鏈路層

簡介：從前一章節(jié)可以看出禁舷，TCP/IP協(xié)議族中彪杉，鏈路層主要有三個目的：

1. 為IP模塊接收和發(fā)送數(shù)據(jù)報
2. 為ARP模塊發(fā)送ARP請求和接收ARP應(yīng)答
3. 為RARP模塊發(fā)送RARP請求和接收RARP應(yīng)答

TCP/IP支持多種類型的鏈路層協(xié)議，這取決于網(wǎng)絡(luò)所使用的硬件牵咙，如以太網(wǎng)在讶、令牌環(huán)網(wǎng)等。
本文主要討論的是以太網(wǎng)鏈路層協(xié)議霜大，兩個串行接口鏈路層協(xié)議（SLIP 和 PPP ）构哺，以及大部數(shù)實現(xiàn)都包含的環(huán)回（loop back） 驅(qū)動程序。

1.、以太網(wǎng)和IEEE 802封裝

在TCP/IP族中曙强，以太網(wǎng)IP數(shù)據(jù)報的封裝是在 RFC 894中定義的,IEEE 802網(wǎng)絡(luò)的IP數(shù)據(jù)報分裝實在RFC 1042中定義的残拐。主機需求RFC要求每臺Internet主機都與一個10Mb/s的以太網(wǎng)電纜相連接：

1. 必須能發(fā)送和接收采用RFC 894封裝格式的分組
2. 應(yīng)該能接收與RFC 894混合的RFC 1042封裝格式的分組
3. 也許能夠發(fā)送采用RFC 1042格式封裝的分組。如果主機能同時發(fā)送兩種類型的分組數(shù)據(jù)碟嘴，那么發(fā)送的分組必須是可以設(shè)置溪食，而且默認(rèn)條件下必須是RFC 894分組。

最常使用的封裝格式是RFC 894定義的格式娜扇。

下圖顯示了兩種不同形式的封裝格式错沃；

封裝格式

兩種幀格式都采用48bit（6字節(jié)）的目的地址和源地址，這就是我們在本書中所稱的硬件地址雀瓢。ARP 和RARP對32 bit的IP地址和48 bit的硬件地址進行映射枢析；
接下來的兩個字節(jié)在兩種幀格式中互不相同。在802標(biāo)準(zhǔn)定義的幀格式中刃麸，長度字段表示它后續(xù)字段的字節(jié)長度醒叁，但不包括CRC檢驗碼。以太網(wǎng)的類型字段的定義了后續(xù)數(shù)據(jù)的類型泊业。在802標(biāo)準(zhǔn)定義的幀格式中把沼，類型字段則由后續(xù)的子網(wǎng)接入?yún)f(xié)議（ Sub-network Access Protocol，SNAP）的首部給出吁伺。幸運的是饮睬，802定義的有效長度值與以太網(wǎng)的有效類型值無一相同，這樣篮奄，就可以對兩種幀格式進行區(qū)分.
在以太網(wǎng)幀格式中续捂，類型字段之后就是數(shù)據(jù)；而在 802幀格式中宦搬，跟隨在后面的是 3字節(jié)的802.2 LLC和5字節(jié)的802.2 SNAP牙瓢。目的服務(wù)訪問點（ Destination Service Access Point,D S A P）和源服務(wù)訪問點（Source Service Access Point, SSAP）的值都設(shè)為0xaa。Ctrl字段的值設(shè)為3间校。隨后的3個字節(jié)orgcode都置為0矾克。再接下來的2個字節(jié)類型字段和以太網(wǎng)幀格式一樣（其他類型字段值可以參見 RFC 1340 [Reynolds and Postel 1992]）。CRC字段用于幀內(nèi)后續(xù)字節(jié)差錯的循環(huán)冗余碼檢驗（檢驗和）（它也被稱為FCS或幀檢驗序列）憔足。802.3標(biāo)準(zhǔn)定義的幀和以太網(wǎng)的幀都有最小長度要求胁附。802.3規(guī)定數(shù)據(jù)部分必須至少為 38字節(jié)，而對于以太網(wǎng)滓彰，則要求最少要有 46字節(jié)控妻。為了保證這一點，必須在不足的空間插入填充（pad）字節(jié)揭绑。在開始觀察線路上的分組時將遇到這種最小長度的情況弓候。在本書中郎哭，我們在需要的時候?qū)⒔o出以太網(wǎng)的封裝格式，因為這是最為常見的封裝格式菇存。

