《TCP/IP详解》_卷一_链路层及其协议简述

链路层，有时也被称为数据链路层或网络接口层。它是TCP/IP协议族中四个分层中的最底层，通常包括操作系统中的设备驱动程序和计算机中对应的网络接口卡。

 

功能和作用：为上层模块发送和接受数据，如：IP数据报，ARP应答，和RARP应答，其中最重要的是IP数据报。从总体上来看，链路层帮我们屏蔽了所有关于电缆（或其他任何传输媒介）的物理接口细节。因此，我们在传输数据的时候可以忽略网络使用的硬件：是以太网、令牌环网、或是FDDI（光光纤分布式数据接口）及RS-232串行线路等。

 

 

关于以太网：以太网不是实际上的一个网络，或者说不是一个由很多台主机构成的电缆网，这个术语一般是指数字设备公司（DEX）、英特尔公司、和Xerox公司在1982年联合公布的一个标准。它是当今TCP/IP采用的主要的局域网技术。因此，这里只介绍以太网链路层协议。

 

 

一、尾部封装

 

尾部封装是以一种早期的用于以太网的封装格式，它主要通过调整IP数据报中字段的次序来提高性能。现在，由于这种格式已遭到反对，因此，我们不讨论它的细节。若有对TCP/IP历史感兴趣的童鞋或是需要写这方面论文的童鞋，请参阅RFC 893。

 

 

 

二、SLIP：串行线路IP

 

串行线路IP，Serial Line IP，是一种在串行线路上对IP数据报进行封装的简单格式。

SLIP协议定义的帧格式十分简单：

1）在IP数据报的开泰和末尾添加一个称作END的特殊字符，这个字符的值是0xc0

2）若IP报文中摸个字符的值为END，即0xc0，那么就需要传输两个连续的字节0xdb和0xdc来代替之。0xdb这个特殊字符被称为SLIP的ESC字符，需要注意的是：它与ASCII码得ESC字符（0x1b）不同

3）若报文中出现了SLIP中的ESC字符，那么就要用二个连续的字符0xdb和0xdd来代替之

 

 

由上可知，SLIP的定义是十分简单的——3句话就能说明，还不简单？ 简单的东西就容易实现，而且这个简单性又提高了调制解调器的速率和可靠性，因此，SLIP是一种被广泛使用的协议

 

但是，简单的另一种表达就是功能匮乏，以下是SLIP的值得一提的缺陷：

1）通信的一端必须知道对方的IP，而SLIP是没有办法将本机IP通知另一端的

2）我们看到，根据规则SLIP仅仅是在IP报的基础上添加了开始、结束标志，而没有类型字段的。因此，如果一条串行线路用于SLIP，那么它不能使用其他的协议。这大大降低了线路的复用度

3）SLIP上没有类似于TCP上面的检验和字段。因此当线路上传输的数据出错时，在链路层上是发现不了的。出错信息只能通过上层协议才能发现

 

 

 

 

三、CSLIP:压缩的SLIP

 

SLIP还有一个很大的缺陷，就是性能不高，传输速率较低。因此，为解决这个问题，人们改进了SLIP技术，这就是CSLIP。CSLIP一般能把IP和TCP首部攻40字节压缩成4到5个字节，大大缩短了交互应答时间，因此应用十分广泛。现在 的SLIP产品大多数采用的就是CSLIP技术。

 

 

 

 

四、PPP：点对点协议

 

PPP，点对点协议修改了SLIP协议中的所有缺陷。其数据帧的结构依次是：

1）1byte的标志字符

2）1byte 的地址字符

3）1byte 的控制字符

4）2byte 的协议字段

5）信息字段你（最多1500字节）

6）2byte 的CRC字段

7）1byte 的标志字段

 

 

其解释：

标志字符：每一帧的开始与结束，值固定为0x7E

地址字符：值固定为0xFF

控制字符：值固定为0x03

协议字段：类似于类型字段的功能，当它的值为0x0021时，表示信息字段是一个IP数据报；值为0xc021时，表示信息字段死链路控制数据；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）是一个循环冗余检验码，检错用的

 

 

当然，PPP协议之中也有字符转义的要求，如0x7E字符的转义

 

总的来说，PPP比SLIP具有以下优点：1、由于有协议字段，因此PPP串行线路了运行多种协议，不止IP协议 2、由于有CRX字段，因此可以自检错 3、与CSLIP相似，对TCP和IP报文首部进行了压缩 4、通信双方可以进行IP地址的动态协商

 

 

PS:尽管PPP比SLIP有更多的优点，但由于历史原因，SLIP拥有更多的用户。但随着产品的增多，PPP最终应该会取代SLIP