第2章 鏈 路 層
2.1 引言
從圖1 - 4中可以看出，在T C P / I P協議族中，鏈路層主要有三個目的：
（1）爲I P模塊發送和接收I P數據報；
（2）爲A R P模塊發送A R P請求和接收A R P應答；
（3）爲R A R P發送R A R P請
求和接收R A R P應答。T C P / I P支持多種不同的鏈路層協議，這取決於網絡所使用的硬件，如以太網、令牌環網、F D D I（光纖分佈式數據接口）及 R S-2 3 2串行線路等。
在本章中，我們將詳細討論以太網鏈路層協議，兩個串行接口鏈路層協議（ S L I P和P P P），以及大多數實現都包含的環回（ l o o p b a c k）驅動程序。以太網和 S L I P是本書中大多數例子使用的鏈路層。對 M T U（最大傳輸單元）進行了介紹，這個概念在本書的後面章節中將多次遇到。我們還討論瞭如何爲串行線路選擇 M T U。
2.2 以太網和IEEE 802封裝
以太網這個術語一般是指數字設備公司（ Digital Equipment Corp.）、英特爾公司（ I n t e l C o r p .）和X e r o x公司在1 9 8 2年聯合公佈的一個標準。它是當今 T C P / I P採用的主要的局域網技術。它採用一種稱作 C S M A / C D的媒體接入方法，其意思是帶衝突檢測的載波偵聽多路接入（Carrier Sense, Multiple Access with Collision Detection）。它的速率爲10 Mb/s，地址爲48 bit。幾年後，I E E E（電子電氣工程師協會） 8 0 2委員會公佈了一個稍有不同的標準集，其中802.3針對整個C S M A / C D網絡，8 0 2 . 4針對令牌總線網絡，8 0 2 . 5針對令牌環網絡。這三者的共同特性由8 0 2 . 2標準來定義，那就是8 0 2網絡共有的邏輯鏈路控制（ L L C）。不幸的是，8 0 2 . 2和8 0 2 . 3定義了一個與以太網不同的幀格式。文獻 [Stallings 1987]對所有的IEEE 802標準進行了詳細的介紹。
在T C P / I P世界中，以太網I P數據報的封裝是在RFC 894[Hornig 1984]中定義的，IEEE 802網絡的I P數據報封裝是在RFC 1042[Postel and Reynolds 1988]中定義的。主機需求R F C要求每臺I n t e r n e t主機都與一個10 Mb/s的以太網電纜相連接：
- 必須能發送和接收採用RFC 894（以太網）封裝格式的分組。
- 應該能接收與RFC 894混合的RFC 1042（IEEE 802）封裝格式的分組。
- 也許能夠發送採用RFC 1042格式封裝的分組。如果主機能同時發送兩種類型的分組數據，那麼發送的分組必須是可以設置的，而且默認條件下必須是 RFC 894分組。最常使用的封裝格式是 RFC 894定義的格式。圖 2 - 1顯示了兩種不同形式的封裝格式。圖中每個方框下面的數字是它們的字節長度。兩種幀格式都採用48 bit（6字節）的目的地址和源地址（ 8 0 2 . 3允許使用16 bit的地址，但一般是48 bit地址）。這就是我們在本書中所稱的硬件地址。A R P和R A R P協議（第4章和第5章）對32 bit的I P地址和48 bit的硬件地址進行映射。
接下來的2個字節在兩種幀格式中互不相同。在 8 0 2標準定義的幀格式中，長度字段是指
它後續數據的字節長度，但不包括 C R C檢驗碼。以太網的類型字段定義了後續數據的類型。在8 0 2標準定義的幀格式中，類型字段則由後續的子網接入協議（ Sub-network Access P r o t o c o l，S N A P）的首部給出。幸運的是， 8 0 2定義的有效長度值與以太網的有效類型值無一相同，這樣，就可以對兩種幀格式進行區分。
在以太網幀格式中，類型字段之後就是數據；而在 8 0 2幀格式中，跟隨在後面的是 3字節的802.2 LLC和5字節的802.2 SNAP。目的服務訪問點（ Destination Service Access Point,D S A P）和源服務訪問點（Source Service Access Point, SSAP）的值都設爲0 x a a。Ct r l字段的值設爲3。隨後的3個字節o rg code都置爲0。再接下來的2個字節類型字段和以太網幀格式一樣（其他類型字段值可以參見 RFC 1340 [Reynolds and Postel 1992]）。C R C字段用於幀內後續字節差錯的循環冗餘碼檢驗（檢驗和）（它也被稱爲F C S或幀檢驗序列）。
8 0 2 . 3標準定義的幀和以太網的幀都有最小長度要求。 8 0 2 . 3規定數據部分必須至少爲 3 8字節，而對於以太網，則要求最少要有 4 6字節。爲了保證這一點，必須在不足的空間插入填充（p a d）字節。在開始觀察線路上的分組時將遇到這種最小長度的情況。
在本書中，我們在需要的時候將給出以太網的封裝格式，因爲這是最爲常見的封裝格式。