SLIP—串行线路上传输数据报的非标准协议

Posted 2020-11-06 herelsp

做了这么多年的程序员后，总想资源回收一下，写一点点什么，却又发现无从写起。

SLIP—串行线路上传输数据报的非标准协议

简介

TCP/IP 协议族可以在许多网络介质上运行，如： IEEE 802.3 （以太网）和802.5（令牌环）局域网，X.25线路，卫星连接和串行线路。除了串行线路外，其它的介质上都有包格式的标准。
SLIP（Serial Line Internet Protocol，串行线路网际协议），该协议是Windows远程访问的一种旧工业标准，主要在Unix远程访问服务器中使用，现今仍然用于连接某些ISP。因为SLIP协议是面向低速串行线路的，可以用于专用线路，也可以用于拨号线路，Modem的传输速率在1200bps到19200bps。
SLIP ，即串行线路IP，实际上是一个标准，它通常用于运行TCP/IP协议点对点连接之中。
它并非Internet标准。

历史

SLIP起始于八十年代初3COM UNET TCP/IP实现，它仅是一个包协议：SLIP定义了一系列字符将IP包在串行线路上变成帧格式，仅此而已。它不提供寻址，包类型标识，差错控制或压缩机制。因为此协议十分简单，所以非常容易实现。
在1984年左右，Rick Adams为Berkeley Unix和Sun Microsystems工作站实现了SLIP并推广到世界。它很快被用于在主机和路由器之间的串行线路连接。SLIP通常用于专线连接，有时也用于拔号连接，其速度经常在1200bps和19.2Kbps之间。对于主机和路由器之间的连接是十分有用的。

实用性

SLIP在大部分基于Berkeley UNIX的系统上可用，在Berkeley 4.3BSD 中也包括SLIP。SLIP在Ultrix，Sun UNIX和大部分由Berkeley演变而来的UNIX上可用。一些终端集中器和IBM PC也支持它。

协议

SLIP协议定义两个特殊字符：END和ESC。END是八进制300（十进制192），ESC是八进制（十进制219），这与ASCII码中的ESC字符不冲突；为了讨论的方便，这里所说的ESC均是SLIP的ESC字符。
若要发送一个包，SLIP主机只需要以包的形式发送数据即可。
如果数据与END字符相同，则发送ESC和八进制的334（十进制220）代替。
如果和ESC相同，则以ESC和八进制335（十进制221）代替。
当包数据发送结束，则发送一个END字符。
Phil Karn提出一个改进的算法，可以在包头和饱包尾都使用END。这将消除由于线路噪声带来的错误。在一般情况下，接收方只用观察两个END，这将产生错误的IP包。如果SLIP实现不放弃0长度包，那IP实现会这样做的。如果因为噪声，此包将被抛弃，而不影响下面的包。因为没有标准的SLIP说明，因此没有真正定义的最大SLIP包大小。我们最好接受由Berkeley UNIX SLIP drivers定义的大小：1006字节，包括IP和传输协议头（不包括帧字符。因此，新的SLIP实现应该准备接收1006字节的数据报，而且不应该发送大于1006字节的数据报。

不足之处

有一些用户希望SLIP提供但它没有提供的功能，公平地说，SLIP仅仅是很久前，问题并不那么重要时设计的普通协议。下面是显而易见的SLIP的不足之处：

• 寻址功能
  SLIP连接的双方都出于路由的目的需要知道对方的IP地址。并且，当使用SLIP作为主机拔号到路由器的目的时，寻址机制会是动态的，路由器需要通知拔号主机主机的IP地址。而现在，SLIP却没有提供通过SLIP连接传送地址信息的机制。

• 类型标识
  SLIP没有类型域，因此，在SLIP连接上仅能运行一种协议，所有在配置了TCP/IP和DECnet的主机之间不可能使用SLIP。而SLIP是串行线路IP，如果以串行线路连接多协议的计算机，这些计算机应该具有以一种以上协议通信的能力。

• 差错检测与校正
  线路噪声可能使包在传送过程中损坏，因为线路速率比较低，因此，重新发送的代价是昂贵的。在SLIP层，差错控制并不是必须的，因为IP应用程序可以检测到损坏的包（IP头和UDP，TCP校验码是足够的），但是一些应用程序如NFS通常忽略错误而单纯依靠网络介质来检测损坏的包。因为重新传送的代价很大，因此SLIP提供差错检测与校正是更有效的方法。

• 压缩
  因为拔号线路速率比较慢，包的压缩将大大提高包的吞吐量。通常，在单独一个TCP连接的包序列中的IP和TCP头中几乎没有多少变化，所以普通的压缩算法就可以仅发送改变的包头部分而不是整个包头。已经在这方面做了一些工作，上面的问题中的全部或一部分正在研究之中。

SLIP驱动程序

下面的C语言函数可以发送并接收SLIP包。他们依靠两个函数完成功能：send_char()和recv_char()，它们分别在串行线路上发送和接收一个字节。

/* SLIP特殊字符 */
#define END 0300     /*标明包结束*/
#define ESC 0333     /*标明字节填充*/
#define ESC_END 0334 /*ESC ESC_END用于包中数据和和END相同时的转意字符*/
#define ESC_ESC 0335 /*ESC ESC_ESC用于包中数据和和ESC相同时的转意字符*/

/* SEND_PACKET:发送长度为LEN的的包，起始位置在P*/
void send_packet(char *p, int len)
{
        /*发送一个END字符*/
        send_char(END);
        /*发送包内的数据*/
        while (len--)
        {
                switch (*p)
                {
                /*如果需要转意，则进行相应的处理*/
                case END:
                        send_char(ESC);
                        send_char(ESC_END);
                        break;
                case ESC:
                        send_char(ESC);
                        send_char(ESC_ESC);
                        break;
                /*如果不需要转意，则直接发送*/
                default:
                        send_char(*p);
                }
                p++;
        }
        /*通知接收方发送结束*/
        send_char(END);
}

/* RECV_PACKET:接收包数据，存储于P位置，如果接收到的数据大于LEN，则被截断，函数返回接收到的字节数*/
int recv_packet(char *p, int len)
{
        char c;
        int received = 0;
        while (1)
        {
                /*接收字符*/
                c = recv_char();
                switch (c)
                {
                /*如果接收到END，包数据结束，如果包内没有数据，直接抛弃*/
                case END:
                        if (received)
                                return received;
                        else
                                break;

                /*下面的代码用于处理转意字符*/
                case ESC:
                        c = recv_char();
                        switch (c)
                        {
                        case ESC_END:
                                c = END;
                                break;
                        case ESC_ESC:
                                c = ESC;
                                break;
                        }

                default:
                        if (received < len)
                        {
                                p[received++] = c;
                        }
                }
        }
}