2.链路层

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简介

设计链路层的目的：

1. 为IP模块发送和接收IP数据报
2. 为ARP模块发送ARP请求和接收ARP应答
3. 为RARP模块发送RARP请求和接收RARP应答

TCP/IP支持多种链路层协议，如以太网、令牌环往、FDDI、RS-232串行线路等

以太网和IEEE 802封装

其中链路层封装的源地址和目的地址都是48位（6字节）的MAC地址，ARP和RARP负责对MAC地址和32位IP地址进行互相转换

其中以太网和802主要区别是：

1. 以太网首部最后2字节是后续数据的类型，0800代表IP数据报，0806代表ARP数据报，8035代表RARP数据报；而802首部最后2字节是后续数据的字节长度
2. 以太网首部之后就是数据，长度为46~1500字节；802首部之后还有一段其他内容，然后才是数据，长度在38~1492字节

以太网封装格式最常见

SLIP：串行线路IP

是一种在串行线路上对IP数据报进行封装的简单形式

1. 在IP数据报前后加上END（c0）避免线路噪声被混入数据报，保证报文正确传输
2. 将IP报文中的END字符转义为两字节0xdb和0xdc
3. 将IP报文中的ESC字符转义为两字节0xdb和0xdd

通过转义避免IP报文中的数据被当成SLIP的特殊字符处理

优点：

1. 简单

缺点：

1. 每一端必须知道对方IP
2. 数据帧中没有类型字段，只支持对IP协议封装
3. 数据帧中没有校验和，需要依赖IP层进行校验

压缩的SLIP

简称CSLIP

串行线路速度较低，导致传输的分组通常较小，这种情况下加入20字节的TCP首部和20字节的IP首部会让数据报较大，总共超过40字节。引入CSLIP可将40字节（TCP和IP首部）压缩至3-5字节，提高传输性能

PPP：点对点协议

SLIP协议的进阶版

相比SLIP，PPP的改进：

1. 支持封装多种网络层协议
2. 数据帧有校验和
3. 基于IP协议通信双方可以动态协商IP地址
4. 与CSLIP类似，支持压缩TCP和IP首部
5. 链路控制协议可以对多个数据链路选项进行设置

环回接口

简称loopback接口，提供与本机通信的一种机制，通常使用ip地址127.0.0.1和主机名localhost

1. 传给127.0.0.1和本机ip的数据都会传到环回接口
2. 传到环回接口的数据不会进过以太网，而是直接进入IP输入队列，从而被IP层接收处理
3. 传给广播或多播地址的数据会复制一份到环回接口。因为广播和多播包含了主机本身

最大传输单元MTU

为了提高网络交互的性能，链路层需要给数据帧设置长度上限，这个上限就是MTU（最大传输单元）

如果IP层数据报比MTU要大，则IP层需要进行数据分片

路径MTU

两台主机之间多个网络，每个网络链路层都有MTU，其中最小MTU就是路径MTU

路径MTU不对称，也就是在两个方向上不一致

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