TCP/IP网络协议——链路层

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一、链路层协议作用

链路层协议紧紧贴近物理层，有效数据包含IP协议头。

链路层主要目的：

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发送RARP请求和接收RARP应答；

链路层协议由网络所使用的硬件决定，包括：

• 以太网；
• 令牌环网；
• FDDI（光纤分布式数据接口）；
• RS-232串行线路；
  

以太网IP数据报的封装是在RFC894中定义的，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。

简单说，传输层协议就是封装在数据（各层协议）最外层的协议。

下面介绍两种传输层协议SLIP和PPP协议。

二、SLIP协议和PPP协议

1.SLIP协议

SLIP全称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。SLIP适用于家用PCRS-232串口和调制解调器接入的Internet，是一种网传串口的协议封装。

SLIP协议规则：

1. IP数据报以一个“END”（0xC0）的特殊字符结束。同时，为防止数据报到来之前的线路噪声被当成数据报内容，大多数实现在数据报的开始处也传一个“END”；
2. 如果IP报文中出现“END”字符，就连续传输两个字节“0xdb”和“0xdd”来取代。“0xdb”被称作SLIP协议的“ESC”字符；
3. 如果IP报文出现“0xdb”字符，就连续传输两个字节“0xdb”和“0xdd”来取代它；

SLIP协议缺陷：

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1. 每一端必须知道对方的IP地址，没有办法吧本端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，则不能同时用于其他协议；
3. SLIP没有在数据帧上加检验和。如果SLIP传输的报文被线路噪声影响发生错误，只能通过上层协议发现；

2. PPP协议

PPP，点对点协议修改了SLIP协议中的缺陷：

1. 在串行链路上封装IP数据报的方法：PPP 既支持数据位8位和无奇偶校验的异步模式（串口），还支持面向比特的同步链接；
2. 建立、配置及测试数据链路的链路控制协议；
3. 针对不同网络层协议的网络控制协议体系。

• 每一帧以“0x7e”开始和结束，接着是地址字节“0xff”，然后是一个值“0x03”控制字节；
• 协议字段，类似于以太网中的类型字段功能，当值为“0x0021”时，表示为一个IP数据报；当值为“0xc021”时，表示信息字段是链路控制数据；值为0x8021时，表示信息字段是网络控制数据；
• CRC字段（或FCS，帧检验序列）是一个循环冗余校验码，以检验数据帧中的错误；
• 当信息字段中，出现标识字符值为“0x7e”，则PPP需要对其进行转义；

3. 小结

PPP协议比SLIP协议具有优势：

1. PPP支持在单根线路上运行多种协议，不只是IP协议；
2. 每一帧有循环冗余校验；
3. 通信双方可以进行IP地址的动态协商；
4. 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

这些优点的代价是每一帧首部增加了3字节，当建立链路时要发送几帧协商数据。

三、最大传输单元MTU

点到点的链路层（SLIP和PPP）的MTU并非指的是网络媒体的物理特性。相反，是一个逻辑限制，目的是为交互使用提供足够块的响应时间。

四、路径MTU

两台通信主机路径中的最小MTU值，被称为路径MTU。

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