Você quer examinar os protocolos usados há 20 anos para a conexão discada - onde uma porta serial era conectada a um modem para se conectar à Internet. Como @ music2myear sugeriu houve um protocolo chamado SLIP que fez isso, no entanto, este foi substituído pelo PPP.
Meu google-fu é strong (na verdade eu conheço as palavras-chave) e eu criei o Linux PPP howto, seção 29 que possivelmente é o que você quer. (Uma nota - um "cabo de modem nulo" era um cabo serial em ambos os lados com os pares TX e RX cruzados - o que seria análogo ao que você está fazendo com o seu Pi)