速读原著-TCP/IP(以太网和IEEE 802封装)

第2章 链 路 层

2.1 引言

从图1 - 4中可以看出，在T C P / I P协议族中，链路层主要有三个目的： （1）为I P模块发送和接收I P数据报； （2）为A R P模块发送A R P请求和接收A R P应答； （3）为R A R P发送R A R P请 求和接收R A R P应答。T C P / I P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、F D D I（光纤分布式数据接口）及 R S-2 3 2串行线路等。

在本章中，我们将详细讨论以太网链路层协议，两个串行接口链路层协议（ S L I P和P P P），以及大多数实现都包含的环回（ l o o p b a c k）驱动程序。以太网和 S L I P是本书中大多数例子使用的链路层。对 M T U（最大传输单元）进行了介绍，这个概念在本书的后面章节中将多次遇到。我们还讨论了如何为串行线路选择 M T U。

2.2 以太网和IEEE 802封装

以太网这个术语一般是指数字设备公司（ Digital Equipment Corp.）、英特尔公司（ I n t e l C o r p .）和X e r o x公司在1 9 8 2年联合公布的一个标准。它是当今 T C P / I P采用的主要的局域网技术。它采用一种称作 C S M A / C D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10 Mb/s，地址为48 bit。几年后，I E E E（电子电气工程师协会） 8 0 2委员会公布了一个稍有不同的标准集，其中802.3针对整个C S M A / C D网络，8 0 2 . 4针对令牌总线网络，8 0 2 . 5针对令牌环网络。这三者的共同特性由8 0 2 . 2标准来定义，那就是8 0 2网络共有的逻辑链路控制（ L L C）。不幸的是，8 0 2 . 2和8 0 2 . 3定义了一个与以太网不同的帧格式。文献 [Stallings 1987]对所有的IEEE 802标准进行了详细的介绍。

在T C P / I P世界中，以太网I P数据报的封装是在RFC 894[Hornig 1984]中定义的，IEEE 802网络的I P数据报封装是在RFC 1042[Postel and Reynolds 1988]中定义的。主机需求R F C要求每台I n t e r n e t主机都与一个10 Mb/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RFC 894混合的RFC 1042（IEEE 802）封装格式的分组。
3. 也许能够发送采用RFC 1042格式封装的分组。如果主机能同时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 RFC 894分组。最常使用的封装格式是 RFC 894定义的格式。图 2 - 1显示了两种不同形式的封装格式。图中每个方框下面的数字是它们的字节长度。两种帧格式都采用48 bit（6字节）的目的地址和源地址（ 8 0 2 . 3允许使用16 bit的地址，但一般是48 bit地址）。这就是我们在本书中所称的硬件地址。A R P和R A R P协议（第4章和第5章）对32 bit的I P地址和48 bit的硬件地址进行映射。

接下来的2个字节在两种帧格式中互不相同。在 8 0 2标准定义的帧格式中，长度字段是指

在这里插入图片描述

它后续数据的字节长度，但不包括 C R C检验码。以太网的类型字段定义了后续数据的类型。在8 0 2标准定义的帧格式中，类型字段则由后续的子网接入协议（ Sub-network Access P r o t o c o l，S N A P）的首部给出。幸运的是， 8 0 2定义的有效长度值与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。

在以太网帧格式中，类型字段之后就是数据；而在 8 0 2帧格式中，跟随在后面的是 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,D S A P）和源服务访问点（Source Service Access Point, SSAP）的值都设为0 x a a。Ct r l字段的值设为3。随后的3个字节o rg code都置为0。再接下来的2个字节类型字段和以太网帧格式一样（其他类型字段值可以参见 RFC 1340 [Reynolds and Postel 1992]）。C R C字段用于帧内后续字节差错的循环冗余码检验（检验和）（它也被称为F C S或帧检验序列）。

8 0 2 . 3标准定义的帧和以太网的帧都有最小长度要求。 8 0 2 . 3规定数据部分必须至少为 3 8字节，而对于以太网，则要求最少要有 4 6字节。为了保证这一点，必须在不足的空间插入填充（p a d）字节。在开始观察线路上的分组时将遇到这种最小长度的情况。

在本书中，我们在需要的时候将给出以太网的封装格式，因为这是最为常见的封装格式。