[Linux] 数据链路层-----以太网帧协议、ARP协议

以太网帧格式

最大传输单元----MTU

1）是什么

• 以太网帧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，要在后面补填充位；
• 其中，最大值1500称为以太网的最大传输单元(MTU)，不同的网络类型有不同的MTU，不同的数据链路层标准的MTU是不同的。

2）MTU对IP协议的影响

• 将较大的IP包分成多个小包，并给每个小包打上标签；
• 每个小包IP协议头的16位标识(id) 都是相同的，每个小包的IP协议头的3位标志字段中，第2位置为0，表示允许分片，第3位来表示结束标记(当前是否是最后一个小包，是的话置为1，否则置为0)；
• 到达对端时再将这些小包，会按顺序重组，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，接收端的重组就会失败，但是IP层不会负责重新传输数据，导致数据报丢失。

3）MTU对UDP协议的影响

• 一旦UDP携带的数据超过1472(1500 - 20(IP首部) - 8(UDP首部))，那么就会在网络层分成多个IP数据报；
• 多个IP数据报有任意一个丢失，都会引起接收端在网络层重组失败，意味着，如果UDP数据报在网络层被分片，整个数据被丢失的概率就大大增加了。

4）MTU对于TCP协议的影响

• TCP的一个数据报也不能无限大，还是受制于MTU；
• TCP的单个数据报的最大消息长度，称为MSS，TCP在建立连接的过程中，通信双方会进行MSS协商，最理想的情况下，MSS的值正好是在IP不会被分片处理的最大长度。

ARP协议

1）是什么？

• ARP协议建立了主机 IP地址和MAC地址 之间的映射关系；
  

2）为什么？

• 在网络通讯时，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；因此在通讯前必须获得目的主机的硬件地址。

3）工作流程

• 在局域网中，发起方构建ARP请求，以广播的方式发送给局域网中的每一台主机；每台主机都能识别，然后根据以太网首部的帧类型0x0806交付给每个主机的arp层；其他不相关的主机会根据目的ip地址，在自己arp协议的内部丢弃arp请求；目标主机构建好ARP应答后，以1对1的形式把ARP应答数据返回给源主机；源主机根据op字段判定是ARP请求还是应答，如果是应答，就提取ARP应答中的发送端mac地址和ip地址。