网络之数据链路层(PPP协议）

网络之数据链路层

Author：onceday date：2022年7月20日

1.引言

数据链层主要使用两种渠道:

• 指点通信,使用一对一的通信方法。

• 使用多个广播通信模式的广播频道。

链路（link）是从一个结点到相邻结点之间的一段物理线路，中间没有任何其他的交换结点。

数据链路（data link），在链路通信，所需要的硬件和软件协议，总和在一起就构成了数据链路。也就是现在所属的网络适配器。

数据链层不需要考虑物理层传输的细节,它只是直接抽象,以横向传输数据。

数据链层协议必须考虑三个问题:

• 封装成帧，在一段数据前后分别添加首部和尾部，进行帧定界。当检测到帧接收不完整时，可以直接丢弃。

• 透明传输，需要对数据里可能涉及帧定界字符的字符进行转义，即字节填充或字符填充。这些数据对于数据链路层的协议来说就是透明的。

• 差错控制。通信线路并非理想，传输过程可能出现差错。数据链路层广泛使用循环冗余校验CRC来进行检错。

错误检测只确保被接受的帧几乎没有错误,但还有缺失帧、序列和重复的问题,所以不能可靠地传输。

但对于通信质量差的无线传输链路,数据链层采用验证和再传输机制,因此,无线传输的通信质量相当好,没有确认,没有再传输可以提高效率。

在数据链层网络中,协议数据单元的PDU的大小在Ethernet中仅限于1500,而PP协议一般保持兼容性为1500。

这个限制特性称为最大传输单元MTU,而最小的MTU称为整个包含所有链接的网络路径MTU。

2.Point-to-pointPP

pp是一个由三个部分组成的协议集:

• 将IP数据消息包入序列链的方法.

• 一系列的链路控制协议(Link Control Protocol,LCP)，用来建立、配置和测试数据链路连接。

• 除了NCP(网络控制协议)之外,每个协议都支持不同的网络层协议,例如IP、OSI网络层、DECnet和AppleTalk。

PP具有物理层链的最低要求,即必须支持双向操作,以及非同步或同步操作。

pp基本帧格式借用HDLC格式。

199年出版的PP over Ethernet(PPoe)在Ethernet上运行,允许PP帧被封入Ethernet帧中。

2.1 帧格式

• 标记字段用于帧边界,即两个0x7E字符的末端。

• 地址和控制字段来自HDLC协议,但在PP中只有一个目的地,没有可靠的服务提供,因此固定为0xFF和0x03.字段可以通过地址和控制字段压缩(ACFC)选项省略。

• 协议字段显示其后面的数据类型,因为数据可能来自网络控制协议NCP或链路控制协议LCP和网络层协议IP等。0x0021是一个IP数据报告,0xC021是LCP数据。协议字段压缩PFC可以减少长度到1字节.

• MRU的总长度通常不超过1500米。

• FCS测试序列一般使用CRC-CCITT多项式:

  $CRC-CCITT=X^{16}+X^{12}+X^5+1$

  摩尔认为16位FCS,但可以通过LCP选项实现32位FCS。

非同步传输使用字符填充:

• 定义为0x7D(01101)的转写

• 将数据节中的每个0x7E节点转换为0x7D,0x5E)序列

• 将数据节中的每个0x7D节点转换为0x7D、0x5D的序列

• 数据节中的c小于0x20的字符变为0x7D,0x20+c的序列

用于同步传输的位数填充(零位数填充):

• SONET/SDH链是一个连续传输的一系列位数。

• 扫描整个字段,只要有5个连续的字段,然后立即填入一个0,即没有6个连续的1,0x7E(0110)。

2.2LCP操作过程

PP协议的LCP分组:

代码字段给出请求或响应的操作类型:

• 配置消息(启动基本配置,建立商定的选项)

• 终止消息(清除链条)

• 返回请求/响应消息(验证对方的操作)

• 放弃请求消息(用于性能测试,放弃不响应的子组)

• 识别和剩余时间信息(管理目的)

标识字字段是一个由LCP请求帧的发送者提供的序列编号,并与每个后续消息相乘。

长度字段给出了LCP子集的字节长度,它不是PP协议的一部分。

2.3PP议定书的工作状况

• 用户身份验证可以在识别阶段进行。

• NCP将根据网络层不同的协议进行配置，如IP协议将使用IP控制协议IPCP(IP Control Protocal)。

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