第二章链路层（link layer） - docsharetips.pdf

第二章 链路层 （link layer） 2.1. 介绍 从第一章图1.6 中，可以了解到TCP/IP 协议族中链路层的作用主要有3 个： 1. IP 模块发送和接收IP 数据帧； 2. ARP 模块发送请求和接收应答； 3. 为安全准入模块发送和接收控制信息。 TCP/IP 协议族中支持种类繁多的链路层协议，取决于网络硬件类型，常见的硬件网络类型有： 1. Ethernet （以太网），最常见的局域网类型，包括光介质（Fiber ）和铜介质（Copper）两种物理类 型，介质也就是之前所说的媒介Medium 或者Media ； 2. WLAN （Wireless LAN），无线局域网，从原理上来说算是以太网的无线版本，其传输介质是常见 的工作在公用频段的电磁波Radio ； 3. 拨号专线，如电话线 （铜介质）和3G （电磁波介质，工作频段需要靠政府牌照）等，运行的链路层 协议通常是PPP （Point-to-Point Protocol ）点到点协议； 4. PDH/SDH/SONET （Plesiochronous Digital Hierarchy 伪同步数字序列、Synchronous Digital Hierarchy 同步数字序列、Synchronous Optical Networking 同步光网络）等租赁专线，通常运行 PPP 协议或者HDLC （High-level Data link Control 高级数据链路控制）协议； 5. ATM （Asynchronous Transfer Mode 异步传输模式），本来ATM 是和TCP/IP 协议族并行的一种 技术，但目前主要是以TCP/IP 协议族的链路层技术出现； 6. GPON/EPON/EPCN （Gigabit-capable Passive Optical Network 千兆无源光网络、Ethernet PON 以太网无源光网络、Ethernet Passive Coax Network 以太网无源同轴网络）等； 7. 虚拟接口如环回接口Loopback 、GRE 隧道接口，这是一个特殊的软件接口； 8. 其它新兴网络类型如WiMAX 、WDM/DWDM 等。 这些种类繁多的网络硬件类型应用于不同的链路场合，链路层网络通常是根据链路物理通信范围大小分成： • PAN （Personal Area Network 人域网），链路范围通常在10m 以内，如无线蓝牙就是PAN 的一种； • LAN （Local Area Network 局域网），链路范围通常在300m 以内，特点是多点接入，这就是最常 见的网络链路，如以太网、WLAN 都是局域网链路； • MAN （Metropolitan Area Network 城域网），链路范围通常在一个城市以内，SD 、长距以太网 等技术可以称为城域网，特点是高速专线； • WAN （Wide Area Network 广域网），比城域网范围更大的成为广域网，常见的技术主要是 SD 、WDM 类技术，其特点是点到点专线； 通常而言，局域网的链路范围最适合多点高速通信，价格也比较低廉；广域网适合建立一个跨越全国的大型 专线网络，价格高，但速率低；城域网则夹杂在广域网和局域网之间；人域网讲究节能低耗低辐射，所以在 研究网络时通常不作为参考对象。互联网是由所有这些网络链路组成，并不存在绝对意义上的孰优孰劣，是 否满足当时的产业链的要求是更现实的标准。在网络的历史短河之中，我们看到的只有推陈出新，新人换旧 人的场景。在本文中对各种链路层技术的具体物理细节并不作分析，侧重于提炼出链路层在TCP/IP 协议族 中的作用，使用广泛而成熟的局域网、广域网类链路层协议会成 探讨的重点。 在Richard Stevens 在1993 年写TCP/IP 详解时主要使用的网络硬件类型有以太网、令牌环（Token Ring ）、FDDI （Fiber Distributed Data Interface 光纤分布数据接口）和RS-232 专线，这些都是当时比 较流行的局域网技术。但到了2010 年，这些网络中也只有以太网幸存下来，并活得很好，并且统 了有线 局域网的市场，令牌环、FDDI 、RS-232 都已经成为了以太网的刀下之鬼；新兴的无线局域网也有了主