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。
以太网和IEEE 802封装
以太网这个术语一般是指DEC、Intel、Xeror公司在1982年联合发布的一个标准，它是当今TCP/IP采用的主要的局域网技术，以太网IP数据报的封装在RFC894中定义，地址是48bit。
IEEE 802 是IEEE（电子电气工程师协会）802委员会公布的一个稍有不同的标准集，其中802.3针对整个CSMA/CD网络，802.4针对令牌总线网络，802.5针对令牌环网络。
最常用的封装格式是RFC894。
IEEE 802.2/802.3（RFC-1042）和以太网封装格式（RFC-894） （方框下的数字表示占用的字节数）：
- 两种帧格式都采用48bit的地址，称为硬件地址。ARP和RARP协议用于对32bit的IP地址和48bit的硬件地址进行映射。
- 802标准的长度指后续数据的字节长度，但不包括CRC校验码；以太网的类型字段定义了后续数据的类型。802定义的有效长度值与以太网的有效类型值无一相同，这样就可以对两种帧格式进行区分。
- 在以太网帧格式中，类型字段之后就是数据；而在802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, DSAP）和源服务访问点（Source Service Access Point，SSAP）的值都设为0xaa。Ctrl字段的值设为3.随后的3个自己org 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。
- CRC字段用于帧内后续字节差错的循环冗余码校验（校验和）（它也称为FCS或帧校验序列）。
- 802.3标准定义的帧和以太网的帧都有最小长度要求。802.3标准要求至少38字节，以太网要求至少48字节。如果空间不足，则需要填充字节。
SLIP，串行线路IP
SLIP的全称是Serial Line IP。它是一种在串行线路上对IP数据报进行封装的简单形式。SLIP适用于RS-232串行端口和高速调制解调器接入Internet。
SLIP协议定义帧格式的规则：
- IP数据报以一个称作END（0xc0）的特殊字符结束。大多数实现在数据报的开始处传一个END字符。
- 如果IP报文中某个字符为END，那么就要连续传输两个字节
0xdb和0xdc来取代它。0xdb被称作SLIP的ESC字符（转义字符），它的值与ASCII码的ESC字符（0x1b，这是物理按键的值，前者是协议定义的逻辑转义字符）不同。 - 如果IP报文中某个字符为SLIP的ESC字符，那么就要连续传输两个字节的
0xdb和0xdd来取代它。
SLIP报文封装图解：
SLIP的一些缺陷：
- 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。
- 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。
- SLIP没有在数据帧中加上校验和。只能通过上层协议发现出错的报文。
压缩的SLIP
由于串行线路的速率通常较低，而且通信经常是交互式的，因此在SLIP线路上有许多小的TCP分组进行交换。
CSLIP（即压缩SLIP）压缩了大多数的IP和TCP首部，因此更高效。
PPP：点对点协议
PPP，点对点协议修改了SLIP协议中的所有缺陷。包括以下三个部分：
- 在串行链路上封装IP数据报的方法。PPP既支持数据为8位和无奇偶校验的异步模式，还支持面向比特的同步链接。
- 建立、配置以及测试数据链路的链路控制协议（LCP，Link Control Protocol）。允许通信双方进行协商，以确定不同的选项。
- 针对不同网络层协议的网络控制协议（NCP，Network Control Protocol）体系。
PPP帧格式
每一帧都以标志字符0x7e开始和结束，紧接着是一个地址字节，值始终是0xff，然后是一个值为0x03的控制字节。
协议字段类似于以太网中类型的功能。
CRC字段（或FCS，帧校验序列）是一个循环冗余校验码，以检测数据帧中的错误。
由于标志字符的值是0x7e，因此当该字符出现在信息字段中时，PPP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 stuffing）的硬件技术来完成的。
在异步链路中，特殊字符0x7d用作转义字符。当它出现在PPP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：
- 当遇到字符0x7e时，需连续传送两个字符：0x7d和0x5e，以实现标志字符的转义。
- 当遇到转义字符0x7d时，需连续传送两个字符：0x7d和0x5d，以实现转义字符的转义。
- 默认情况下，如果字符的值小于0x20，一般都要进行转义。
环回接口，Loopback Interface
环回接口允许运行在同一台主机上的客户程序和服务器程序通过TCP/IP进行通信。A类网络号 127 就是为环回接口预留的。
大多数系统把IP地址 127.0.0.1 分配给这个接口，并命名为 localhost。一个传给环回接口的IP数据报不能在任何网络上出现。大多数产品照样完成传输层和网络层的所有过程，只是当IP数据报离开网络层时把它返回给自己。
环回接口数据报处理过程：
上图有3个关键点：
- 传给环回地址的任何数据均作为IP输入。
- 传给广播地址或多播地址的数据报复制一份传给环回接口，然后送到以太网上。
- 任何传给该主机IP地址的数据均送到环回接口。
用传输层和IP侧过的方法来处理环回数据简化了设计，环回接口可以被看作是网络层下面的另一个链路层。网络层把一份数据报传送给环回接口，就像传给其他链路层一样，只不过环回接口把它返回到IP的输入队列中。
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。
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层就需要进行分片（fragmentation），把数据报分层若干片，这样每一片都小于MTU。
路径MTU
当两台主机之间的通信要通过多个网络，这两台通信主机路径中的最小MTU就称作路径MTU。
两台主机之间的路径MTU不一定是个常数，它取决于当时所选择的路由。而选路不一定是对称的，因此路径MTU在两个方向上不一定是一致的。
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