從IP資料報到埠傳送究竟經歷了什麼?

2021-09-24 06:33:27 字數 2175 閱讀 9342

我一直以為ip資料報,到物理層傳送這之間不再有什麼操作性了。因為在平常的交流中談協議,談到ip這一層基本就止住了,彷彿ip打包後就可以直接傳送了是的。然而當我讀了《tcp/ip詳解卷一:協議》後,我才發現其中並沒有那麼簡單。也許是因為接近真實世界的原因,不同的網路連線方式最終封裝的ip都不太一樣。

乙太網和ieee 802是最常見的兩種協議,它們的資料報如下:

目的位址和原位址指的就是實體地址(mac位址),它們是通過arp協議獲取的(下文會介紹)。

我們將目光放到封裝的資料部分,可以看到封裝的三種報文(ip、arp、rarp)型別是一致的,但是後面的資料長度範圍並不一致。ieee802的最小值是36位元組(pad 代表填充位元組的意思),而乙太網的是46。

在觀察除了資料以外的部分,會發現他們源位址、目的位址都在開頭並佔據相同長度,尾部都是4位元組的crc(檢驗碼),不一樣的是ieee802比乙太網多占用了8個位元組(長度+幾個不明就裡的固定字段)。

在我看來乙太網應該是ieee 802的公升級版(因為減少了一些不需要的固定位元組的占用),然而乙太網出現的時間比ieee 802提前,也就是說ieee 802才是公升級版。更神奇的是rfc標準規定,乙太網必須支援而ieee選擇支援。然而我查詢了半天資料沒有發現兩個同時存在的原因,因此我能想到的ieee 802存在的原因是歷史商業競爭的產物了。

arp(address resolution protocol)為協議位址(通常是ip,也就是說可以用在非ip協議上)到硬體位址之間提供一種對映。主要不是用於訊息通訊,而是為了訊息通訊而查出硬體位址。

用於乙太網的arp請求或應答報文如下:

硬體型別和協議型別決定最後4個字段(源硬體位址、源協議位址、目的硬體位址、目的協議位址)的長度和內容

解析過程:

arp傳送請求到廣播位址(實體地址每個bit都為1,ff:ff:ff:ff:ff:ff)

與arp請求的目標ip位址對應的主機,填充上位址段

根據請求端的位址直接將響應報文傳送回請求主機

主機在接收到請求或響應arp報文時,會將位址快取下來。完整的表項(能夠正常響應的)一般為20分鐘,不完整的表項(未被正常響應的)一般為3分鐘。可以通過指令arp進行檢視。

slip(serial line ip)是一種對ip資料報進行封裝的簡單形式,適用於rs-232串列埠和高速數據機接入internet。rs-232常見於液晶顯示屏與電腦的鏈結。

rs-232資料線:

slip資料報:

從資料報可以看出slip協議是一種很簡單的協議,除了頭尾字段用於區分資料報,然後將資料報中會影響判斷的(標誌位元組:0xc0,轉義位元組:0xdb)進行轉義就完成了封裝可以進行傳送了。

優點:

簡單、位元組少。

我想這也是它會被用在顯示器上(rs-232)和接入internet等對時延要求高、傳輸量大的場合。

缺點:

根據ip知道對端機器(原話是「每端必須知道對方ip」)。該協議沒有使用arp進行廣播,確定傳送機器,所以必須的通過ip層的目的ip位址知道對應的機器。

資料幀沒有型別字段,只能傳送一種型別的報文。(原話是「如果一條序列線路用於slip,那麼它不能同時使用其他協議。」)

沒有校驗和,受雜訊影響,傳輸出錯只能在上層校驗。

我想也就是因為這些不穩定性,所以主要是在有線傳輸中見到它的身影。

cslip(compressed slip)是slip的更進一步,它將slip傳輸的tcp資料報頭進行壓縮,減少傳輸量。但並不影響udp包頭。

ppp(point to point protocol)協議修改了slip協議中的所有缺點。ppp就是被設計來用於取代slip的。其資料報如下:

可以看到crc加入了協議欄位和crc欄位(校驗和)字段,因此可以解決只能夠傳輸一種型別報文,以及沒有校驗和易受雜訊干擾的問題。至於ppp的ip協商機制,有興趣的可以自己查查資料。

ppp與slip一樣有頭尾標誌位元組,這就說明ppp也需要將資料報中的標誌位元組和轉義位元組進行轉移。與slip不一樣的是,標誌位(0x7e)、轉義位元組(0x7d)。

除了這兩個位元組外ppp還需要對小於0x20的位元組進行轉移,因為0x20的位元組在ascii碼中有控制含義,怕影響底層驅動程式。

因此ppp具有轉移規則,規則是在0x7d接下去的第1個byte的第6個bit取補碼(即將byte取補碼後,將這個byte的第6位,用補碼的第6位取代)。

複製**

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