数据链路层

1、以太网

1.1、认识以太网

主机B给主机C发送消息，现在我们已经知道根据主机C的目的IP地址来进行路由，所以网络层已经解决了为什么交给路由器F、G、H等的问题，因为根据目标网络查找路由表决定了我要走路由器F、G、H等。但是主机B怎么将数据交给路由器F，这是数据链路层的问题。
真正在网络物理结构上跑的报文是MAC帧！在逻辑上我们认为IP在流动，这是需要MAC帧的支持的。
数据链路层解决的是：相邻主机直接通信的问题。

"以太网"不是一种具体的网络，而是一种技术标准。既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：规定了网络拓扑结构，访问控制方式，传输速率等。
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。

---

1.2、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，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IP、ARP、RARP。其中IP是0800，ARP是0806，RARP是8035。
帧末尾是 CRC 校验码，占4字节。
以太网帧要求有效载荷必须在[46,1500]范围内，不能超过1500，也不能少于46。
1、解包和封包的问题
读取固定长度的14字节，就可以获取目的MAC地址，源MAC地址，类型，读取最后4字节就可以获取CRC校验码，剩下的就是有效载荷了。
2、如何进行分用问题
首先进行解包，然后提取2字节的类型，根据2字节类型的值来判断，如果是0800说明要交付给上层的IP协议。

---

认识MAC地址：
长度为 48 位, 及 6 个字节. 一般用 16 进制数字加上冒号的形式来表示(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。也有些网卡支持用户配置mac地址)

---

1.3、MTU

认识MTU：
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。

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。
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。

由于数据链路层MTU的限制，对于较大的IP数据包要进行分片。如果不进行分片，那么数据链路层的有效载荷最大为1500，也就是IP报头+有效载荷=1500，对于网络层IP协议来说最大有效载荷就是1480，那么传输层TCP协议报头+有效载荷不能超过1480，去掉TCP报头，传输层的有效载荷最大就是1460。
这个1460就是MSS，TCP的一个数据报也不能无限大，受制于MTU。TCP 的单个数据报的最大消息长度，称为 MSS(Max Segment Size)。
如图，MTU=1500包含了IP报头和TCP报头，而我们真正要发送的数据是MSS=1460。

TCP双方三次握手的时候不仅会协商窗口大小，还会进行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。