linux网络编程之TCP/IP基础（二） 利用ARP和ICMP协议解释ping命令

一、MTU

以太网和IEEE 802.3对数据帧的长度都有限制，其最大值分别是1500和1492字节，将这个限制称作最大 传输单元（MTU，Maximum Transmission Unit）

如果IP层有一个数据报要传，而且数据的长度比链路层的MTU还大， 那么IP层就要进行分片（Fragmentation），把数据报分成若干片，这样每一片都小于MTU。

当网络上的两台主机互相 进行通信时，两台主机之间要经过多个网络，每个网络的链路层可能有不同的MTU，其中两台通信主机路径中的最小MTU被称 作路径MTU，Internet上标准MTU为576B。

二、以太网帧格式

其中的源地址和目的地址是指网卡的硬件地址（也叫MAC地址），长度是48位，是在网卡出厂时固化的。用ifconfig命令 看一下，“HWaddr 00:15:F2:14:9E:3F”部分就是硬件地址。协议字段有三种值，分别对应IP、ARP、RARP。帧末尾是CRC校 验码。

以太网帧中的数据长度规定最小46字节，最大1500字节，ARP和RARP数据包的长度不够46字节，要在后面补填 充位。ifconfig命令的输出中也有“MTU:1500”。注意，MTU这个概念指数据帧中有效载荷的最大长度，不包括帧首部的长 度。

三、ARP（address resolution protocol）

在网络通讯时，源主机的应用程序知道目的主机的IP地址和 端口号，却不知道目的主机的硬件地址，而数据包首先是被网卡接收到再去处理上层协议的，如果接收到的数据包的硬件地 址与本机不符，则直接丢弃。因此在通讯前必须获得目的主机的硬件地址。ARP协议就起到这个作用。源主机发出ARP请求， 询问“IP地址是10.0.0.1的主机的硬件地址是多少”，并将这个请求广播到本地网段（以太网帧首部的硬件地址填 FF:FF:FF:FF:FF:FF表示广播），目的主机接收到广播的ARP请求，发现其中的IP地址与本机相符，则发送一个ARP应答数据 包给源主机，将自己的硬件地址填写在应答包中。如下图所示

每台主机都维护一个ARP缓存表，可以用arp -a命令查看。缓存表中的表项有过期时间（一般为20分钟），如果20分钟内没有再次使用某个表项，则该表项失效，下次还 要发ARP请求来获得目的主机的硬件地址。

注意到源MAC地址、目的MAC地址在以太网首部和ARP请求中各出现一次，对于链路层为以太网的情况是多余的，但如果链 路层是其它类型的网络则有可能是必要的。硬件类型指链路层网络类型，1为以太网，协议类型指要转换的地址类型， 0x0800为IP地址，后面两个地址长度对于以太网地址和IP地址分别为6和4（字节），op字段为1表示ARP请求，op字段为2表 示ARP应答。

地址解析协议的处理流程如下图：

（编辑：云计算网_宿迁站长网）

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