《TCP/IP详解卷1：协议》读书笔记之链路层

   首先看下图来了解各个协议层对数据的封装，当应用程序用TCP传送数据时，数据被送入协议栈中，然后逐个通过每一层直到被当作一串比特流送入网络，其中每一层对收到的数据都要增加一些首部信息，该过程如下图所示：

 

 

   从图中可以看出，应用程序使用TCP或UDP来传送数据，运输层协议在生成报文首部时要存入一个应用程序的标识符，TCP和UDP都用一个16bit的端口号来表示不同的应用程序，TCP和UDP把源端口号和目的端口号分别存入报文首部，而网络接口分别要发送和接收IP、ARP和RARP数据，因此也必须在以太网的帧首部中加入某种标识，以指明生成数据的网络层协议。

   在TCP/IP协议族中链路层主要有三个目的：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。TCP/IP支持多种不同的链路层协议，这取决于网络所使用的硬件，如以太网、令牌环网、FDDI及RS-232串行线路等。在TCP/IP世界中，以太网IP数据报的封装是在RFC894中定义的，而IEEE802网络的IP数据报封装在RFC1042中定义的，如下图所示了两种不同形式的封装格式：

 

 

 

   两种帧格式都采用48bit的目的地址和源地址，接下来的2个字节在两种帧格式中互不相同，802标准定义的帧格式中，长度字段是指它后续数据的字节长度，但不包括CRC检验码，以太网的类型字段定义了后续数据类型。在802标准定义的帧格式中类型字段则是由后续的子网接入协议的首部给出。CRC字段用于帧内后续字节差错的循环冗余码检验。802.3标准定义的帧和以太网的帧都有最小长度要求，802.3规定数据部分必须至少为38字节，以太网要求最少为46字节，为了保证这一点，必须在不足的空间插入填充字节。

   大多数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序通过TCP/IP进行通信，A类网络号127就是为环回接口预留的，大多数系统把IP地址127.0.0.1分配给这个接口，并命名为localhost。环回接口处理IP数据报的简单过程如下图所示：

 

    传给环回地址的任何数据均作为IP输出，传给广播地址或多播地址的数据报复制一份传给环回接口，然后送到以太网上，任何传给该主机IP地址的数据均送到环回接口。

    以太网和802.3对数据帧的长度都有限制。其最大值分别为1500和1492字节。链路层的这个特性称为MTU，最大传输单元，不同类型的网络大多数都有一个上限，如果IP层的数据报的长度比链路层的MTU还大，那么IP层就需要进行分片，把数据分成若干小片。当在同一个网络上的两台主机互相进行通信时，该网络的MTU是非常重要的，但是如果两台主机在不同的网络上通信，那么每个链路层就有可能有不同的MTU，重要的不是两台主机所在网络的MTU的值，重要的是两台通信主机路径中的最小MTU，它被称为路径MTU，它取决于当时所选的路由。