一、引言
- 在TCP/IP協(xié)議簇中，鏈路層的作用主要有：(1).為IP模塊發(fā)送/接受IP數(shù)據(jù)包；(2).為ARP模塊發(fā)送ARP請求與接收ARP應答织盼；(3).為RARP模塊發(fā)送RARP請求與接收RARP應答杨何。
- 根據(jù)所使用的網(wǎng)絡硬件不同，TCP/IP協(xié)議簇使用不同的鏈路層協(xié)議悔政。不同的網(wǎng)絡硬件包括以太網(wǎng)晚吞、令牌環(huán)網(wǎng)、光纖分布式數(shù)據(jù)接口（FDDI）谋国、RS-232串行線路等等槽地。
- 該文將說明一下鏈路層協(xié)議：
- 協(xié)議-以太網(wǎng)：事實上的協(xié)議（RFC 894封裝格式）、標準組織協(xié)議（IEEE 802.2/802.3芦瘾，即RFC 1042封裝格式）捌蚊；
- 協(xié)議-串行線路：SLIP/CSLIP與PPP。
二近弟、以太網(wǎng)協(xié)議（RFC 894）與IEEE802協(xié)議（RFC 1042）
圖中缅糟，各個數(shù)字的單位是字節(jié)（Byte）。這兩種協(xié)議祷愉，都是以太網(wǎng)上的窗宦。以太網(wǎng)協(xié)議是事實上的協(xié)議，IEEE802協(xié)議是標準組織根據(jù)以太網(wǎng)協(xié)議發(fā)布的標準參考協(xié)議二鳄。這兩種協(xié)議都有相似的結構（如圖）赴涵。兩種幀格式都是采用48bit（6字節(jié)）的目的地址與源地址。這些地址就是我們常說的物理地址（Media Access Control Address订讼，MAC）髓窜。
1.以太網(wǎng)幀格式（如圖1下半部分）
- 目標MAC地址，6字節(jié)長度欺殿；
- 源MAC地址寄纵，6字節(jié)長度；
- 類型區(qū)域脖苏，2字節(jié)長度程拭，用于表示該幀是什么協(xié)議幀；
- 當區(qū)域值為0x0800棍潘，表示該幀是一個IP數(shù)據(jù)包哺壶，其后的數(shù)據(jù)區(qū)域長度是46~1500字節(jié)；
- 當區(qū)域值為0x0806蜒谤，表示該幀是一個ARP請求或ARP應答包，其后數(shù)據(jù)長度是固定的28字節(jié)+18字節(jié)填充字節(jié)（PAD）至扰；
- 當區(qū)域值為0x8035鳍徽，表示該幀是一個RARP請求或RARP應答包，其后數(shù)據(jù)長度是固定的28字節(jié)+18字節(jié)填充字節(jié)(PAD)敢课。
- 數(shù)據(jù)區(qū)域阶祭，其長度如上绷杜；
- CRC ，差錯循環(huán)冗余校驗碼濒募，4字節(jié)長度鞭盟。校驗范圍：除CRC以外的其他數(shù)據(jù)。
以太幀最小數(shù)據(jù)區(qū)域是46字節(jié)瑰剃，因此齿诉，ARP與RARP包不夠這么長，需要填充PAD（填充字節(jié)）晌姚。
用wireshark抓取一幀粤剧，可以看到：
藍色部分為目的MAC地址；黑色部分為源MAC地址挥唠；紅色部分為幀類型部分抵恋，指明這是一個IPv4數(shù)據(jù)包；黃色為填充字節(jié)部分宝磨；其余為數(shù)據(jù)部分弧关。沒有看到CRC校驗碼是應為抓包工具抓不到。
2.IEEE802幀格式（如圖1上半部分）
- 目標MAC地址唤锉，6字節(jié)長度世囊；
- 源MAC地址，6字節(jié)長度腌紧；
- 長度區(qū)域茸习，2字節(jié)長度，指明其后除去CRC校驗碼的數(shù)據(jù)長度壁肋。這個長度值與以太幀的類型區(qū)域值不重合（以太幀類型最小0x0800[2048],數(shù)據(jù)長度范圍又是46~1500号胚，不沖突），
可以使用該區(qū)域區(qū)分是以太幀還是IEEE802幀浸遗； - 邏輯鏈路控制（Logical Link Control ,802.2 LLC）,3字節(jié)長度猫胁；
- 子網(wǎng)訪問協(xié)議（Sub-network Access Protocol, 802.2 SNAP）,5字節(jié)長度；
- 數(shù)據(jù)區(qū)域跛锌，38~1492字節(jié)長度弃秆；
- CRC ，差錯循環(huán)冗余校驗碼髓帽，4字節(jié)長度菠赚。
