目录

1.以太网

2.MTU

3.ARP与RARP协议

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1.以太网

1.1 概念

"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。例如：规定了网络拓扑结构，访问控制方式，传输速率等； 

例如以太网中的网线必须使用双绞线；传输速率有10M，100M，1000M等；

以太网是当前应用最广泛的局域网技术；和以太网并列的还有令牌环网，无线LAN等；

1.2 以太网帧格式 

源地址和目的地址是指网卡的硬件地址（也叫MAC地址）而不是IP地址，长度是48位，是在网卡出厂时固化的（但是现在已经可以支持修改了）； 

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。

2.MTU 

2.1 概念

MTU相当于发快递时对包裹尺寸的限制。这个限制是不同的数据链路对应的物理层，产生的限制

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；

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；

如果一个数据包从以太网路由到拨号链路上，数据包长度大于拨号链路的MTU了，则需要对 数据包进行分片（fragmentation）； 不同的数据链路层标准的MTU是不同的；

 2.2 MTU对IP协议的影响 

由于数据链路层MTU的限制，对于较大的IP数据包要进行分包。所以IP协议分包的大部分原因其实是因为MTU限制，而不是自身载荷达到IP协议的最大值。

IP协议如何保证分包后组包的完整性和正确性呢？

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（顺序由13位片偏移保证），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；

2.3 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。

这多个IP数据报有任意一个丢失，都会引起接收端网络层重组失败。那么这就意味着，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。

2.4 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（Max Segment Size）；(同时受制于MTU和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（这个长度仍然是受制于 数据链路层的MTU）。

双方在发送SYN的时候会在TCP头部写入自己能支持的MSS值。

然后双方得知对方的MSS值之后，选择较小的作为最终MSS。

MSS的值就是在TCP首部的40字节变长选项中（kind=2）；

 3.ARP与RARP协议

首先需要强调的是ARP与RARP不是一个单纯的数据链路层的协议，而是一个介于数据链路层和网络层之间的协议；

3.1 ARP协议的作用

ARP协议建立了主机 IP地址和MAC地址的映射关系。（通过IP地址获取MAC地址）

网络层使用IP地址寻址一台机器，而数据链路层使用物理地址寻址一台机器，因此网络层必须先将目标机器的IP地址转化成其物理地址，才能使用数据链路层提供的服务。

3.2 RARP协议的作用 

RARP协议建立了MAC地址到IP地址的映射（通过MAC地址获取IP地址）

RARP协议仅用于网络上的某些无盘工作站。 因缺乏存储设备工作站无法记住自己的IP地址，但它们可以利用网卡上的物理地址来向网络管理者（服务器或网络管理软件）查询自身的IP地址。运行RARP服务的网络管理者通常存有该网络上所有机器 MAC地址到IP地址的映射。