认识以太网以太网不是一种具体的网络而是一种技术标准即包含了数据链路层的内容也包含了一些物理层的内容。例如规定了网络拓扑结果访问控制方式传输速率等等。例如以太网中的网线必须使用双绞线传输速率有 10M, 100M, 1000M 等以太网是当前应用最广泛的局域网技术和以太网并列的还有令牌环网无线LAN 等以太网帧格式源地址和目的地址是指网卡的硬件地址也叫MAC地址长度是48位6个字节是在网卡出厂时固化的。帧协议类型字段有三种值分别对应IPARPRARP帧末尾是CRC校验码。认识MAC地址MAC地址是用来识别数据链路层种相关的节点。长度位48位即6个字节。一般用16进制数字加上冒号的形式表示(例如:08:00:27:03:fb:19)可以 通过arp -a命令查看。在网卡出厂时就确定了不能修改。mac 地址通常是唯一的(虚拟机中的 mac 地址不是真实的 mac 地址可能会冲突也有些网卡支持用户配置 mac 地址)。对比理解MAC地址和IP地址IP 地址描述的是路途总体的 起点 和 终点MAC 地址描述的是路途上的每一个区间的起点和终点;认识MTU数据链路层规定对应的报文大小不能超过最大传输单元(MTU)否则需要对数据包进行分片(fragmentation)这个工作是在网络层完成的网络层的IP协议中的16位标识3位标志13位片偏移可以实现数据包的分片和组装工作。以太网帧中的数据长度规定最小 46 字节最大 1500 字节ARP 数据包的长度不够 46 字节要在后面补填充位最大值 1500 称为以太网的最大传输单元(MTU)不同的网络类型有不同的MTU不同的数据链路层标准的 MTU 是不同的MTU对IP协议的影响由于数据链路层 MTU 的限制对于较大的 IP 数据包要进行分包。将较大的 IP 包分成多个小包, 并给每个小包打上标签每个小包 IP 协议头的 16 位标识(id) 都是相同的每个小包的 IP 协议头的 3 位标志字段中, 第 2 位置为 0, 表示允许分片, 第 3 位来表示结束标记(当前是否是最后一个小包是的话置为 1否则置为 0)到达对端时再将这些小包会按顺序重组拼装到一起返回给传输层一旦这些小包中任意一个小包丢失接收端的重组就会失败。但是 IP 层不会负责重新传输数据MTU对UDP协议的影响一旦 UDP 携带的数据超过 1472(1500 - 20(IP 首部) - 8(UDP 首部))那么就会在网络层分成多个 IP 数据报。 这多个 IP 数据报有任意一个丢失都会引起接收端网络层重组失败。那么这就意味着如果 UDP 数据报在网络层被分片整个数据被丢失的概率就大大增加了。MTU对TCP协议的影响TCP的一个数据报也不能无限大, 还是受制于 MTUTCP 的单个数据报的最大消息长度称为 MSS(Max Segment Size)。TCP 在建立连接的过程中通信双方会进行 MSS 协商。最理想的情况下MSS 的值正好是在 IP 不会被分片处理的最大长度(这个长度仍然是受制于数据链路层的 MTU)。双方在发送 SYN 的时候会在 TCP 头部写入自己能支持的 MSS 值。然后双方得知对方的 MSS 值之后选择较小的作为最终 MSS。MSS 的值就是在 TCP 首部的 40 字节变长选项中(kind2)。ARP协议如上图主机A在 向主机B发送数据的时候是需要将数据进行一层一层的封装向下交付到达网络层需要封装IP报头其中包含源IP地址和目标主机的IP地址。到达数据链路层时需要加上MAC帧报头 其中包含源MAC地址和目标主机的MAC地址。但是现在的问题是当前的两台主机只能知道对方的IP地址不知道对方的MAC地址需要进行通信必须 要先获取到对方的MAC地址。这时就需要使用ARP协议。ARP协议的作用ARP 协议建立了主机 IP 地址 和 MAC 地址 的映射关系。在网络通讯时源主机的应用程序知道目的主机的 IP 地址和端口号却不知道目的主机的硬件地址MAC地址数据包首先是被网卡接收到再去处理上层协议的如果接收到的数据包的硬件地址与本机不符则直接丢弃因此在通讯前必须获得目的主机的硬件地址ARP数据包的格式硬件类型指链路层网络类型1为以太网协议类型指要转换的地址类型0x0800为IP地址硬件地址长度对于以太网地址为 6 字节协议地址长度对于和 IP 地址为 4 字节op 字段为 1 表示 ARP 请求op 字段为2表示ARP应答。ARP协议的工作流程源主机发出 ARP 请求询问“IP地址是 172.20.1.2的主机的硬件地址是多少”并将这个请求广播到本地网段(以太网帧首部的硬件地址填 FF:FF:FF:FF:FF:FF 表示广播)目的主机接收到广播的 ARP 请求发现其中的 IP 地址与本机相符则发送一个ARP 应答数据包给源主机将自己的硬件地址填写在应答包中每台主机都维护一个 ARP 缓存表可以用 arp -a 命令查看。缓存表中的表项有过期时间(一般为 20 分钟)如果 20 分钟内没有再次使用某个表项则该表项失效下次还要发 ARP 请求来获得目的主机的硬件地址。