【Linux】网络--数据链路层--以太网-LINUX-PHP中文网

【Linux】网络--数据链路层--以太网

雪夜

发布： 2025-08-02 10:04:01

原创

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以太网是一种广泛采用的技术规范，涵盖了数据链路层与物理层的相关内容，是目前全球使用最广泛的局域网技术。它具备良好的兼容性、低廉的成本以及出色的扩展能力。

二、以太网帧格式【Linux】网络--数据链路层--以太网以太网帧的结构中，目的地址和源地址分别对应我们常说的MAC地址。MAC地址是网卡出厂时就固化好的硬件标识，共48位（6字节）。类型字段用于指明以太网头部后跟随的数据包属于哪种协议类型，即指示该帧应被送往哪个上层协议进行处理。常见的三种类型包括IP、ARP和RARP。数据部分为有效载荷，也就是来自网络层的数据报文。CRC字段则用于帧校验，通过特定算法对帧中的某些值进行计算，接收端也会执行相同的算法并对比结果，若一致则认为帧正确，否则丢弃或要求重传。图中下方三个示例展示了不同类型的数据报文，其中类型字段分别为0800（IP）、0806（ARP）、8035（RARP），除类型字段外的部分即为有效载荷。对于ARP和RARP而言，PAD字段用于填充，确保整个以太网帧长度不小于64字节。ARP（地址解析协议）用于根据IP地址查找对应的MAC地址，而RARP（反向地址解析协议）则用于通过MAC地址获取对应的IP地址，有关它们的详细说明将在后续介绍。

三、局域网通信原理局域网内部通信【Linux】网络--数据链路层--以太网假设当前局域网中只有MAC1在发送信息，其发出的消息会被所有主机接收到。但由于该消息的目标地址是MAC5，因此其他主机在收到后会检查目标地址，发现不是自己便将其丢弃，而MAC5则会继续将数据向上层传递。实际上，局域网是一种共享资源，当多个用户同时发送大量数据时，可能会出现数据碰撞导致丢包重传，从而引起网络延迟。跨局域网通信【Linux】网络--数据链路层--以太网数据在传输过程中，会在数据链路层剥离MAC首部，在网络层剥离IP首部，随后重新封装IP和MAC首部。MAC地址仅作用于局部网络，只知道下一跳地址；而IP地址则知道最终目的地，两者相互配合实现数据准确送达。

四、最大传输单元MTU 以太网帧中的数据部分最小为46字节，最大为1500字节，这个最大值被称为MTU（Maximum Transmission Unit）。不同类型的网络具有不同的MTU值。如果一个数据包超过MTU大小，则需要进行分片处理。TCP单个数据报的最大有效数据长度称为MSS（Maximum Segment Size）。在整个以太网帧中，去掉以太网首尾部、IP首部和TCP首部后的剩余部分就是真正的数据内容。为了尽量避免分片，MSS也代表了不分片情况下的最大数据长度。MSS的值在TCP三次握手期间通过选项字段交换确定，并取双方较小值作为最终MSS。对于UDP来说，MSS等于MTU减去UDP报头长度即可。

Android架构基本知识中文WORD版

本文档主要讲述的是Android架构基本知识；Android依赖Linux内核2.6来提供核心服务，比如进程管理、网络协议栈、硬件驱动。在这里，Linux内核作为硬件层和系统软件栈层之间的一个抽象层。这个操作系统并非类GNU/Linux的，因为其系统库，系统初始化和编程接口都和标准的Linux系统是有所不同的。 Android 包含一些C/C++库、媒体库、数据库引擎库等等，这些库能被Android系统中不同的组件使用，通过 Android 应用程序框架为开发者提供服务。希望本文档会给有需要的朋友带来帮助

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五、ARP协议 1、概念 ARP协议并非单纯属于数据链路层，而是介于数据链路层与网络层之间的一种协议。它的主要作用是建立IP地址与MAC地址之间的映射关系。当已知对方IP地址但不知其MAC地址时，可通过ARP报文获取目标MAC地址，从而完成数据传输。 2、ARP数据报格式【Linux】网络--数据链路层--以太网 MAC首部中的目的地址为广播地址

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，表示所有主机都能接收到此帧。类型字段为0x0806，表示这是ARP数据报。硬件类型为1，表示以太网；协议类型为0x0800，表示IP地址。硬件地址长度为6字节，协议地址长度为4字节。op字段表示操作码，1为ARP请求，2为ARP响应，3为RARP请求，4为RARP响应。发送端包含本机MAC地址与IP地址，目的端MAC地址未知故填0，目的IP地址为目标主机的IP地址。 3、ARP工作流程当网络层准备发送数据但缺少目标MAC地址时，便会构建一个ARP请求。该请求由数据链路层进行封装，添加以太网首部及CRC校验后发送至局域网中。所有主机都会接收到该帧并进行判断：若非自身IP地址则丢弃，若匹配则返回ARP响应，告知请求方自己的MAC地址。本机在收到响应后，会将对方的信息缓存在ARP表中一段时间，以便后续通信直接使用。过期后如需再次通信，则需重新发起ARP请求。需要注意的是，ARP请求只能在同一局域网内进行。 RARP的工作机制与ARP类似，区别在于它可以定向发送数据到指定MAC地址的主机，并由该主机精确返回所需信息。

六、深入解析NAT技术 1、NAT简介此前我们已经详细介绍过NAT技术，它是为了解决IPv4地址短缺问题而提出的解决方案。NAT将IP地址划分为公网地址和私网地址，私网地址不能直接出现在公网中。路由器通过逐级转换，将私网地址映射为公网地址。然而，这里存在一个问题：当多个内网主机访问同一外部服务器时，服务器返回的数据包目标地址相同，如何准确地将数据包转发回正确的主机？这就需要引入NAPT来解决这个问题。 2、NAPT机制 NAPT利用“IP地址+端口号”组合来建立连接关系。以下是一个典型场景：路由器分配的内网IP段为192.168.1.0/24，公网IP为202.100.1.1。主机A（192.168.1.2:1000）访问百度原始数据包：源IP 192.168.1.2:1000 → 目标IP 180.101.49.12:80 经NAPT转换后，源IP变为202.100.1.1:50001，并记录映射关系：

192.168.1.2:1000 ↔ 202.100.1.1:50001

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发送至公网后，源地址为202.100.1.1:50001。同样地，主机B（192.168.1.3:2000）访问百度时，NAPT将其转换为202.100.1.1:50002，并新增映射记录：

192.168.1.3:2000 ↔ 202.100.1.1:50002

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公网看到的是来自同一公网IP的不同端口请求。当百度响应时，响应包的目标地址为202.100.1.1:50001或50002，NAPT设备根据映射表将目标地址还原为192.168.1.2:1000或192.168.1.3:2000，并转发给相应主机。端口号成为区分不同内网主机的关键标识，NAPT通过维护动态映射表实现双向通信。

3、NAPT与基本NAT对比特性基本NAT（一对一） NAPT（多对一）地址占用每台设备需独立公网IP 多台设备可共享一个公网IP 端口处理方式不改变端口号端口号随机或固定范围映射适用环境服务器对外映射家庭或企业内网共享上网

今日分享到此结束~

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