从IP数据包到端口发送究竟经历了什么？

我一直觉得IP数据包，到物理层发送这之间再也不有什么操做性了。由于在日常的交流中谈协议，谈到IP这一层基本就止住了，仿佛IP打包后就能够直接发送了是的。然而当我读了《TCP/IP详解卷一：协议》后，我才发现其中并无那么简单。也许是由于接近真实世界的缘由，不一样的网络链接方式最终封装的IP都不太同样。

以太网和IEEE 802

以太网和IEEE 802是最多见的两种协议，它们的数据报以下：

目的地址和原地址指的就是物理地址（MAC地址），它们是经过ARP协议获取的（下文会介绍）。

咱们将目光放到封装的数据部分，能够看到封装的三种报文（IP、ARP、RARP）类型是一致的，可是后面的数据长度范围并不一致。IEEE802的最小值是36字节（PAD 表明填充字节的意思），而以太网的是46。

在观察除了数据之外的部分，会发现他们源地址、目的地址都在开头并占据相同长度，尾部都是4字节的CRC（检验码），不同的是IEEE802比以太网多占用了8个字节（长度+几个不明就里的固定字段）。

在我看来以太网应该是IEEE 802的升级版（由于减小了一些不须要的固定字节的占用），然而以太网出现的时间比IEEE 802提早，也就是说IEEE 802才是升级版。更神奇的是RFC标准规定，以太网必须支持而IEEE选择支持。然而我查找了半天资料没有发现两个同时存在的缘由，所以我能想到的IEEE 802存在的缘由是历史商业竞争的产物了。

ARP：地址解析协议

ARP（Address Resolution Protocol）为协议地址（一般是IP，也就是说能够用在非IP协议上）到硬件地址之间提供一种映射。主要不是用于消息通讯，而是为了消息通讯而查出硬件地址。

用于以太网的ARP请求或应答报文以下：

• 帧类型：表示后面的数据类型，应答或请求（0X0806）
• 硬件类型：表示硬件地址的类型，值为 1即表示以太网地址
• 协议类型：表示要映射的协议地址类型。它的值为 0x0800 即表示IP地址
• 硬件地址长度/协议地址长度：单位byte
• op：表明操做，发送为响应报文时为2

硬件类型和协议类型决定最后4个字段（源硬件地址、源协议地址、目的硬件地址、目的协议地址）的长度和内容

解析过程：

1. ARP发送请求到广播地址（物理地址每一个bit都为1，FF:FF:FF:FF:FF:FF）
2. 与ARP请求的目标IP地址对应的主机，填充上地址段
3. 根据请求端的地址直接将响应报文发送回请求主机

主机在接收到请求或响应ARP报文时，会将地址缓存下来。完整的表项（可以正常响应的）通常为20分钟，不完整的表项（未被正常响应的）通常为3分钟。能够经过指令arp进行查看。

SLIP：串行线路IP

SLIP(Serial Line IP)是一种对IP数据报进行封装的简单形式，适用于RS-232串行端口和高速调制解调器接入Internet。RS-232常见于液晶显示屏与电脑的连接。

RS-232数据线：

SLIP数据报：

从数据报能够看出SLIP协议是一种很简单的协议，除了头尾字段用于区分数据报，而后将数据报中会影响判断的（标志字节：0xc0，转义字节：0xdb）进行转义就完成了封装能够进行发送了。

优势：

简单、字节少。

我想这也是它会被用在显示器上（RS-232）和接入Internet等对时延要求高、传输量大的场合。

缺点：

1. 根据IP知道对端机器（原话是“每端必须知道对方IP”）。该协议没有使用ARP进行广播，肯定发送机器，因此必须的经过IP层的目的IP地址知道对应的机器。
2. 数据帧没有类型字段，只能发送一种类型的报文。（原话是“若是一条串行线路用于SLIP，那么它不能同时使用其余协议。”）
3. 没有校验和，受噪声影响，传输出错只能在上层校验。

我想也就是由于这些不稳定性，因此主要是在有线传输中见到它的身影。

CSLIP

CSLIP(Compressed SLIP)是SLIP的更进一步，它将SLIP传输的TCP数据包头进行压缩，减小传输量。但并不影响UDP包头。

PPP：点对点协议

PPP(Point to Point Protocol)协议修改了SLIP协议中的全部缺点。PPP就是被设计来用于取代SLIP的。其数据报以下：

能够看到CRC加入了协议字段和CRC字段（校验和）字段，所以能够解决只可以传输一种类型报文，以及没有校验和易受噪声干扰的问题。至于PPP的IP协商机制，有兴趣的能够本身查查资料。

PPP与SLIP同样有头尾标志字节，这就说明PPP也须要将数据报中的标志字节和转义字节进行转移。与SLIP不同的是，标志位（0x7e）、转义字节（0x7d）。

除了这两个字节外PPP还须要对小于0x20的字节进行转移，由于0x20的字节在ascii码中有控制含义，怕影响底层驱动程序。

所以PPP具备转移规则，规则是在0x7d接下去的第1个byte的第6个bit取补码（即将byte取补码后，将这个byte的第6位，用补码的第6位取代）。

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