MAC地址用来识别数据链路层中相连的节点。
长度为48位，及6个字节，一般用16进制数字加上冒号的形式来表示，例如：08:01:27:03: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）。

可以通过ifconfig命令来查看我们的MAC地址

认识MTU

MTU（Maximum Transmission Unit，最大传输单元）描述的是底层数据帧一次最多可以发送的数据量，这个限制是不同的数据链路层对应的物理层产生的。不同的网络环境，MTU是不一样的，以太网规定MAC帧中数据的最小长度为46字节，如果发送数据量小于46字节，则需要在数据后面补填充位。

例如：TCP作为传输控制协议，它需要控制一次向下交付数据不能超过某一阈值，这个阈值就叫做MSS（Maximum Segment Size，最大报文段长度）。MAC帧的有效载荷最大为MTU，TCP的有效载荷最大为MSS，而TCP和IP一般情况下报头的长度是20字节，因此一般情况下 MSS = MTU - 20 - 20，而MTU的值一般是1500字节，因此MSS的值一般就是1460字节。

数据跨网络传输的过程

例如：有两台主机分别为A B,且两台主机位于不同的局域网内。当主机A发送数据给主机B时（这里只介绍网络与数据链路层）：

1.主机A需要将封装好的MAC帧发送到自己所属局域网当中，此时此时MAC帧当中的源MAC地址和目的MAC地址，对应就是主机A的MAC地址和路由器A的MAC地址。

2.此时主机A所属局域网当中的所有主机都是可以收到这个MAC帧，但路由器发现该MAC帧当中的目的MAC地址与自己的MAC地址相同，再对该MAC帧进行解包，并将解包后的IP数据报交付给IP层。

3.路由器A的IP层拿到解包后的IP数据报后，会提取出IP报头当中的目的IP地址，然后通过路由表计算，确定再把数据交给路由器C，于是路由器A再将数据向下进行交付，重新封装MAC帧的帧头和帧尾，但此时封装后的MAC帧当中的源MAC地址和目的MAC地址，就变成了路由器A的MAC地址和路由器B的MAC地址。（后面也是继续这个过程，知道把数据给主机B）（但这里存在一个问题，一开始主机A是不知道主机B的MAC地址，只知道它的IP）

实际数据在路由过程中会存在两套地址，一套是源IP地址和目的IP地址，还有一套是源MAC地址和目的MAC地址。（MAC地址都是在改变的，而IP没有改变）（实际数据在路由过程中，源IP地址和目的IP地址也可能会发生变化。（NAT技术））

ARP协议

ARP概念

地址解析协议（Address Resolution Protocol，ARP）协议，是根据IP地址获取MAC地址的一个TCP/IP协议。

在上面数据跨网络传输的过程的介绍中，ARP协议可以解决其中存在的问题，ARP协议来根据IP地址来获取目标主机的MAC地址。

补充：APR协议也是属于数据链路层的，不过它在MAC协议上面。

ARP数据的格式

各个字段解释：

硬件类型指链路层的网络类型，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，因为MAC地址是48位的。
协议地址长度对于IP地址为4字节，因为IP地址是32位的。
op字段为1表示ARP请求，op字段为2表示ARP应答。

ARP是MAC帧协议的上层协议，ARP数据格式中的前3个字段和最后一个字段对应的就是以太网首部，但由于ARP数据包的长度不足46字节，所以ARP数据包在封装成为MAC帧时还要补上18字节的填充字段。

ARP协议的工作流程

以上面（数据跨网络传输）主机A与主机B通信为例：（这里也只介绍网络与数据链路层）

路由器D要将数据转发给同一局域网当中的主机B，但此时路由器D只知道主机B的ip地址，并不知道它的MAC地址。因此路由器D现在需要向主机B发起ARP请求，然后等待主机B发送ARP应答得知主机B的MAC地址。

ARP请求的过程

路由器D需要先构建ARP请求。过程如下：

路由器D构建的是ARP请求，因此ARP请求当中的op字段设置为1。
是以太网通信，所以ARP请求当中的硬件类型字段设置为1。
ARP请求当中的协议类型设置为0800，因为路由器是要根据主机B的IP地址来获取主机B的MAC地址。
ARP请求当中的硬件地址长度和协议地址长度分别设置为6和4，因为MAC地址的长度是48位，IP地址的长度是32位。
ARP请求当中的发送端以太网地址和发送端IP地址，对应就是路由器D的MAC地址和IP地址。
ARP请求当中的目的以太网地址和目的IP地址，对应就是主机B的MAC地址和IP地址，但由于路由器D不知道主机B的MAC地址，会将目的以太网地址的二进制序列设置为全1，表示在局域网中进行广播。

此时还要进行向下交付，将数据封装成MAC帧。

主机B所属的局域网内的主机都可以收到这条数据，且这个MAC帧是以广播的方式发出的，所以该局域网内的主机都会对该数据解包。当这些主机识别到MAC帧当中的帧类型字段为0806后，便知道这是一个ARP的请求或应答的数据包，于是会将MAC帧的有效载荷向上交付给ARP层。最后只有主机B发现ARP数据包当中的目的IP地址与自己相同，因此只有主机B会对该ARP请求进行应答，而局域网当中的其他主机在识别到ARP数据包当中的目的IP地址与自己不匹配后，就会直接将这个ARP请求报文丢弃。（这里是在ARP层丢弃的）

ARP应答的过程

过程也类似，到主机B收到该消息后，便知道了路由器D的ip地址与MAC地址。

过程：

因为主机B构建的是ARP应答，因此ARP应答当中的op字段设置为2。
ARP应答当中的硬件类型、协议类型、硬件地址长度、协议地址长度的值与ARP请求当中设置的值相同。
ARP应答当中的发送端以太网地址和发送端IP地址，对应就是主机B的MAC地址和IP地址。
ARP应答当中的目的以太网地址和目的IP地址，对应就是路由器D的MAC地址和IP地址，因为路由器D发来的ARP请求当中告知了主机B它的MAC地址和IP地址，因此主机B是知道的。

同样也要向下交付，封装为MAC帧

注意：此时MAC帧中的目的MAC地址不是全1，意味着在该局域网内的主机收到该数据后，该MAC帧对应的以太网目的地址与自己不同后，就会将该MAC帧丢弃，不会向上交付给ARP层了。

ARP缓存表

不是每次要获取对方的MAC地址时都需要发起ARP请求，每次发起ARP请求后都会建立对应主机IP地址和MAC地址的映射关系，每台主机都维护了一个ARP缓存表，我们可以用arp -a命令进行查看。但缓存表中的表项有过期时间。可用arp -a查看。

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