链路层总结

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；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；

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 ；
• 帧末尾是CRC校验码。

认识MTU

MTU 相当于发快递时对包裹尺寸的限制。这个限制是不同的数据链路对应的物理层，产生的限制。

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

让我们回顾一下 UDP 协议：

MTU对于TCP协议的影响

让我们再回顾一下 TCP 协议：

ARP协议

虽然我们在这里介绍 ARP 协议，但是需要强调， ARP 不是一个单纯的数据链路层的协议，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
• 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协议的工作流程

• 源主机发出 ARP 请求，询问 “IP 地址是 192.168.0.1 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​​​​​​​