数据链路层

数据链路层解决的是直接相连的主机之间的数据传输。

数据帧格式

数据帧在IP报文的基础上增加了目的MAC,源MAC,类型和CRC校验的内容

类型有三种,因为数据链路层的数据帧根据有效载荷内容分为三种,IP,ARP和RARP。IP的类型值为0800,ARP是0806,RARP是0835。

数据帧传输过程

最大传输单元MTU

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;

MTU对IP协议的影响

如果IP包很大,会将IP报文分成多个包,每个包的标签都是相同的。到达目标主机后,网络层再对小包按照顺序组装成一个大数据包。其中任何一个数据包丢失都会让数据失效,IP没有重传机制,效率很低不建议分包。

MTU对UDP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.

MTU对TCP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);

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);

MSS和MTU的关系;

ARP协议

ARP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。ARP协议的作用就是建立MAC和IP地址之间的关系。

ARP数据报格式

注意到源MAC地址、目的MAC地址在以太网首部和ARP请求中各出现一次,对于链路层为以太网的情况 是多余的,但如果链路层是其它类型的网络则有可能是必要的。

硬件类型指链路层网络类型,1为以太网;

协议类型指要转换的地址类型,0x0800为IP地址;

硬件地址长度对于以太网地址为6字节;

协议地址长度对于和IP地址为4字节;

op字段为1表示ARP请求,op字段为2表示ARP应答。

工作流程

源主机发出ARP请求,询问目标IP主机的MAC地址是多少, 并将这个请求广播到本地网段(以太网帧首部的硬件地址填FF:FF:FF:FF:FF:FF表示广播);

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;

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

相关推荐
2301_780789661 小时前
跨平台适配!SDK 游戏盾兼容全终端游戏场景
java·网络·ddos
2501_915106321 小时前
抓包抓到乱码或压缩字节怎么解析,TraceEagle五种查看模式和一键解码
网络协议·计算机网络·网络安全·ios·adb·https·udp
情 九1 小时前
MCP 实战 06:把 HTTP 接口接成工具,让 AI 帮你查数据
人工智能·网络协议·http·mcp
星融元asterfusion3 小时前
工业网络升级实战:100G 双轨 Leaf-Spine 架构破解高并发出货网络瓶颈
网络·架构·spine
Da Da 泓3 小时前
五子棋 Web 端测试用例报告
前端·网络·websocket·网络协议·测试用例·项目
云和数据.ChenGuang3 小时前
光哥说Python RAG 系统需要哪些评估指标:从检索到生成的全链路评测指南
网络·人工智能·python·算法·langchain
ESDWAN4 小时前
企业网络监控应该监测哪些目标?网关、网络节点还是业务系统?
服务器·网络·php
mennekes4 小时前
临时用电线路标识:插头颜色、钟面标识配套规范
运维·网络·科技·安全·制造
发光小北6 小时前
EtherNet/IP 转 ModbusTCP 网关现场应用中会遇到什么问题?
服务器·网络·tcp/ip
海宇大数据6 小时前
零信任架构实战:基于海宇全能小微企业报告构建自动化持牌网络小贷小微商户极速助业贷秒级全维风险决策网关
网络·人工智能·架构·自动化