以太网数据帧格式
以太网链路传输的数据包称做以太帧，或者以太网数据帧。在以太网中，网络访问层的软件必须把数据转换成能够通过网络适配器硬件进行传输的格式。
以太帧的工作机制
当以太网软件从网络层接收到数据报之后，需要完成如下操作：
- 根据需要把网络层的数据分解为较小的块，以符合以太网帧数据段的要求。以太网帧的整体大小必须在 64～1518 字节之间（不包含前导码）。有些系统支持更大的帧，最大可以支持 9000 字节。
- 把数据块打包成帧。每一帧都包含数据及其他信息，这些信息是以太网网络适配器处理帧所需要的。
- 把数据帧传递给对应于 OSI 模型物理层的底层组件，后者把帧转换为比特流，并且通过传输介质发送出去。
- 以太网上的其他网络适配器接收到这个帧，检查其中的目的地址。如果目的地址与网络适配器的地址相匹配，适配器软件就会处理接收到的帧，把数据传递给协议栈中较高的层。
以太帧的结构
以太帧起始部分由前同步码和帧开始定界符组成，后面紧跟着一个以太网报头，以 MAC 地址说明目的地址和源地址。以太帧的中部是该帧负载的包含其他协议报头的数据包，如 IP 协议。
以太帧由一个 32 位冗余校验码结尾，用于检验数据传输是否出现损坏。以太帧结构如图所示。
上图中每个字段的含义如下表所示：
前同步码：用来使接收端的适配器在接收 MAC 帧时能够迅速调整时钟频率，使它和发送端的频率相同。前同步码为 7 个字节，1 和 0 交替。
帧开始定界符：帧的起始符，为 1 个字节。前 6 位 1 和 0 交替，最后的两个连续的 1 表示告诉接收端适配器：“帧信息要来了，准备接收”。
目的地址：接收帧的网络适配器的物理地址（MAC 地址），为 6 个字节（48 比特）。作用是当网卡接收到一个数据帧时，首先会检查该帧的目的地址，是否与当前适配器的物理地址相同，如果相同，就会进一步处理；如果不同，则直接丢弃。
源地址：发送帧的网络适配器的物理地址（MAC 地址），为 6 个字节（48 比特）。
类型：上层协议的类型。由于上层协议众多，所以在处理数据的时候必须设置该字段，标识数据交付哪个协议处理。例如，字段为 0x0800 时，表示将数据交付给 IP 协议。
数据：也称为效载荷，表示交付给上层的数据。以太网帧数据长度最小为 46 字节，最大为 1500 字节。如果不足 46 字节时，会填充到最小长度。最大值也叫最大传输单元（MTU）。
以太帧报文格式
ARP协议寻址
ARP协议的工作机制
ARP 是"Address Resolution Protocol"的缩写，译为"地址解析协议"，它是根据 IP 地址获取物理地址的一个 TCP/IP 协议。
ARP 协议通过 IP 地址向 MAC 地址的转换，解决网际层和网络访问层的衔接问题。
由于 IP 地址和 MAC 地址定位方式不同，ARP 协议成为数据传输的必备协议。主机发送信息前，必须通过 ARP 协议获取目标 IP 地址对应的 MAC 地址，才能正确地发送数据包。
(1) 为什么需要 ARP 协议
在网络访问层中，同一局域网中的一台主机要和另一台主机进行通信，需要通过 MAC 地址进行定位，然后才能进行数据包的发送。
而在网络层和传输层中，计算机之间是通过 IP 地址定位目标主机，对应的数据报文只包含目标主机的 IP 地址，而没有 MAC 地址。
因此，在发送之前需要根据 IP 地址获取 MAC 地址，然后才能将数据包发送到正确的目标主机，而这个获取过程是通过 ARP 协议完成的。
(2) ARP 工作的基本流程
ARP 工作流程分为两个阶段，一个是 ARP 请求过程，另一个是 ARP 响应过程。
工作流程如下所示。
(3) ARP 缓存
(4) 查看 ARP 缓存
ARP 报文格式
ARP 协议是通过报文进行工作的，ARP 报文格式如图所示。
其中，每个字段的含义如下。
硬件类型：指明了发送方想知道的硬件接口类型，以太网的值为 1。
协议类型：表示要映射的协议地址类型。它的值为 0x0800，表示 IP 地址。
硬件地址长度和协议长度：分别指出硬件地址和协议的长度，以字节为单位。对于以太网上 IP 地址的ARP请求或应答来说，它们的值分别为 6 和 4。
操作类型：用来表示这个报文的类型，ARP 请求为 1，ARP 响应为 2，RARP 请求为 3，RARP 响应为 4。
发送方 MAC 地址：发送方设备的硬件地址。
发送方 IP 地址：发送方设备的 IP 地址。
目标 MAC 地址：接收方设备的硬件地址。
目标 IP 地址：接收方设备的IP地址。
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