《TCP/IP详解 卷一》第3章 链路层

本文围绕网络链路层展开,介绍了以太网、WiFi、PPP协议等技术。以太网有不同标准和工作模式,涉及帧格式、链路聚合等;WiFi包含多种帧类型、MAC协议和加密方式;PPP协议可封装多协议,有特定流程和认证方式。还提及环回、MTU、隧道基础及链路层攻击等内容。

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目录

3.1 引言

3.2 以太网

3.3 全双工 省点 自动协商 流量控制

3.4 网桥和交换机

3.5 WiFi

3.6 PPP协议

3.6.1 PPP协议流程

3.7 环回

3.8 MTU和路径MTU

3.9 隧道基础

3.9.1 GRE

3.9.2 PPTP

3.9.3 L2TP

3.10 与链路层相关的攻击

3.11 总结


3.1 引言

城域网(Metropolitan Area Network,MAN):ISP有线电视,DSL。

3.2 以太网

MTU值计算不包含以太网头。

两种以太网标准:

        Ethernet II:

                DIX(DEC Inter Xerox)开发的,大多以太网数据包是该标准。

                使用场景:用于较为简单网络环境,如家庭网络、小型网络。

        IEEE 802.3:

                IEEE在Ethernet II基础上修改为IEEE 802.3。

                使用场景:用于更严格的网络环境,如企业网络、数据中心等高可靠性和灵活性场景。

早期10Mb/s以太网,即共享以太网,需检测碰撞CSMA/CD,介质是电缆。

20世纪90年代初,10Mb/s共享电缆被双绞线10BASE-T代替,共享线路被专用星型拓扑代替,即以太网交换机。

有了交换机就不需要CSMA/CD了,而是全双工工作。

链路层分为:

        逻辑链路控制LLC层:

                作用:错误检测和流量控制等功能。

                不同链路层都通用。

        介质访问控制MAC层:

                作用:地址分配、帧封装和解封装。

                不同链路层各自实现。

IEEE802.3以太网是异步的,帧格式如下:

前导:7字节,同步,确定一个帧到达时间。

帧开始符SFD:1字节,恢复时钟

长度/类型:

        值大于1536,表示类型(即网络层协议,常见)

        值不大于1500,表示长度。

Q标签帧:包含802.1p/q,属于信封帧,但信封帧不一定是Q标签帧。

FCS采用CRC算法。

最小以太网帧64B, 其中负荷最小48B。

最大以太网帧1518B, 其中负荷最大1500B=MTU。

千兆交换机可用非标准的巨型帧,高达9000B,但和传统以太网设备不兼容。

802.1Q = VLAN

vconfig命令: 添加或删除虚拟接口,设置802.1p优先级。

vconfig add eth1 2:会生成eth1.2接口。

802.1AX:以前的802.3ad 链路聚合 : 802.1AX定义LACP链路聚合控制协议,交换机,主机均可支持

多个网口绑定聚合,可提高性能和可靠性。

Linux实现:

        modprobe bonding

        ifconfig bond0 10.0.0.111 netmask 255.255.255.128

        ifenslave bond0 eth0 wlan0

ifconfig bond0显示有MASTER标志,而eth0和wlan0有SLAVE标志,bond0默认使用第一个从设备MAC。

加载bonding驱动参数指定了聚合接口发送数据的模式(模式有:循环交付,备份,源目MAC异或选择接口,全复制,负载均衡等)。

LACP:通过LACPDU确定链路成员。

当网络设备间支持LACP协议时,Bonding驱动可以通过LACP协议进行链路聚合。

3.3 全双工 省点 自动协商 流量控制

ethtool工具可查看双工。

802.3u:自动协商,在物理层通过信号发送,不影响数据收发。

ethtool -s eth0 wol umgb

        wol:局域网唤醒功能,可省电。

        umgb含义:

               指明 可触发唤醒的动作:物理层活动p, 单播帧u,组播帧m,广播帧b,ARP a,魔术分组帧g

Linux命令wol 00:08:74:93:c8:3c:

        向MAC为00:08:74:93:c8:3c的设备发送WOL魔术包。唤醒设备。

PAUSE帧:

        一种链路层流量控制,802.3x定义,以太网type=0x8808,目的MAC总是01:80:C2:00:00:01,表明发送方暂停多久再次发送。PAUSE帧是唯一一种使用MAC控制帧的帧类型,有副作用,目前使用少。

3.4 网桥和交换机

IEEE802.1d 生成树协议

Windows可以像Linux一样桥接多个网口。

Linux实现桥接方法:

        brctl addbr br0

        brctl addif br0 eth0

        brctl addif br0 eth1

brctl showmacs br0 查看网桥的MAC地址表,信息包括: port no MAC aging timer,该表老化时间默认5分钟

生成树协议(Spanning Tree Protocol,STP):通过禁止或阻塞一些交换机端口,创建一个无环路的网络拓扑。

STP端口状态:阻塞,侦听,

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