TCP-IP详解卷1:协议 学习笔记(2) 链路层

参考:TCP-IP详解卷1:协议

链路层的三个主要目的:

(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。

以太网一般是指Digital Equipment Crop.、Intel Crop.和Xerox公司在1982年联合公布的一个标准。是当今TCP/IP采用的主要的局域网技术。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)。它的速率为10Mb/s,地址为48bit。

IEEE 802 委员会公布了一个稍有不同的标准集,其中802.3针对整个CSMA/CD网络,802.4针对令牌总线网络,802.5针对令牌环网络。这三者的共同特性由802.2标准来定义,那就是802网络共有的逻辑链路控制(LLC)。802.2和802.3定义了一个与以太网不同的帧格式。

在TCP/IP中,以太网数据报的封装是在RFC 894中定义的,IEEE 802网络的IP数据报封装是在RFC1042中定义的,主机要求每台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RFC 894(以太网)封装格式的分组。

(2)应该能接收与RFC894混合的RFC1042封装格式的分组

(3)也许能发送采用RFC1042格式封装的分组。如果主机能够发送两种类型的分组数据,那么发送的分组必须是可以设置的,而且默认条件下必须是RFC894分组。

两种格式都采用48bit(6字节)的目的地址和源地址(802.3允许使用16bit的地址,但一般是48bit)。这就是常说的硬件地址。ARP协议盒RARP协议对32bit的IP地址和48bit的硬件地址进行映射。

之后的两个字节在两种帧格式中互不相同,在802标准定义的帧格式中,长度字段是指它后续的字节长度,但不包括CRC检验码。以太网的类型字段定义了后续数据的类型。以太网的类型字段定义了后续数据的类型。在802标准定义的帧格式中,类型字段由后续的子网接入协议的首部给很粗。但是802定义的有效长度值和以太网的有效类型值无一相同,这样就可以对两种帧格式进行区分。

以太网帧格式中,类型字段之后就是数据,在802格式中,跟随在其后的是3字节的802.2 LLC和5字节的802.2 SNAP。目的服务访问点(Destination Service Access Point, DSAP)和源服务访问点(Source Service Access Point,SSAP)的值都设为0xaa。Ctrl的值设为3,随后的3个字节org code都设置为0.在接下来的2个字节类型字段和以太网帧格式一样。

CRC字段用于帧内后续字节差错的循环冗余检验码(检验和)(也被成为FCS或者帧检验序列)。

802.3标准定义的帧规定数据部分必须至少为38字节,而对于以太网,则最少要有46字节。为了保证这一点,必须在不足的空间插入田中字节。

SLIP:串行线路IP

SLIP的全称是Serial Line IP,是一种在串行线路上对IP数据报进行封装的简单形式,适用于家庭中每台计算机几乎都有的RS-232串行端口和告诉调制解调器接入Internet。

压缩的SLIP

通信经常是交互式的,在SLIP上有许多小的TCP分组进行交换。为了传送一个字节的数据需要20个字节的IP首部和20个字节的TCP首部,总数超过40个字节。CSLIP(压缩SLIP),把40个字节压缩到3或5个字节,能在CSLIP的每一端维持多达16个TCP链接,并且知道其中每个链接的首部某些字段一般不会发生变化。对于那些发生变化的字段,大多数只是一些小的数字和改变。可以大大缩短交互响应时间。

PPP 点对点协议

PPP点对点协议修改了SLIP协议中的所有缺陷。

PPP比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类似,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。

为这些有点付出的带价是在每一帧的首部增加三个字节,当建立链路时要发送几帧协商数据,以及更为复杂的实现

环回接口

大多数的产品都支持环回接口,以允许运行在同一台主机上的客户程序和服务器程度通过TCP/IP进行通信。A类网络号127就是为环回接口预留的。

一旦传输层检测到目的端的地址时环回地址时,应该可以省略部分传输层和所有网络层的逻辑操作。但是大多数的产品还是照样完成传输层和网络层的所有过程,只是当IP数据报离开网络层时把它返回给自己。

最大传输单元

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,链路层的这个特性称作MTU,最大传输单元。不同类型的网络大多数都有一个上限。

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