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数据链路层 :负责设备之间的数据帧的传送和识别。网络层针对的还是主机之间的数据传输服务,而主机之间可以有很多链路,链路层协议就是为同一链路的主机提供数据传输服务。数据链路层把网络层传下来的分组封装成帧。
一、以太网
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。
1.1 以太网帧格式:
以太网的帧格式如下所示:
源地址和目的地址是指网卡的硬件地址(也叫
MAC
地址),长度是 48 位,是在网卡出厂时固化的。帧协议类型字段有三种值,分别对应 IP、ARP(将 IP 地址解析为 MAC 地址,下面有详细介绍)、RARP(和 ARP 功能相反,将链路层的 MAC 地址转换为网络层的 IP 地址)。
帧末尾是 CRC 校验码。
1.2 MAC 地址:
MAC 地址的全称是媒体访问控制地址(Media Access Control Address)。如果说,互联网中每一个资源都由 IP 地址唯一标识(IP 协议内容),那么一切网络设备都由 MAC 地址唯一标识。
可以理解为,MAC 地址是一个网络设备真正的”身份证号“,IP 地址只是一种不重复的定位方式。
MAC 地址用来识别数据链路层中相连的节点。长度为 48 位(及6个字节)。一般用 16 进制数字加上冒号的形式来表示(例如:08:00:27:03:fb:19),在网卡出厂时就确定了,不能修改。mac 地址通常是唯一的(虚拟机中的 mac 地址不是真实的 mac 地址,可能会冲突)。
MAC 地址有一个特殊地址:FF-FF-FF-FF-FF-FF(全 1 地址),该地址表示广播地址。
对比理解 MAC 地址和 IP 地址:
IP 地址描述的是路途总体的起点和终点。MAC 地址描述的是路途上的每一个区间的起点和终点。
1.3 MTU:
1.3.1 初始 MTU:
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。