TCP/IP 模型中的链路层是基础层，负责在本地网络段上的通信。该层与硬件相关，直接处理网卡和物理寻址。
帧与链路层头部
在链路层，来自网络层的数据包被封装成一个称为“帧”的结构。此过程中至关重要的一步是添加链路层头部。此头部包含主机源和目的地的 MAC 地址、用于错误检测的校验和以及数据包分隔符，这些分隔符允许接收设备识别一个帧在哪里结束，下一个帧从哪里开始。
为了构建链路层头部，系统需要源 MAC 地址和目的 MAC 地址。虽然源 MAC 地址是已知的，但同一本地网络上某个 IP 的目的 MAC 地址需要被发现。这就是地址解析协议 (ARP) 发挥作用的地方。
ARP（地址解析协议）
ARP 是一种链路层协议，用于查找同一网络内与特定 IP 地址关联的 MAC 地址。如果目的主机位于不同的网络上，数据包将被发送到默认网关（路由器），然后使用 ARP 来查找路由器的 MAC 地址。
系统首先会查阅其 ARP 查找表，该表缓存了已知的 IP 到 MAC 地址的映射。如果所需地址不在缓存中，系统会向整个网络广播一个 ARP 请求。此特殊消息询问哪个主机拥有特定的 IP 地址，例如 10.10.1.4。拥有该 IP 地址的主机将发送一个 ARP 答复，其中包含其 IP 和 MAC 地址。
拥有所有必要的 IP 和 MAC 地址后，链路层现在可以通过网卡转发帧。数据包的旅程是一个多步骤的封装和解封装过程，它在发送端和接收端的 TCP/IP 协议栈中上下移动。
数据包遍历
以下是数据包从发送方（Pete）到接收方（Patty）的逐步分解过程：
- Pete 发送一封电子邮件给 Patty。这些数据被发送到传输层。
- 传输层将数据封装到 TCP 或 UDP 头部中，形成一个段。它附加目的端口和源端口，然后将该段发送到网络层。
- 网络层将该段封装到 IP 数据包中，并附加源 IP 地址和目的 IP 地址。然后它将数据包路由到链路层。
- 数据包到达链路层，在此处被封装成一个帧。包含源 MAC 地址和目的 MAC 地址的链路层头部被添加。
- Patty 通过其物理层接收到此数据帧，检查帧以确保数据完整性，然后对其进行解封装，并将 IP 数据包发送到其网络层。
- 网络层读取数据包以查找源 IP 地址和目的 IP 地址。它确认目的 IP 与其自身匹配，解封装数据包，并将该段发送到传输层。
- 传输层解封装该段，检查 TCP 或 UDP 端口号，并根据这些端口连接到应用层。
- 应用层从传输层接收指定端口上的数据，并将其作为最终电子邮件消息呈现给 Patty。