TCP/IP协议族之链路层（二）

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TCP/IP协议族之链路层（二）

链路层是最底层协议，主要有三个目的：
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
3. 为RARP发送RARP请求和接收RARP应答。

TCP/IP支持多种不同的链路层协议，这取决于硬件。如：以太网、令牌环网、FDDI（光纤分布式数据接口）及RS232串行线路等。

以太网链路层协议

以太网这个术语一般指数字设备公司（Digital Equipment Corp.）、英特尔公司（Intel Corp.）和Xerox公司在1982年联合公布的一个标准，是当今TCP/IP采用的主要局域网技术，采用一种称作CSMA/CD的媒体接入方法，其意思是带冲突检测的载波侦听多路接入（Carrier Sense， Multiple Access with Collision Detection），速率为10Mb/s,地址为48bit。

串行接口链路协议（SLIP: Serial Line IP 和PPP： Point to Point Protocol）

SLIP协议定义的帧格式

	1. IP数据报以一个称作END（0xc0）的结束字符结束。同时，为了防止数据报到来之前的线路噪声被当成数据报内容，大多娄实现在数据报开始处也传一个END字符（如果有线路噪声，那么END字符将结束这份错误的报文。这样当前的报文得以正确地传输，而前面一个错误报文交给上层后，会发现其内容毫无意义而被丢弃）。
	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这个特殊字符被称作SLIP的ESC字符，但它的值与ASCII码的ESC字符（0x1b）不同。
	3. 如果IP报文中某个字符为SLIP的ESC字符，那么就要连续传输两个字节0xdb和0xdd取代它。

SLIP的缺陷

	1. 每一端必须知道对方的IP地址。
	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它协议。
	3. 没有在数据帧中加上校验和，如果出错只能通过上层协议来发现。

PPP修改了SLIP的缺陷，包括以下三部分

	1. 在串行链路上封装IP数据报的方法。PPP既支持数据为8位和无奇偶检验的异步，还面向比特链接。
	2. 建立、配置及测试数据链路的链路控制协议（LCP：Link Control Protocol）。它允许通信双方进行协商，以确定不同的选项。
	3. 针对不同网络层协议的网络控制协议（NCP: Network Control Protocol）体系。当前RFC定义的网络层有IP、 OSI网络层、 DECnet以及AppleTalk。

PPP数据帧格式

	每一帧都以0x7e开始和结束，紧接着一个地址字节，值始终是0xff，然后是一个值为0x03的控制字节，接下来是协议字段，0x0021表示信息是一个IP数据报，0xc021表示信息是链路控制数据，0x8021表示信息是网络控制数据。CRC字段是循环冗余检验码。
	由于标志字符的值是0x7e，字段出现该字符时需要转义，具体过程如下：
		1. 当遇到0x7e，需连续传送两个字符：0x7d和0x5e，实现标志转义。
		2. 当遇到0x7d，需连续传送两个字符：0x7d和0x5d，以实现转义字符的转义。
		3. 默认情况下，如果字符的值小于0x20（比如，一个ASCII控制字符），一般都要进行转义。（例如，遇到字符0x01时需连续传两个字符0x7d 和 0x21（这时正好是0x01第六个比特取补码后变为1，而前面两种情况均把它变为0）。

PPP较SLIP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。为这些优点付出的代价是在每一帧的首部增加3个字节。

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，其最大值分别是1500和1492字节，链路层这个特性称作MTU。如果IP层有一个数据报要传，而且数据的长度比链路层的MTU不大，那么IP层就需要进行分片，把数据报分成若干片，这样每一片都小于MTU。