2夸研、尾部封裝

現(xiàn)在已經(jīng)遭到反對，故不再講解依鸥；

3亥至、SLIP:串行線路IP

SLIP全稱為：Serial Line Ip 。它是一種在串行線路上對IP數(shù)據(jù)報進行封裝的簡單形式贱迟，

它的要求如下：

1. IP數(shù)據(jù)報以一個稱作 END (0xc0) 的特殊字符結(jié)束姐扮；同時為防止線程噪聲的干擾，大多數(shù)實現(xiàn)在數(shù)據(jù)報的開始也加入一個END字符衣吠。
2. 如果IP報文中含有END字符茶敏，則使用連續(xù)傳輸兩個字節(jié) 0xdb （也被稱為SLIP的ESC字符）和0xdc來取代它.
3. 如果報文中某個字符為SLIP的ESC字符，那么就要連續(xù)傳輸兩個字節(jié)0xdb 和0xdd取代它蒸播。

一個簡單的例子如下：

SLIP

SLIP是一種簡單的幀封裝方法，還有一些值得一提的缺陷：

1. 每一端都必須知道對方的IP地址萍肆，沒有辦法把本端的IP地址通知給另一端袍榆。
2. 數(shù)據(jù)幀中沒有類型字段，類似于以太網(wǎng)中的類型字段塘揣，如果一條串行線路用于SLIP包雀，它就不能同時使用其他協(xié)議；
3. SLIP沒有校驗和亲铡，類似于以太網(wǎng)的CRC字段才写，如果傳輸報文受到線路噪聲影響而發(fā)生錯誤，只能通過上層協(xié)議來實現(xiàn)奖蔓。

4赞草、PPP:點對點協(xié)議

點對點協(xié)議，修改了SLIP協(xié)議中的所有缺陷吆鹤；

5厨疙、環(huán)回接口

大多是產(chǎn)品都支持環(huán)回接口，以允許運行在同一臺主機上的客戶程序與服務(wù)器程序通過TCP/IP進行通信疑务。A 類網(wǎng)絡(luò)好 127就是為環(huán)回接口預(yù)留的沾凄。大多顯示系統(tǒng)把IP 地址為 127.0.0.0分配給環(huán)回接口，命名為localhost知允。
一旦傳輸層檢測到目的端地址為環(huán)回地址時撒蟀，可以省掉部分傳輸層與所有網(wǎng)絡(luò)層的邏輯操作。

下面時環(huán)回接口處理IP數(shù)據(jù)報的簡單過程：

環(huán)回接口

關(guān)鍵點：

1. 傳給廣播地址或多播地址的數(shù)據(jù)報復(fù)制一份傳給環(huán)回接口温鸽，然后送到以太網(wǎng)上保屯。
2. 任何傳給該主機IP地址的數(shù)據(jù)均送到環(huán)回接口。
3. 傳給環(huán)回地址的任何數(shù)據(jù)均作為IP輸入。

6配椭、最大傳輸單元 MTU

以太網(wǎng)和802.3 對數(shù)據(jù)幀的長度都有一個限制虫溜，其最大值分別為1500 和1492字節(jié)。鏈路層的這個特性稱作MTU,最大傳輸單元股缸。
如果IP層有一個數(shù)據(jù)報長度比鏈路層的MTU要大衡楞，則要對該數(shù)據(jù)報進行分片操作，要求每一片都小于MTU

7敦姻、路徑MTU

當(dāng)在同一網(wǎng)絡(luò)上的兩臺主機進行互相通信時瘾境，該網(wǎng)絡(luò)的MTU就會很重要了。此時镰惦，兩臺通信主機路徑中的最小MTU迷守，被稱為此路徑的路徑MTU。
詳細內(nèi)會在后續(xù)章節(jié)進行解讀旺入；

8兑凿、穿行線路吞吐量計算

線路速度為 V b/s，而一個字節(jié)為 a bit ,再加上其實和結(jié)束 bit茵瘾，則線路的速率為 v= V/(a+2) B/s. 而一個分組為 m 字節(jié)礼华，則需要時間為： m/v ms;