链路层协议——以太网协议

链路层协议主要是负责相邻设备之间的数据传输。

一、以太网帧格式

max地址：网卡设备的物理硬件地址，通常出厂时就会设定。

48位对端mac地址+48位源端mac地址：无符号6字节整数，标识相邻两个设备。
16位上层协议类型：记录网路层（有可能是介于网络层和链路层之间的协议，例如ARP协议、RARP协议）使用的协议，用于数据分用。
0800为IP数据报协议类型
0806为ARP请求、应答协议类型
0835为RARP请求、应答协议类型
46~1500字节的上层交付的数据：网络层（有可能是介于网络层和链路层的数据）进行封装后交付到链路层的数据，以太网帧中的数据长度规定最小46字节,最大1500字节。
32位CRC：校验数据一致性。

二、ARP协议

2.1 协议格式

ARP数据就是数据一个介于网络层和链路层的数据，该数据到链路层后（上层协议类型为0806）进行链路层的封装。

16位硬件类型：链路层网络类型，1为以太网。
16位协议类型：要装换的地址类型，0x0800为IP地址。
8位硬件地址长度：以太网地址为6个字节。
8位协议地址长度：IP地址长度为4个字节。
16位op字段：op字段为1表示ARP请求,op字段为2表示ARP应答。
48位源端mac地址+32位源端IP地址：对于ARP请求而言，描述发送方信息。
48位对端mac地址+32位对端IP地址：对于ARP请求而言，对端max地址未知，通过对端IP地址，得到max地址，做出ARP应答（ARP协议的作用）。
18个字节的补充数据：ARP数据包大小为28个字节，但是以太网帧中的数据长度规定最小46字节,所以后面补充18个字节数据，该数据无任何意义。

2.2 作用

我们首先需要知道，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不知道,则无法发送数据，因此在通讯前必须获得目的主机的硬件地址。
ARP协议的作用就是建立主机IP地址与MAC地址的映射关系。

2.3 工作流程

1.源主机发出ARP请求,询问某IP地址的主机的硬件地址是多少, 并将这个请求广播到本地网段。
2.目的主机接收到广播的ARP请求,发现其中的IP地址与本机相符,则发送一个ARP应答数据包给源主机,将自己的硬件地址填写在应答包中，做出应答;
每台主机都维护一个ARP缓存表,可以用arp -a命令查看。缓存表中的表项有过期时间(一般为20分钟),如果20分钟内没有再次使用某个表项,则该表项失效,下次还要发ARP请求来获得目的主机的硬件地址

2.4 ARP局域网欺骗攻击

由于ARP请求是一个广播请求，所以就有可能出现恶意主机，伪装IP地址，给你进行ARP应答,你就会将后续的数据发送到这个恶意主机。（破解攻击的方法：防火墙mac地址白名单）

三、MTU对于上层协议的影响

MTU是链路层限制的最大数据帧大小，以太网协议默认是大小为1500。

3.1 TCP协议的影响

在建立连接时，三次握手会协商mss（最大数据段大小），通信过程中都会从缓冲区取出不大于mss大小的数据进行数据传输，然而mss是通过mtu计算得到的
mss=mtu-IP报头（20）-TCP报头（20）=mtu-40
TCP在传输层会自动进行数据分段，所以在网络层不需要进行数据分片

3.2 UDP协议的影响

UDP是无连接的，所以不会协商mss，只要数据小于最大数据报长度（64k-28）就可以传输，但是若大于mtu大小，就会在网络层进行数据分片。
但是，分片越多越危险，若单个分片出问题，则原始报文重组就会失败，就会造成所有分片被丢弃（所以对于UDP传输，用户尽可能在应用程对数据进行分包，传输的大小可以自己计算一个mss进行数据传输）