TCP/IP 網絡接口層詳解

網絡接口層（Network Interface Layer）是 TCP/IP 模型的最底層（對應 OSI 模型的物理層 + 數據鏈路層），負責在物理網絡中傳輸原始比特流，實現相鄰設備之間的可靠數據傳輸。

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核心功能

1. 物理傳輸

   • 將比特流轉換為物理信號（電信號、光信號、無線電波）
   • 依賴物理介質：雙絞線、光纖、無線信道

2. 幀封裝與解封裝

   • 將來自網絡層（IP層）的 IP 數據報封裝成適合物理網絡傳輸的幀格式
   • 接收時解封裝幀，提取 IP 數據報

3. 物理尋址（MAC 地址）

   • 使用 MAC 地址（如 AA:BB:CC:DD:EE:FF）標識本地網絡設備
   • 通過 ARP 協議解析 IP 地址到 MAC 地址的映射

4. 錯誤檢測

   • 幀校驗序列（FCS）：通過 CRC 算法檢測傳輸錯誤
   • 錯誤幀直接丟棄，不重傳（重傳由上層處理）

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幀結構（以太網為例）

| 目標MAC (6B) | 源MAC (6B) | 類型 (2B) | 數據 (46-1500B) | FCS (4B) |

• 類型字段：標識上層協議（IPv4=0x0800, IPv6=0x86DD）
• FCS：幀校驗序列（CRC校驗碼）
• MTU：最大傳輸單元（以太網默認1500字節）

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Mermaid 原理圖解

1. 數據封裝流程

2. 本地通信過程（主機A → 主機B）

3. ARP 協議工作流程

1. 請求廣播：
   Who has 192.168.1.2? Tell 192.168.1.1 (MAC: AA:BB:CC:DD:EE:FF)
2. 響應單播：
   192.168.1.2 is at 00:11:22:33:44:55

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關鍵協議與技術

協議/技術	作用	示例
以太網	有線局域網標準	IEEE 802.3
Wi-Fi	無線局域網標準	IEEE 802.11ac
ARP	IP地址 → MAC地址解析	arp -a 查看緩存
PPP	點對點鏈路協議（如撥號上網）
MAC地址	物理設備唯一標識	00:1A:2B:3C:4D:5E

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典型設備

• 交換機：根據 MAC 地址表轉發幀（數據鏈路層）
• 網卡（NIC）：實現幀封裝/解封裝和物理信號轉換

💡 重要提示：網絡接口層不負責端到端的可靠性（由 TCP 實現），只保證單跳鏈路的有效傳輸。