目錄

一. 以太網

二. 以太網數據幀

三. MAC地址

四. MTU

?五. ARP協議

?六. DNS

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一. 以太網

以太網是一種基于有線或無線介質的計算機網絡技術，定義了物理層和數據鏈路層的協議，用于在局域網中傳輸數據幀。

二. 以太網數據幀

1）目標地址

?接收方的MAC地址（6個字節）

2）源地址

?發送方的MAC地址（6個字節）

3）類型

?現在常用的類型是DIX標準，用于標識上層協議

• IPv4：0x0800
• ARP：0x0806
• IPv6：0x86DD
• RARP：Ox8035

可以直接支持多種上層協議，無需額外封裝。?

4）數據

?數據大小的范圍：46~1500字節

• 最小46字節：若上層數據不足，需填充（Padding）至46字節，確保幀總長≥64字節。
• 最大1500字節：避免過長幀導致緩沖區溢出或延遲過高（稱為最大傳輸單元MTU）。

5）校驗（CRC）

?循環冗余校驗，判斷傳輸的數據是否正確

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三. MAC地址

MAC地址是數據鏈路層中用于唯一標識網絡設備的物理地址，確保數據在同一局域網中準確傳輸到目標設備?，類似于身份證號

• MAC地址通常使用16進制表示，字節之間使用—進行分割
• 從出廠的時候，就已經規定好了，不能進行修改，由于這種靜態分配和不可變性，一般使用MAC地址作為機器唯一標識
• 全球唯一性：由IEEE統一分配，確保每個設備的MAC地址不重復

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IP地址和MAC地址的區別?

MAC地址的作用和IP地址類似，都是用于定位設備

MAC地址和IP地址是兩個獨立的地址體系

• IP地址側重于全局的轉發，從起到到終點整個轉發的過程，通過路由表一直查詢IP地址完成通信
• MAC地址側重于局部的轉發，兩個相鄰設備之間的通信

如果是公網傳播，不涉及NAT機制，那么以太網數據幀的IP部分一直不回改變

但是每經過一個路由器或交換機，以太網幀頭中的源MAC地址和目的MAC地址都會發生改變

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四. MTU

?MTU是網絡通信中的一個關鍵參數，用于限制數據鏈路層可承載的網絡層數據包的最大大小

在不進行分片的前提下。某一個網絡接口可以傳輸的最大數據量，MTU對網絡傳輸效率有顯著的影響

較大的MTU可減少頭部開銷，提高吞吐量；較小的MTU可降低延遲，適合實時通信。

以太網數據幀對載荷部分，具有一定的要求，最小位46字節，最大是1500字節，46字節是因為ARP最小是46字節，1500字節（實際不到）是硬件設備的限制

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MTU對IP協議的影響（分包）

若IP數據包大小超過路徑MTU，路由器會分片（Fragmentation），接收端再重組。

注意：如果出現了小包的丟失，就會導致整個的重組失敗，但是IP層不會負責重發

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MTU對UDP協議的影響

UDP數據報如果攜帶的數據超過了1472字節（1500-20（IP首部）-8（UDP首部）），那么就會把這個數據在網絡層分成多個IP數據包進行傳輸，如果小包丟失了，數據重組失敗，但是IP層不會重發，就會導致整個數據丟包的概率增加

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MTU對TCP協議的影響

?這里要介紹一個新的概念：MSS

MSS：TCP協議中一次可傳輸的最大應用層數據量（不含TCP和IP頭部）

TCP相對于UDP而言，會在建立連接的時候，進行MSS協商，在建立連接的時候，客戶端發送SYN請求報文的時候，會攜帶MSS值，服務器會根據收到的MSS值和本端的MTU值，取其中的最小值，告知給客戶端，客戶端返回ACK中確認協商后的MSS值，這就是MSS協商

如果應用層的數據超過了MSS值，會在傳輸層進行分段，每個段的大小不會超過MSS值

由于網絡傳輸的復雜性，這個MSS并不是一味不變，會動態調整MSS以適配路徑最小MTU。

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?在數據鏈路層中，不止存在以太網協議，還存在其他協議，協議不同，MTU也是不同的

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?五. ARP協議

?ARP協議建立了主機IP地址和MAC地址的映射關系

目的主機硬件地址的重要性?

• 在網絡通信中，源主機知道目的主機的IP地址和端口號，但是不知道目的主機的硬件地址
• 如果不知道目的主機的硬件地址，數據到達不了網卡，也意味著上層協議無法收到數據
• 所有在通訊前必須要知道，目的主機的硬件地址

?如何得知硬件地址？（ARP協議）

源主機發送ARP請求（廣播發送），廣播詢問這個IP地址的硬件地址是什么？

目的主機收到這個請求之后，發現這個IP地址對應的是自己，那么就會將自己的主機硬件地址發送給源主機（ARP應答包）

每臺主機都維護?個ARP緩存表，緩存表中的表項有過期時間(?般為20分 鐘),如果20分鐘內沒有再次使?某個表項,則該表項失效,下次還要發ARP請求來獲得?的主機的硬件地址

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?六. DNS

DNS也就域名解析系統，在網絡通信中，使用IP地址來標識一個網絡設備的位置，一串點分十進制的數字，是不好被記憶的，就使用一些可讀性好的單詞（域名），來標識一個IP地址

這種從域名到IP地址的解析過程，就是DNS

• 起初域名和服務器沒有這么多，使用hosts文件進行管理，每次訪問時，在hosts文件中，找到這個域名對應的IP地址，然后進行訪問
• 隨著域名和服務器越來越多，使用hosts文件進行管理，維護起來很麻煩，于是就使用一個專門的服務器提供這個域名解析的服務，主機每次訪問一個服務器之前，都要先訪問一下這個DNS服務器，進行域名解析操作，然后拿著IP地址，去訪問

最開始的這些DNS服務器，也稱為根域名服務器（數量有限），全世界同時有這么多人同時上網，根域名服務器肯定承載不住，于是各個國家的運營商，就根據根域名服務器，搭建出非常多的鏡像DNS服務器，用戶一般訪問的時候，是訪問附近的鏡像DNS服務器