在网络传输中，应用层解决的是将报文序列化交给传输层，从传输层读取的报文再转化成格式化数据的问题；传输层解决的是控制报文怎样发以及丢包之后如何处理的问题；网络层解决的是长距离网络传输路径选择的问题，数据链路层解决的是，数据在两个设备之间如何传输的问题。
一. 数据链路层报头
1.1 认识以太网
- "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；
1.2 数据链路层报头格式
这里的目的地址和源地址都是MAC地址，也就是源MAC地址和目的MAC地址，MAC地址长度为48位，是网卡在出厂时就确定的。
帧协议类型字段有三种值,分别对应IP、ARP、RARP
报头中的CRC属性是CRC校验码
数据链路层报头如何封装、解包
数据链路层报头的长度是6+6+2+4 = 18字节，所以前面去掉14字节、后面去掉4字节之后就可以得到完整的IP报文了
如何分用？
通过报头中的2字节类型确定交付给哪一个上层
认识MAC地址
MAC地址用来识别数据链路层中相连的节点，长度为48位，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;也有些网卡支持用户配置MAC地址)。
对比MAC地址和IP地址
源IP地址表明报文最初从哪台主机交出，目的IP地址是这个报文最终交付给哪台主机
源MAC地址表示报文上一站来自哪里，目的MAC地址表示报文下一站的地址
认识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
以太网顿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;
MTU对IP协议的影响
由于数据链路层MTU的限制，对较大的IP数据包要进行分包
- 将较大的IP包分成多个小包
- 每个小包的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，第一位是固定占用的。第二位为0表示允许分片，第三位来表示结束标记，如果当前是最后一个分片，就为1，否则为0；
- 到达对端之后这些分片的数据会按照偏移量排序重组，然后重新交付给传输层
- 一旦这些分片中，有一个分片丢失，就认为整个数据包丢失，要就行重传
MTU对UDP协议的影响
- UDP的报头长度为8字节
- 一旦UDP报文的长度超过(1500-20-8 = 1472)字节就会被网络层分成多个IP数据报
- 这些分片一旦有一个分片丢失，在对端的网络层就会重组失败，整个报文就会被丢弃，丢包的概率就很大了
MTU对TCP的影响
- TCP一个数据报的大小也受限于MTU，TCP的单个数据报的最大消息长度称为MSS（Max Segment Size）
- TCP在三次握手时，会在SYN的报头的选项中携带自己的MSS大小，双方在通信的时候，使用MSS的最小值
- 最理想的情况下，MSS的值正好时在IP层不会分片的最大长度（1500 - 20 - 20 = 1460）
- TCP的MSS是滑动窗口中一个小报文的长度，滑动窗口中报文的数目 = 滑动窗口的大小 / MSS，MTU是数据链路层能接收的报文的最大长度；
- TCP通信的时候，将滑动窗口一块一块发而不整体发送的原因是规避报文长度过长在IP层被分片，进而增大丢包概率的风险，也可以提高重传的效率。
二. ARP协议
在局域网通信中，处于同一个局域网的主机都能收到另一个主机发来的消息，但是主机在接收的时候会根据自己的MAC地址和报文中的目的MAC地址对比，看消息是否是发给本主机的，如果是就接收，否则就丢弃。这样上层也不会知道自己的主机接收过不属于发给本机的消息。
但是主机A为什么要将数据发送给主机E?
主机A在转发消息的时候，会先将目的IP地址和子网掩码&，看一下接收方的主机是否和自己处于同一个子网，如果属于，就会将数据在本局域网中传播；如果不属于自己所处的子网，就需要跨网络传输，即通过路由器进行传输，路由器根据目的IP地址和路由表一跳一跳的将数据传给目标主机所在的子网，再进行局域网传输。
因此是路由决定的，这里交给主机E是交给主机E所在的子网，而非主机E本身
一个局域网就是一个碰撞域，在以太网中，任何时刻，只允许一台机器向网络中发送数据。如果有多台同时发送,会发生数据干扰,我们称之为数据碰撞。
以太网是共享资源（"临界资源"），在使用以太网的时候，使用的时间越短，就越能规避数据碰撞的风险，数据帧越短就越能规避数据碰撞的风险，数据帧越少，就越能规避数据碰撞的风险。综上所述，数据帧既不能太长，也不能太短，即数据帧的大小有上限也要有下限。
因此，MAC帧规定，数据的大小为[46,1500]字节
在数据在网络中传输的时候，最后一定会转变成局域网传输，那么就一定需要MAC地址进行确认主机，但是在封装MAC帧的时候，发送主机只知道目标主机的IP地址，怎么能知道目标主机的MAC地址，进行目标地址数据段的填写呢？
如果我们只知道目标主机的IP地址，但不知道对方的MAC地址，就无法给对方发送数据帧，所以就需要一种局域网协议，将目标主机的IP地址转化成目标主机的MAC地址，这种协议叫ARP协议，地址解析协议。
真正在网络中流动的是MAC帧
2.1 ARP
ARP协议是数据链路层的协议位于MAC帧的上层,当数据需要在局域网中进行分发且没有目标主机的MAC地址的时候，就会生成一个填写了本主机IP、MAC地址以及目标主机IP地址的ARP报文，将这个报文交付给下层，封装成MAC帧。
ARP报头属性：
- 硬件类型：指的是链路层为网络类型，1为以太网
- 协议类型：指要交换的地址类型，0x0800为IP地址
- 硬件地址长度：以太网的地址长度为6字节
- 协议地址长度：对于IP地址为4字节
- op字段，1为ARP请求，2为ARP应答，一台主机既能收到ARP请求，也能收到ARP应答
ARP的工作流程：
无论是读取ARP应答还是ARP请求，都是先读取op字段
主机会在一段时间内，记录下来该局域网中各个IP对应的MAC地址。不永久记录下来是因为有些主机会更换网卡，这时候IP对应的MAC就变了；而且IP是动态分布的，有时候同一个IP可能对应的是不同的主机。而且发送ARP请求应答也不是很耗时的行为。
因为ARP的请求和应答大小都是28字节，但是MAC帧要求数据的大小要>= 46字节，所以会在ARP请求或应答后填充数据，保证满足MAC帧对数据大小的要求，填充的数据不影响ARP的内容。