首先要清楚的是，真正在网络中跑的报文，其实都是数据帧（IP报文是要给到数据链路层的）
认识以太网
以太网不是一种具体的网络，而是一种技术标准；它完整规定了物理层介质和信号、数据链路层的帧格式，以及介质访问控制方式（CSMA/CD或全双工）。只要这三者中的核心规范（尤其是访问控制方式和帧格式）有一个不符，就不是标准以太网。
平常听到的以太网规定了网络拓扑结构、传输速率等，也是对的。但是要清楚，网络拓扑结构、传输速率这些并不是以太网的硬性规定，也就是说不是使用了它们，所以使用的局域网就是以太网（没法成为以太网的身份认证），因为它们是衍生结果，比如网络拓扑结构，它是以太网物理层介质选择结果（是因为以太网物理层使用了这种介质，所以使用的这种网络拓扑结构）
以太网是当前应用最广泛的局域网技术，和以太网并列的还有令牌环网、无线LAN等
以太网帧格式
目的地址和源地址就是mac地址（网卡的硬件地址）
类型字段有三个值，分别为 IP（0800）、ARP（0806）、RARP（8035）
帧末尾是CRC校验码
帧的总长度有限制，数据部分得在46字节-1500字节之间
上图中的 PAD 就是填充部分，主要作用就是将数据部分扩充到46字节
接收方，如何分离报头和有效载荷
目的地址和源地址作为mac地址是固定大小的，固定长度的首和尾，根据长度直接分离就好
接收方，如何分用
类型就会告诉接收方，到底是交付给网络层，还是arp，rarp
访问控制方式（CSMA/CD）
要发送的主机准备发送前，先听信道是否有载波；信道空闲后，必须连续听满 96 比特（IFG）且在此期间不能听到任何杂音，才敢发；一旦在此期间听到载波，计时器立即归零，重新开始监听，直到载波消失，重新等待96比特
载波就是网线上跑的电
网卡开始发送数据帧后，会采用边发边听的措施（冲突检测），它会持续做两件事
- 发送自己的信号：把数据帧的比特流转换成电信号（或光信号）推到线缆上。
- 监听线缆上的信号：实时比对线缆上的信号波形与自己的发送波形是否一致。
如果监听到的信号与自己的信号一致就代表没有发生碰撞，网卡会持续发送完整个数据帧
如果监听到的信号与自己的信号不一致就会立即停止发送数据帧，就会立即发送拥塞信号（目的是为了通知当前所有正在发送的主机信道发生碰撞了，同时覆盖残留信号），然后发生碰撞的主机就会启动退避算法（根据当前帧的重传次数，随机抽取时间槽数（每个时间槽51.2微秒），然后倒计时），倒计时结束就会重新回到发送前状态（开始监听载波+IFG等待）
需要注意的是，如果碰撞发生在发送前期（64字节内），网卡可以及时检测到，但如果超过64字节才发生碰撞，此时检测窗口已过，网卡会无视这个碰撞继续发送（将数据帧长度最短设置为64字节，就是因为避免网卡发送完数据帧了才意识到数据发生碰撞（因为一旦网卡发送完数据帧就会将缓冲区清空））
同时单个数据帧长度不能过长，这是为了避免导致网络拥塞，因此就有了MTU（最大传输单元）
如果主机数增加的特别多，发生碰撞的概率也会增加
为了让主机数量太多也不要让网络流量降低的太快，就有了交换机
交换机可以把局域网划分，就是划分碰撞域
划分成A区域和B区域，A区域内的主机之间通信，交换机识别到就不会将报文给到区域B，区域B就不会受到影响，此时区域A和区域B内的主机可以彼此同时通信
一个区域内的可能会互相影响，但是影响远比整个局域网要小得多
局域网内怎么将报文给到下一跳
在同一个网段当中，必须要有一种技术，能够把下一跳IP转化成为下一跳主机的mac地址
这种局域网技术就是ARP（地址解析协议）
它属于数据链路层的协议，但是在封装mac帧之上，在网络层以下
ARP协议的基本原理
ARP的过程就是，先广播再一对一发送的过程
ARP大小是固定28字节
arp报文格式如图所示
硬件类型：链路层网络类型，1代表以太网
协议类型：要转换成为mac地址的网络层地址类型，0x0800为IP地址
硬件地址长度：链路层网络所要求的mac地址长度
协议地址长度：网络层IP地址长度
op（选项）字段：为1表示ARP请求，为2表示ARP应答
可以注意到arp报文里也包含了源mac地址和目的mac地址，好像和以太网的帧头的源mac地址和目的mac地址重复了，但是仍然是必须的。因为一个用来在数据链路层进行解析，一个在ARP层进行解析。主要是为了保证链路层是其他类型的网络时也不会出现问题（其它链路层网络不一定会在报头加上mac地址）
接收方数据链路层查看报头发现类型字段为0806，就会将有效载荷交给ARP层，ARP层首先会看op（选项），如果是请求，就会去看目的IP地址，查看是不是自己的IP地址，如果是就会去查看发送端IP地址，构建应答
应答报文是一对一通信，目的mac地址就是固定对象（发送方的mac地址）不再是广播地址，发送端mac地址就是自己
接收方接收到应答之后，给到arp层，arp会先看op，然后就去看发送端IP地址和发送端 mac地址
arp返回之后，mac和ip的映射关系就会被os缓存起来，防止频繁发送arp报文
arp缓存的存储时间长度一般是以分钟为单位
因为IP和mac不一定一直保持关系，它们是变化的，所以不能一直缓存，得缓存新的
主要是因为主机每次连网，都会申请IP，主机的IP是会变的
逆地址解析协议（rarp）：知道mac，不知道IP
可以做arp欺诈，不停的给某个主机发送arp应答报文，由于arp缓存只会记录最新的信息，就导致发送信息时就会给到另一台主机
这种方式就是中间人攻击
