链路层（一）

1、提供的服务
概括来讲是通过一条链路，从一个结点向相邻的另一个结点传输网络层的数据报。细分的话分为：

链路层服务 链路层服务

链路层有这些服务，并不是说每个网络都要提供这些全部功能，比如我的办公网络中使用的介质是光纤，误码率很低，所以就不需要在链路层提供可靠交付，可靠交付让上层协议去保障（如tcp）。而一个无线网络（wifi）中，因为无线电波的衰减问题，误码率很高，所以这些网络需要在链路层提供可靠交付。

2、MAC地址
网卡都有一个唯一标识，称为Mac地址，48位。在出厂时由厂商固化在网卡中（通过软件也可以修改）。

3、链路层的工作方式
链路层分组称为帧，源主机A发出一个IP分组时，链路层协议会将IP分组封装到数据帧里。在帧的头部包含源MAC地址、目的MAC地址，分别是MAC_A、MAC_R1。
下一跳结点R1接收到会校验数据帧，然后取出IP分组完成网络层功能（如修改RTT，校验和），根据目的IP检索转发表，转发至指定端口。到达指定端口后，再重新封装IP分组到一个新的数据帧（如果分片就是多个帧），此时源地址、目的修改为MAC_R1、MAC_R2。
IP分组里只有目的IP信息，结点如何知道下一跳的MAC地址，是ARP协议的解决的问题。

4、ARP协议（地址解析协议）
ARP协议的作用是在一个局域网中，根据IP地址得到MAC地址。在一个局域网中，每个结点（主机、路由器）都会维护一个ARP表。

ARP表

AB在一个局域网中的通信过程：

ARP协议在局域网中的作用

当A和B不在一个局域网中时，主机A在封装链路层数据帧时，如何得到B的MAC地址？
答案是A无法得知，也不用知道。因为帧头部中的目的MAC地址是下一跳的MAC地址，而不是整个IP分组终点的MAC地址。

跨LAN通信过程 跨LAN通信过程

图片中的问题：

• 主机A如何知道B的IP地址？
  答案是上层协议调用（最终起点可能是来自用户输入，比如用A访问B上的一个web应用）
• A如何知道R左接口IP？
  默认网关，分配IP时就会得到
• A如何知道R左接口MAC？
  用ARP协议

完整的A向B发IP分组的过程：

• A的网络层协议构造IP数据报，源IP是IP_A，目的IP是IP_B
• A的链路层协议构造链路层数据帧，源MAC是MAC_A，目的MAC是MAC_R-left
• R收到数据帧，提取IP数据报，交给R的网络层，完成网络层功能（如校验头部、修改RTT）
• R根据转发表，转发至右边的接口
• R创建链路层数据帧，，源IP是MAC_R-right，目的IP是MAC_B
• B的链路层收到数据帧，提取IP数据报，交给网络层

ARP协议虽然放在链路层的部分介绍，但是ARP协议通常分类是在网络层的下端（也有些观点认为应该分类在链路层）

• 链路层（二）MAC协议
  链路层分组在链路广播链路（共享介质）上以物理信号发送时，两个分组一起发送，两个分组都会坏掉。如何解决这个问题？
• 链路层（三）PPP协议