數據鏈路層

用于兩個設備（同一種數據鏈路節點）之間進行傳遞。

認識以太網

• “以太網” 不是一種具體的網絡，而是一種技術標準；既包含了數據鏈路層的內容，也包含了一些物理層的內容。例如：規定了網絡拓撲結構，訪問控制方式，傳輸速率等；
• 例如以太網中的網線必須使用雙絞線；傳輸速率有 10M，100M，1000M 等；
• 以太網是當前應用最廣泛的局域網技術；和以太網并列的還有令牌環網，無線 LAN 等；

以太網幀格式

以太網的幀格式如下所示：

• 源地址和目的地址是指網卡的硬件地址（也叫 MAC 地址），長度是 48 位，是在網卡出廠時固化的；
• 幀協議類型字段有三種值，分別對應 IP、ARP、RARP；
• 幀末尾是 CRC 校驗碼。

認識MAC地址

• MAC 地址用來識別數據鏈路層中相連的節點；
• 長度為 48 位，及 6 個字節。一般用 16 進制數字加上冒號的形式來表示(例如: 08:00:27:03:fb:19)；
• 在網卡出廠時就確定了，不能修改。mac 地址通常是唯一的（虛擬機中的 mac 地址不是真實的 mac 地址，可能會沖突；也有些網卡支持用戶配置 mac 地址）。

認識MTU

MTU 相當于發快遞時對包裹尺寸的限制。這個限制是不同的數據鏈路對應的物理層產生的限制。

• 以太網幀中的數據長度規定最小 46 字節，最大 1500 字節，ARP 數據包的長度不夠 46 字節，要在后面補填充位；
• 最大值 1500 稱為以太網的最大傳輸單元(MTU)，不同的網絡類型有不同的 MTU；
• 如果一個數據包從以太網路由到撥號鏈路上，數據包長度大于撥號鏈路的 MTU 了，則需要對數據包進行分片(fragmentation)；
• 不同的數據鏈路層標準的 MTU 是不同的；

MTU對IP協議的影響

由于數據鏈路層 MTU 的限制，對于較大的 IP 數據包要進行分包。

• 將較大的 IP 包分成多個小包，并給每個小包打上標簽；
• 每個小包 IP 協議頭的 16 位標識(id) 都是相同的；
• 每個小包的 IP 協議頭的 3 位標志字段中，第 2 位置為 0，表示允許分片，第 3 位來表示結束標記(當前是否是最后一個小包，是的話置為 1，否則置為 0)；
• 到達對端時再將這些小包，會按順序重組，拼裝到一起返回給傳輸層；
• 一旦這些小包中任意一個小包丟失，接收端的重組就會失敗。但是 IP 層不會負責重新傳輸數據；
  

MTU對UDP協議的影響

讓我們回顧一下 UDP 協議：

• 在網絡層 UDP 多攜帶的數據超過 1472(1500 - 20(IP 首部) - 8(UDP 首部))，那么就會產生多個 IP 數據報。
• 這多個 IP 數據報有任意一個丟失，都會引起接收端網絡層重組失敗。那么這就意味著，如果 UDP 數據報在網絡層被分片，整個數據被丟失的概率就大大增加了。

MTU對于TCP協議的影響

讓我們再回顧一下 TCP 協議：

• TCP 的一個數據報也不能無限大，還是受制于 MTU。TCP 的單個數據報的最大消息長度，稱為 MSS(Max Segment Size)；
• TCP 在建立連接的過程中，通信雙方會進行 MSS 協商；
• 最理想的情況下，MSS 的值正好是在 IP 不會被分片處理的最大長度(這個長度就是受制于數據鏈路層的 MTU)；
• 雙方在發送 SYN 的時候會在 TCP 頭部寫入自己能支持的 MSS 值；
• 然后雙方得知對方的 MSS 值之后，選擇較小的作為最終 MSS；
• MSS 的值就在 TCP 首部的 40 字節變長選項中 (kind=2)；

MSS和MTU的關系

查看硬件地址和MTU

使用 ifconfig 命令，即可查看 ip 地址，mac 地址，和 MTU；

局域網細節

• 為了避免局域網中數據碰撞問題，要保證任何時刻只有一臺主機在使用局域網資源
• 如果碰撞了，涉及到碰撞主機怎么辦？
  • 碰撞檢測，碰撞避免（對臨界資源的保護）
• 整個局域網，被稱為碰撞域