IEEE802最小數(shù)據(jù)區(qū)域是38字節(jié)
三、串行線路IP(SLIP)協(xié)議與點對點協(xié)議（PPP）
這兩個協(xié)議都是對串行線路網(wǎng)絡的協(xié)議郑藏。SLIP（Serial Line IP）,是一種串行線路上對IP數(shù)據(jù)包進行封裝的簡單形式衡查。PPP（Point to Point Protocol）是SLIP的代替協(xié)議
1. SLIP
- IP數(shù)據(jù)包以一個字節(jié)（0xc0）的特殊字符結束。為了防止噪音必盖，通常也會在首部加上一個0xc0字符拌牲；
- 如果IP數(shù)據(jù)包中有0xdb字節(jié)俱饿，使用0xdbdd替換該字節(jié)；
- 如果IP數(shù)據(jù)包中有0xc0字節(jié)塌忽，使用0xdbdc替換該字節(jié)拍埠。
SLIP缺點：
a. 沒有類型字段，無法傳輸其他類型的上層協(xié)議土居；
b. 數(shù)據(jù)幀中枣购，沒有CRC校驗碼，無法保證傳輸正確性装盯，除非上層協(xié)議保證校驗坷虑。
2. PPP
- 標記（ox7e），1個字節(jié)埂奈，標記開始迄损；
- 廣播地址，1個字節(jié)账磺；
- 控制字芹敌，1個字節(jié)；
- 數(shù)據(jù)包中所使用的協(xié)議垮抗，2個字節(jié)氏捞，0x0021表示IP數(shù)據(jù)包等等；
- 數(shù)據(jù)區(qū)域冒版，0~1500字節(jié)液茎，存放數(shù)據(jù)，這是邏輯上限制了最大字節(jié)數(shù)辞嗡；
- CRC校驗碼捆等，2個字節(jié)；
- 標記（ox7e）续室，1個字節(jié)栋烤，標記結束。
PPP比SLIP具有下面這些優(yōu)點：
(1) PPP支持在單根串行線路上運行多種協(xié)議挺狰，不只是I P協(xié)議明郭；
(2) 每一幀都有循環(huán)冗余檢驗；
(3) 通信雙方可以進行 I P地址的動態(tài)協(xié)商(使用I P網(wǎng)絡控制協(xié)議)丰泊；
(4) 與C S L I P類似薯定，對T C P和I P報文首部進行壓縮；
(5) 鏈路控制協(xié)議可以對多個數(shù)據(jù)鏈路選項進行設置瞳购。
四沉唠、環(huán)回接口
環(huán)回接口（Lookback Interface），以允許運行在同一臺主機上的客戶程序和服務器程序通過 TCP/IP進行通信苛败。 A類網(wǎng)絡號127就是為環(huán)回接口預留的满葛。多數(shù)系統(tǒng)將127.0.0.1分配給該接口，并命名該接口host為localhost罢屈。傳給環(huán)回接口的IP數(shù)據(jù)包是不會出現(xiàn)在網(wǎng)絡上的嘀韧。它是當IP數(shù)據(jù)包離開網(wǎng)絡層時候，返回給了它自己缠捌〕可以想象環(huán)回接口是一個鏈路層。
- 傳給環(huán)回地址（一般為127.0.0.1）的任何數(shù)據(jù)均作為 I P輸入曼月；
- 傳給廣播地址或多播地址的數(shù)據(jù)報復制一份傳給環(huán)回接口谊却，然后送到以太網(wǎng)上。這是因為廣播傳送和多播傳送的定義哑芹，包含主機本身炎辨；
- 任何傳給該主機IP地址的數(shù)據(jù)均送到環(huán)回接口。
五聪姿、MTU與路徑MTU
通過以太幀和IEEE802幀碴萧，我們看到一個幀能夠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是有大小限制的，其最大值分別是1500字節(jié)與1492字節(jié)末购。這種特性叫最大傳輸單元（Maximum Transmission Unit破喻，MTU）,單位是字節(jié)（Byte）。以下是不同網(wǎng)絡的MTU盟榴。
路徑MTU是指兩臺通信主機間的最小MTU曹质。兩臺主機通信，中間可能經過了n個網(wǎng)絡擎场，不同的網(wǎng)絡有不同的MTU羽德，根據(jù)木桶原理，其中最小的MTU為整個鏈路的路徑MTU顶籽。由于所選路由不同玩般，MTU也可能跟著變。
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