TCP/IP详解(协议)笔记2——链路层

1、链路层的三个作用

(1)为IP模块发送和接收IP数据；

(2)为ARP模块发送ARP请求和接收ARP应答；

(3)为RARP模块发送RARP请求和接收RARP应答；

这里我们主要介绍以太网链路层协议、两个串行接口链路层协议（SLIP和PPP）和环回（loopback）驱动程序。

2、以太网协议

以太网是一个标准，它是当今TCP/IP采用的主要的局域网技术。它采用CSMA/CD（带冲突检测的载波侦听多路接入）技术。主机需求RFC要求每台Internet

主机都与一个10Mb/s的以太网电缆相连接：

(1)必须能发送和接收采用RFC894（以太网）封装格式的分组；

(2)应该能接收与RFC 894混合的RFC 1042（IEEE 802）封装格式的分组；

(3)也许能够发送采用RFC 1042格式封装的分组；

可见最长用的封装格式是RFC 894定义的格式。这两种帧格式都采用6个字节的目的地址和源地址，这个地址就是我们一般所说的硬件地址。ARP（地址解析协议）和RARP（逆地址解析协议）对4个字节的IP地址和6个字节的硬件地址进行映射。这两种帧的最后面还有4个字节的CRC（循环冗余检验）。

3、SLIP(串行线路IP)与压缩的SLIP

SLIP适用于RS-232串行端口和高速调制解调器接入Internet。

SLIP帧格式描述：

(1)IP数据报以END（0xc0）的特殊字符结束，同时现在大多数的数据报在开始处也传一个END字符，用于正确传输。

(2)如果IP报文中某个字符为END，那么就要连续传输两个字节0xdb和0xdc来取代它，0xdb被称作SLIP的ESC字符。

(3)当IP报文中某个字符为SLIP的ESC字符时，就要连续传输两个字符0xdb和0xdd来取代它。

SLIP的一些缺陷：

(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，如果一条串行线路用于SLIP，那么它不能同时使用其他协议。

(2)SLIP没有在数据帧中加入检验和，因此错误只能通过上层协议来发现。

CSLIP（压缩SLIP）：

CSLIP能把20个字节的IP首部和20个字节的TCP首部压缩到3或5个字节，它能在CSLIP的每一端维持多达16个TCP连接，并且知道其中每个连接的首部中

的某些字段一般不会发生变化。

4、点对点协议（PPP）

点对点协议修改了SLIP协议中所有的缺陷，PPP相对于SLIP具有以下优点：

(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检验；

(3)通信双方可以进行IP地址的动态协商（使用IP网络控制协议）；

(4)与CSLIP相似，对TCP和IP报文首部进行压缩；

(5)链路控制协议可以对多个数据链路选项进行设置；

5 、环回接口

环回接口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。根据惯例，大多数系统把IP地址127.0.0.1（127.开头的IP地址都可以）

分配给这个端口，并命名为localhost，一个传给环回接口的IP数据报不能在任何网络上出现。环回接口处理IP数据报示意图如图1所示：

图1 环回接口IP数据报处理

这里有几个关键点说明一下：

(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，然后送到以太网上；

(3)任何传送给该主机IP地址的数据均送回环回接口；

6 、最大传输单元MTU与路径MTU

最大传输单元MTU：

以太网和802.3对数据帧的长度都有一个限制，其最大值分别为1500和1492字节，链路层的这个特性称为MTU。以以太网为例：MTU指的是封装的数据的

长度，不包括目的地址、源地址和类型这6+6+2=14个字节的内容，也不包括CSC。

路径MTU：

当两台主机之间的通信要通过多个网络时，那么每个网络的链路层就可能有不同的MTU，此时重要的不是两台主机所在的MTU值，而是两台通信主机路

径中的最小MTU，它被称为路径MTU。