以太网协议

TCP/IP四层模型中,以太网协议采用RFC894格式,如下图:

以太网协议_第1张图片
格式如下:
1、目的地址与源地址:
   这里都指的是 MAC 地址。每一个主机对应唯一的一个 MAC 地址,是由网卡决定的,长度是 48 位,所以这里的目的地址与源地址都是 6 个字节,也就是 48 个比特位。
2、类型:
   两个字节的类型标识,这个类型字段有三种值,分别是 : IP(0800)、ARP(0806)、RARP(8035)。
3、CRC:
   在以太网帧的最后,还有一个  CRC 校验码,来校验数据是否异常。

IP:

以太网协议_第2张图片

 如果类型码为 0800 那么在数据链路层解包完毕后,将该数据交付给网络层的 IP 协议来处理该报文。

ARP:

以太网协议_第3张图片

如果类型码是 0806 , 那么在向上层交付的时候就交付给 ARP 协议,这里要说的是 ARP 协议是处于数据链路层与网络层之间的一种协议,也叫作地址解析协议。它将 IP 地址转换为 MAC 地址。

RARP:

 RARP 协议,就是 Reverse ARP,与 ARP 协议相同,是将 MAC 地址转换为 IP 地址的协议。

一般来说,数据第一次发送给目的主机时,在这之前应该发送 ARP 协议,根据目的主机的 IP 地址来确定目的主机的 MAC 地址,从而为后面的数据发送与接收提供便利。

MAC地址与IP地址:
在数据发送传输的过程中,目的 IP 地址与源 IP 地址是永远不会变的,这是这个数据的起始与终点,而 MAC 地址是一直在变化的,由于数据在传输的过程中会经历很多的主机等,所以在这个过程中 MAC 地址一直在变。类似于我们坐车,要坐车从 A 出发,目的地是 D。这个过程中我们会经过 B C,在到达 B 的时候,此时的 MAC 地址相当于我们上一站是 A , 下一站是 C。而目的 IP 地址与 源 IP 地址 分别是 D 与 A,这样说的话就很好理解了。
MAC 地址与 IP 地址,一个代表的目的与终点,一个代表着途中的经过。所以在到达目的局域网后,数据包并不知道要传输给哪台主机,因为 MAC 地址的变化,但是目的 IP 地址一直没有变化,所以此时就需要 ARP 协议来确定目的主机的 MAC 地址。

MTU:
在谈 IP 协议的时候说到, IP数据报的长度受数据链路层的 MTU 影响。数据链路层要求在网络层传输过来的数据包必须在 MTU 范围内,以太网帧中的数据长度必须在 46字节到1500字节当中去。也就是说在 IP 层在添加报头信息之前,要判断此时由传输层传输过来的数据段是否超过了 1480 个字节(以太网帧中的数据包括 IP 协议的报头信息,IP 协议的报头信息为 20 字节),如果超过了,那么则对该数据段进行分片,所有被分片的数据的 IP 报头信息当中,它们的 16 位标识都是相同的,并且报头信息中的标志字段中第二位为 0 ,第三位如果为 1 ,代表着报文的结束。
接收端在接收到这里分片数据后,根据 IP 报头信息的 16 为标识信息、三位标志位、13位偏移量信息进行组装。
如果分片后的数据在接收端丢失某一片,那么就组装失败。即使组装失败, IP 层也不负责重新传输的功能。这是传输层所该做的事情。
我们发现 ARP 协议与 RARP 协议它们的实际数据只有 28 个字节,于是在它的报文后进行补位,其中 PAD 就是用来填充的,使 ARP / RARP 协议的长度达到 MTU 的最小字节数。

对于 UDP 传输的影响:
一旦 UDP 携带的数据超过了 1472 (MTU - IP报头 - UDP报头 = 1500 - 20 - 8),那么在 IP 层就会对该数据分片,一旦分片就意味着增加了 UDP 传输丢包的可能性。 由于 UDP 协议传输本身就不负责可靠性,再加上分片,那么丢包的可能性就大大增加。

对 TCP 传输的影响:
TCP 协议在传输时也收到 MTU 的影响。一个 TCP 数据报的最大长度为 MSS 。MSS 处于 TCP 报头信息选项中。在 TCP 进行链接的时候,双方在发送 SYN 与 SYN + ACK 时就会在选项内对 MSS 进行设置。在双方都得到对方的 MSS 时,选择较小的 MSS 的值作为最终的 MSS 。
再说明白点,MSS 的大小其实就是应用层给传输层的交付的数据的大小。不包括传输层的报头信息。所以在计算 MSS 的时候,用 MTU 减去网络层报头长度以及传输层报头长度即可。

以太网协议_第4张图片

测试:

以太网协议_第5张图片

 

 

 

 

 

 

你可能感兴趣的:(以太网协议)