数据链路层：以太网/ARP协议

"以太网"并不是一个特定的网络类型，而是一种技术标准，涵盖了数据链路层和物理层的多方面内容。例如，它规定了网络拓扑结构、访问控制方法和传输速率等。以太网要求使用双绞线作为传输介质，传输速率包括10m、100m和1000m等。以太网是目前应用最为广泛的局域网技术，与之并列的还有令牌环网和无线lan等。

以太网帧格式源地址和目的地址指的是网卡的硬件地址（也称为MAC地址），长度为48位，是在网卡出厂时固定的。帧协议类型字段有三种值，分别对应IP、ARP和RARP。帧的末尾是CRC校验码。

MAC地址MAC地址是一个唯一的硬件地址，用于标识网络设备的物理地址，换句话说，它用于识别数据链路层中相连的节点。长度为48位，即6个字节。通常以16进制数字和冒号的形式表示（例如：08:00:27:03:fb:19），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；也有一些网卡支持用户配置MAC地址）。

IP地址和MAC地址IP地址描述的是整个路径的起点和终点，而MAC地址描述的是路径上每个区间的起点和终点。

MTU在讨论IP协议的文章中，我们提到过，数据链路层每次发送的数据大小是有限制的，通常为1500字节。这个最大值1500被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。

MTU对IP协议的影响由于数据链路层的MTU限制，对于较大的IP数据包需要进行分包处理。

MTU对UDP协议的影响一旦UDP携带的数据超过1472字节（1500 - 20（IP首部） - 8（UDP首部）），就会在网络层被分成多个IP数据报。如果这些IP数据报中的任意一个丢失，都会导致接收端网络层的重组失败，UDP也不会进行重传。这意味着，如果UDP数据报在网络层被分片，整个数据丢失的概率会大大增加。

MTU对TCP协议的影响TCP的数据报也不能无限大，同样受限于MTU。TCP的单个数据报的最大消息长度称为MSS（最大段大小）。在TCP建立连接的过程中，通信双方会进行MSS协商。在理想情况下，MSS的值刚好是IP不会被分片处理的最大长度（这个长度仍然受制于数据链路层的MTU）。双方在发送SYN时会在TCP头部写入自己能支持的MSS值，然后选择较小的作为最终的MSS。MSS的值是在TCP首部的40字节变长选项中（kind=2）。

使用ifconfig命令，可以查看IP地址、MAC地址和MTU：

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ARP协议ARP不仅仅是数据链路层的协议，而是一个介于数据链路层和网络层之间的协议。

ARP数据报的格式ARP协议建立了主机IP地址和MAC地址的映射关系。

在网络通信时，源主机的应用程序知道目的主机的IP地址和端口号，但不知道目的主机的硬件地址。数据包首先被网卡接收，然后处理上层协议。如果接收到的数据包的硬件地址与本机不匹配，则直接丢弃。因此，在通信前必须获取目的主机的硬件地址。

ARP协议的工作流程首先，主机A想要与主机B通信，需要获取对方的MAC地址。因此，主机A会向对方发送ARP请求。在ARP请求的格式中，由于不知道对方的MAC地址，因此会填入FFFF.FF。将op字段填入1，表示请求。当这个ARP请求在网络中发送时，会被网络中的所有主机接收到。所有主机都会对比其中的目的IP地址，看看是否与自己的一样，如果不是，则直接丢弃。主机B一看，哦，是我的。

于是，主机B就会返回一个ARP应答，在ARP应答中，op字段填入2，表示应答。此时，这个ARP应答就会被主机A接收。

在此过程中，由于每一台主机都可能不止与一台主机进行通信，因此，收到ARP时，首先查看的是OP字段，看看是1还是2。

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