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第一章 概述
网络协议通常分不同层次进行开发，每一层分别负责不同的通信功能，TCP/IP通常被认为是一个四层协议系统，如图 1.1 所示：
- 链路层，有时也称作数据链路层或网络接口层，通常包括操作系统中的设备驱动程序和计算机中对应的网络接口卡
- 网络层，有时也称作互联网层，处理分组在网络中的活动，例如分组的选路
- 运输层主要为两台主机上的应用程序提供端到端的通信。在T C P / I P协议族中，有两个 互不相同的传输协议： T C P（传输控制协议）和U D P（用户数据报协议）
- 应用层负责处理特定的应用程序细节
TCP/IP的分层
由于T C P、U D P、I C M P和I G M P都要向I P传送数据，因此I P必须在生成的I P首部中加入某种标识，以表明数据属于哪一层。为此， I P在首部中存入一个长度为8 b i t的数值，称作协议域。1表示为I C M P协议， 2表示为I G M P协议， 6表示为T C P协议， 1 7表示为U D P协议。
封装
当应用程序用T C P传送数据时，数据被送入协议栈中，然后逐个通过每一层直到被当作一串比特流送入网络。其中每一层对收到的数据都要增加一些首部信息（有时还要增加尾部信息），该过程如上图所示。
以太网数据帧的物理特性是其长度必须在46~1500字节之间。分用
当目的主机接收到一个以太网数据帧时，数据就开始从协议栈中由底向上升，同时去掉各层协议加上的报文首部。每层协议盒都要去检查报文首部中的协议标识，以确定接收数据的上层协议，这个过程称作“分用”。
第二章 链路层
在TCP/IP协议族中，链路层主要有三个目的：
- 为IP模块发送和接收IP数据报；
- 为ARP模块发送ARP请求和接收ARP应答；
- 为RARP发送RARP请求和接收RARP应答；
SLIP
SLIP的全称是Serial Line IP。它是一种在串行线路上对I P数据报进行封装的简单形式。
下面规则定义了SLIP协议定义的帧格式： 1) IP数据报以一个称作E N D（0 x c 0）的特殊字符结束。同时，为了防止数据报到来之前 的线路噪声被当成数据报内容，大多数实现在数据报的开始处也传一个E N D字符（如果有线 路噪声，那么E N D字符将结束这份错误的报文。这样当前的报文得以正确地传输，而前一个 错误报文交给上层后，会发现其内容毫无意义而被丢弃）。 2) 如果I P报文中某个字符为E N D，那么就要连续传输两个字节0 x d b和0 x d c来取代它。 0 x d b这个特殊字符被称作S L I P的E S C字符，但是它的值与A S C I I码的E S C字符（0 x 1 b）不同。 3) 如果I P报文中某个字符为S L I P的E S C字符，那么就要连续传输两个字节0 x d b和0 x d d来取代它。
SLIP是一种简单的帧封装方法，其也存在一些缺陷： 1. 每一端必须知道对方的IP地址，没有办法把本端的IP地址通知给另一端； 2. 数据帧中没有类型字段，如果一条串行线路用于SLIP，那么它不能同时使用其他协议； 3. SLIP没有在帧中加上检验和； PPP：点对点协议
PPP，点对点协议修改了SLIP协议上的所有缺陷，PPP包括以下三部分：
1. 在串行链路上封装IP数据报的方法； 2. 建立、配置及测试数据链路的链路控制协议（LCP），允许通信双方进行协商，以确定不同选项； 3. 针对不同网络层协议的网络控制协议（NCP）体系；
每一帧都以标志字段0X7e开始和结束，紧接着是一个地址字节，值始终是0Xff，然后是一个0X03的控制字节； 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；
CRC字段是一个循环冗余检验码，已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）。总的来说，PPP比SLIP具有以下优点：
- PPP支持在单根串行线路上运行多种协议，不只是IP协议；
- 每一帧都有循环冗余检验；
- 通信双方可以进行IP地址的动态协商；
- 与CLSIP类似，对TCP和IP报文首部进行压缩；
- 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，以及更复杂的实现。
最大传输单元MTU
以太网和802.3对数据帧的长度都有一个限制，其最大值分别是1500和1492字节，链路层的这个特性称作MTU，最大传输单元，不同类型网络大多数都有一个上限；
如果IP层有一个数据报要传，而且数据的长度比链路层的MTU还大，那么IP层就需要分片，这样每一片都小于MTU。
点到点的链路层的MTU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。
路径MTU
当同一网络的两台主机互相通信时，该网络的MTU是非常重要的，如果两个主机通信要通过多个网络，那么每个网络的链路层就可能有不同的MTU，重要的不是两台主机所在网络的MTU值，而是两台主机通信路径中的最小的MTU，其被称作路径MTU。
两台主机之间的路径MTU不一定是常数，其取决于当时所选择的的路由。而选路不一定是对称的（从A到B的路由可能与B到A的路由不同），因此路径MTU在两个方向上不一定是一致的。