机在网络链路层上至少支持loopback协议和以太网协议。

可以用netstat来打印出MTU的结果，键入netstat -in

就可以观察到eth0的MTU是1500。而lo（环回接口）的MTU则是65536。

参考链接：TCP/IP详解学习笔记(2)-数据链路层

2016/7/20