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系列之TCP/IP协议-链路层

林湾村龙猫  · 掘金  ·  · 2019-04-11 07:01

正文

一、引言

  • 在 TCP/IP 协议簇中,链路层的作用主要有:(1). 为 IP 模块发送 / 接受 IP 数据包;(2). 为 ARP 模块发送 ARP 请求与接收 ARP 应答;(3). 为 RARP 模块发送 RARP 请求与接收 RARP 应答。

  • 根据所使用的网络硬件不同,TCP/IP 协议簇使用不同的链路层协议。不同的网络硬件包括以太网、令牌环网、光纤分布式数据接口(FDDI)、RS-232 串行线路等等。

  • 该文将说明一下链路层协议:

  • 协议 - 以太网:事实上的协议(RFC 894 封装格式)、标准组织协议(IEEE 802.2/802.3,即 RFC 1042 封装格式);

  • 协议 - 串行线路:SLIP/CSLIP 与 PPP。

二、以太网协议(RFC 894)与 IEEE802 协议(RFC 1042)

图中,各个数字的单位是字节(Byte) 。这两种协议,都是以太网上的。以太网协议是事实上的协议,IEEE802 协议是标准组织根据以太网协议发布的标准参考协议。这两种协议都有相似的结构(如图)。两种帧格式都是采用 48bit(6 字节)的目的地址与源地址。 这些地址就是我们常说的物理地址(Media Access Control Address,MAC)

1. 以太网帧格式(如图 1 下半部分)

  • 目标 MAC 地址,6 字节长度;

  • 源 MAC 地址,6 字节长度;

  • 类型区域,2 字节长度,用于表示该帧是什么协议帧;

  • 当区域值为 0x0800,表示该帧是一个 IP 数据包,其后的数据区域长度是 46~1500 字节;

  • 当区域值为 0x0806,表示该帧是一个 ARP 请求或 ARP 应答包,其后数据长度是固定的 28 字节 + 18 字节填充字节(PAD);

  • 当区域值为 0x8035,表示该帧是一个 RARP 请求或 RARP 应答包,其后数据长度是固定的 28 字节 + 18 字节填充字节 (PAD)。

  • 数据区域,其长度如上;

  • CRC ,差错循环冗余校验码,4 字节长度。校验范围:除 CRC 以外的其他数据。

以太帧最小数据区域是46字节,因此,ARP与RARP包不够这么长,需要填充PAD(填充字节)。 用 wireshark 抓取一帧,可以看到:

蓝色部分为目的 MAC 地址;黑色部分为源 MAC 地址;红色部分为帧类型部分,指明这是一个 IPv4 数据包;黄色为填充字节部分;其余为数据部分。没有看到 CRC 校验码是应为抓包工具抓不到。

2.IEEE802 帧格式(如图 1 上半部分)

  • 目标 MAC 地址,6 字节长度;

  • 源 MAC 地址,6 字节长度;

  • 长度区域,2 字节长度,指明其后除去 CRC 校验码的数据长度。这个长度值与以太帧的类型区域值不重合(以太帧类型最小 0x0800[2048], 数据长度范围又是 46~1500,不冲突), 可以使用该区域区分是以太帧还是IEEE802帧

  • 逻辑链路控制(Logical Link Control ,802.2 LLC),3 字节长度;

  • 子网访问协议(Sub-network Access Protocol, 802.2 SNAP),5 字节长度;

  • 数据区域,38~1492 字节长度;

  • CRC ,差错循环冗余校验码,4 字节长度。

IEEE802最小数据区域是38字节

三、串行线路 IP(SLIP) 协议与点对点协议(PPP)

这两个协议都是对串行线路网络的协议。SLIP(Serial Line IP), 是一种串行线路上对 IP数据包 进行封装的简单形式。PPP(Point to Point Protocol)是 SLIP 的代替协议







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