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一、以太网
二、MAC地址
三、MTU
四、ARP协议
一、以太网
“以太网”不是一种具体的网路，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。
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、无限LAN等。
每张网卡都有一个唯一的sn，该网卡的MAC地址，全球范围内具有唯一性。
- 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、APR、PARP
- 帧末尾是CRC校验码
二、MAC地址
- MAC地址用于识别数据链路层中相连的节点
- MAC地址长度为48位，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)
- MAC地址在网卡出厂时就确定了，不能修改，MAC地址通常是惟一的（虚拟机中的MAC地址并不是真实的MAC地址，可能不唯一，也有些网卡支持用户自己配置MAC地址）
IP地址描述路由的起点和终点，MAC地址描述路由中每一个节点的起点和终点。
在局域网中，MAC帧数据传输是公开的，每个主机都会从数据链路中拿到数据，通过分离MAC报头里面的目的MAC地址判断自己是否是接收方，再决定是读取数据还是丢弃数据。
在局域网中，任何时刻，只能有一个主机发送消息，如果多个消息同时发送，就会导致局域网中的数据发生碰撞，产生无效数据。（一个局域网，一个碰撞域）
通过碰撞检测和碰撞避免实现在局域网的任何时刻只有一个主机发送数据。（以太网、令牌环）
局域网范围能不能很大？不能很大，主机太多发生碰撞的概率就增加了。
交换机：识别局部性的碰撞，对碰撞数据的区域不做转发，划分碰撞域。
三、MTU
MTU相当于发快递时对快递包裹尺寸的限制，这个是限制是不同的数据链路对应的物理层产生的限制
- 以太网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，要在后面填充位
- 最大值1500称为以太网的最大传输单元MTU，不同网络类型有不同的MTU
- 如果一个数据包从以太网路由到拨号链路上，数据包长度大于拨号链路的MTU了，则需要对数据包进行分片，不同的数据链路层的MTU是不同的
MTU对IP协议的影响：
- 将较大的IP数据包分为多个小包，并给每个小包打上标签
- 每个小包的IP协议报头上的16位标识都是一样的
- 每个小包的IP协议报头上的3位标志字段中，第二位置0，表示允许分片，第三位用来表示结束分片标记（最后一个小包为0）
- 到达对端后再将这些小包按顺序重组，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，接收端的重组就失败，但是IP层不会负责重新传输数据
MTU对UDP的影响：
- 一旦UDP携带的数据超过1472 (1500 - 20(IP首部) - 20(UDP首部))，那么就会在网络层分成多个IP数据报
- 这多个数据报有任意一个丢失，都会引起接收端网络层重组失败，即UDP数据报分层的情况下整个数据丢包的概率加大了
MTU对TCP的影响：
- TCP的一个数据报也不能无限大，还是受限于MTU
- TCP单个数据报的最大消息长度称为MSS（Max Segment Size）
- 最理想的情况，MSS的值正好是在IP不会被分片处理的最大长度（这个长度仍然受制于数据链路层的MTU）
- 双方在发送SYN的时候会在TCP报头写入自己支持的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（kind=2）
使用 ifconfig 命令，即可查看IP地址、MAC地址和MTU。
四、ARP协议
APR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，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
- 因此在通信前必须知道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，下次还有重新发送ARP请求才能获得目的主机的硬件地址
ARP数据包格式
- 注意到源MAC地址、目的MAC地址在以太网首部和ARP请求中各出现一次，对于链路层为以太网的情况是多余的，但如果链路层是其他类型的网路则有可能是必要的
- 硬件类型指链路层网络类型，1位以太网
- 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请求比较目的IP地址，ARP应答查看发送端以太网地址
- IP1发送ARP请求，通过将目的MAC地址置为全1进行广播，想要得到IP6的MAC地址
- 局域网中所有的主机都可以拿到这个数据包，并且由于是广播，所有主机都通过向上交付给ARP协议，先检查op位判断是请求还是应答，发现是请求就立即比较目的IP和自身的IP是否相等， 若是应答则查看发送端的MAC地址便可拿到想要的数据
- 所有主机将ARP数据包向上交付给ARP协议之后发现目的IP和自身的IP不一致，将数据包丢弃，只有IP6除外
- IP6发现这个ARP请求的目的IP是自己，于是生成一份ARP应答，op字段为2，发送端MAC地址写MAC6，发送端IP地址为IP6，将MAC1、IP1写入目的MAC地址、目的IP地址
- 由于IP6发送的ARP应答指定了MAC地址，故只有IP1拿到了ARP数据包，IP1将ARP数据包向上交付，ARP协议检查op字段，发现是应答，就查看发送端MAC地址，得到IP6的MAC地址
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第 8章 函数探幽)
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