TCP/IP 协议笔记二

一、

　　T C P / I P协议族分为四层：链路层、网络层、运输层和应用层，每一层各有不同的责任。在T C P / I P中，网络层和运输层之间的区别是最为关键的：网络层（ I P）提供点到点的服务，而运输层（T C P和U D P）提供端到端的服务。在一个互联网上，每个接口都用 I P地址来标识，尽管用户习惯使用主机名而不是 I P地址。域名系统为主机名和 I P地址之间提供动态的映射。端口号用来标识互相通信的应用程序。服务器使用知名端口号，而客户使用临时设定的端口号。

二、

　　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。

 　　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。

 

 

 　　接下来是协议字段，类似于以太网中类型字段的功能。当它的值为 0 x 0 0 2 1时，表示信息字段是一个I P数据报；值为0 x c 0 2 1时，表示信息字段是链路控制数据；值为 0 x 8 0 2 1时，表示信息字段是网络控制数据。C R C字段（或F C S，帧检验序列）是一个循环冗余检验码，以检测数据帧中的错误。由于标志字符的值是 0 x 7 e，因此当该字符出现在信息字段中时， P P P需要对它进行转义。在同步链路中，该过程是通过一种称作比特填充 (bit stuff i n g )的硬件技术来完成的[ Ta n e n b a u m1 9 8 9 ]。在异步链路中，特殊字符 0 x 7 d用作转义字符。当它出现在 P P P数据帧中时，那么紧接着的字符的第6个比特要取其补码，具体实现过程如下：

1) 当遇到字符0 x 7 e时，需连续传送两个字符： 0 x 7 d和0 x 5 e，以实现标志字符的转义。

2) 当遇到转义字符0 x 7 d时，需连续传送两个字符： 0 x 7 d和0 x 5 d，以实现转义字符的转义。

3 ) 默认情况下，如果字符的值小于 0 x 2 0（比如，一个A S C I I控制字符），一般都要进行转义。例如，遇到字符0 x 0 1时需连续传送0 x 7 d和0 x 2 1两个字符（这时，第6个比特取补码后变为1，而前面两种情况均把它变为 0）。

　　这样做的原因是防止它们出现在双方主机的串行接口驱动程序或调制解调器中，因为有时它们会把这些控制字符解释成特殊的含义。另一种可能是用链路控制协议来指定是否需要对这3 2个字符中的某一些值进行转义。默认情况下是对所有的 3 2个字符都进行转义。与S L I P类似，由于P P P经常用于低速的串行链路，因此减少每一帧的字节数可以降低应用程序的交互时延。利用链路控制协议，大多数的产品通过协商可以省略标志符和地址字段，并且把协议字段由 2个字节减少到 1个字节。如果我们把 P P P的帧格式与前面的 S L I P的帧格式（图2 - 2）进行比较会发现， P P P只增加了 3个额外的字节： 1个字节留给协议字段，另 2个给C R C字段使用。另外，使用I P网络控制协议，大多数的产品可以通过协商采用 Van Jacobson报文首部压缩方法（对应于C S L I P压缩），减小I P和T C P首部长度。

　　总的来说，P P P比S L I P具有下面这些优点：(1) PPP支持在单根串行线路上运行多种协议，不只是I P协议；(2) 每一帧都有循环冗余检验； (3) 通信双方可以进行 I P地址的动态协商(使用I P网络控制协议)； (4) 与C S L I P类似，对T C P和I P报文首部进行压缩； (5) 链路控制协议可以对多个数据链路选项进行设置。为这些优点付出的代价是在每一帧的首部增加 3个字节，当建立链路时要发送几帧协商数据，以及更为复杂的实现。尽管P P P比S L I P有更多的优点，但是现在的S L I P用户仍然比P P P用户多。随着产品越来越多，产家也开始逐渐支持PPP，因此最终PPP应该取代SLIP。

三、

　　

 

 正如在图2 - 1看到的那样，以太网和8 0 2 . 3对数据帧的长度都有一个限制，其最大值分别是1 5 0 0和1 4 9 2字节。链路层的这个特性称作M T U，最大传输单元。不同类型的网络大多数都有一个上限。如果 I P层有一个数据报要传，而且数据的长度比链路层的 M T U还大，那么 I P层就需要进行分片（ f r a g m e n t a t i o n），把数据报分成若干片，这样每一片都小于 M T U。

图2 - 5列出了一些典型的 M T U值，它们摘自RFC 1191[Mogul and Deering 1990]。点到点的链路层（如S L I P和P P P）的M T U并非指的是网络媒体的物理特性。相反，它是一个逻辑限制，目的是为交互使用提供足够快的响应时间。在2 . 1 0节中，我们将看到这个限制值是如何计算出来的。我们将用n e t s t a t命令打印出网络接口的M T U。