数据链路层的重点协议

在另一篇介绍 IP 协议的博客中：https://blog.csdn.net/m0_61925333/article/details/126028282?spm=1001.2014.3001.5502

解析了IP协议的header后，可以发现，在首部中并没有存放下一跳，即短期目标的空间

事实上下一跳的IP主要是给数据链路层使用的

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

除了以太网之外的局域网技术还包括有以太网、令牌环网、无线协议

以太网通过以太帧(Ethernet Frame)来进行数据的封装，封装好之后，将以太帧作为数据包通过物理介质进行真正的传输

以太网帧的格式：

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

抓包之后，来看看以太网帧的存储的mac地址

在以太帧的首部中，封装了短期目标的mac地址

同时我们已经知道在数据链路层，是通过mac地址来唯一确定两台主机的，那么数据链路层是怎么把IP地址转换成mac地址的？

先问一个问题，下一跳的IP地址，是否属于当前局域网内(或者是其网络号是否一致)？

答案是肯定的，在数据链路层只能处理同一个LAN内部的主机通信问题，如果下一跳的IP地址不在同一局域网内，那么数据链路层就无法处理了，反过来，想要通过数据链路层完成通信，下一跳的IP地址一定是同一局域网内的

如果说在不同的局域网之间，私有IP可能会重复，但是在同一个局域网之内，私有IP是不能重复的

那么数据链路层就能通过一张ARP表来维护每台主机的IP与mac地址，使其称为唯一对应，这样，数据链路层就能通过将IP地址转换为mac地址，完成短期目标的通信

比如上图中存在3个设备，左右两侧为主机，中间为路由器，左侧IP为192.168.1.9的主机中，算出下一跳的地址为192.168.1.1，然后数据链路层就能根据下一跳的IP地址，算出mac地址为mac2，然后数据传输到mac2，到达中间的路由器；由于中间的路由器连接两个路由器，因此两边各有一个局域网，两者的IP不同，于是根据另一个局域网的IP100.76.0.3/24地址算出下一跳的IP地址是100.76.0.1/24，然后数据链路层有根据这个IP地址得到mac地址mac4，最后完成数据的传输

当所有数据都封装好之后，就是这样的：

ARP协议

通过ARP协议能够知道同一LAN下，其他主机的IP与mac地址之间的映射关系

在本地内部通过一张ARP表来进行维护，类似于Map<IP, MAC>这样的结构

静态地址是自带或者手动配置的

其中这些动态计算出来的mac地址是怎么计算的？

通过ARP(Address Resolution Protocol)协议

可广播一份ARP请求说：我的mac地址是aaa，我想知道xxx IP的mac地址

然后应答一份ARP响应：我是xxx，mac地址是bbb

MTU

MTU全称为 Maximum Transmission Unit - 最大传输单元，MTU是数据链路层对每次能发送数据的大小限制

由于物理层存在硬性限制，因此对应的数据链路层也有一定的大小范围，因此有了MTU

MTU的存在，对其它层也会有一定的影响

对IP层：表现为分片问题

TCP协议：MSS受制于MTU

UDP协议：有最大报文大小