一、同局域网通信：以太网内的主机如何直接对话
局域网是我们最常接触的网络场景，比如家里的路由器连接的电脑、手机，公司内网的办公设备，都属于同一个局域网。我们先从最核心的问题切入，理解局域网通信的底层逻辑。
1. 核心问题：同一局域网的两台主机，能直接通信吗？
答案是：**完全可以！**局域网内的主机通信，本质是基于以太网协议、通过 MAC 地址完成的二层直连通信，原理就像我们在同一个教室里上课：老师喊出同学的名字，全班同学都能听到这个声音，但只有名字对应的同学会做出回应，其他同学会自动忽略这个信息。
2. 局域网通信的唯一身份标识：MAC 地址
在以太网的局域网里，每一台主机的唯一性，靠的就是 MAC 地址来保证。
- 核心定义：MAC 地址用来识别数据链路层中相连的节点，是网卡的'物理身份证'
- 格式规范：长度为 48 个比特位，也就是 6 个字节，通常用 16 进制数字加冒号的形式表示，例如
08:00:27:03:fb:19 - 唯一性：MAC 地址在网卡出厂时就已经确定，无法修改，全球唯一（虚拟机的 MAC 地址并非真实物理地址，可能存在冲突；部分网卡也支持用户自定义配置 MAC 地址）
查看方式：在 Windows 系统中，可通过 ipconfig /all 命令查看网卡对应的 MAC 地址，Linux 中也可使用 ifconfig 命令查看。
3. 以太网局域网的核心通信规则
想要理解局域网通信，必须先搞清楚以太网的底层规则：
- 串行通信规则：以太网中，任何时刻只允许一台机器向网络中发送数据；如果多台机器同时发送，会发生数据干扰，这种情况我们称之为数据碰撞
- 碰撞域与碰撞规避：在没有交换机的场景下，一个以太网就是一个碰撞域；所有发送数据的主机，都必须遵循碰撞检测和碰撞避免的规则，保障数据传输的有序性
- 接收判定规则：局域网通信过程中，主机对收到的报文，会通过目标 MAC 地址判定是否是发给自己的：只有目标 MAC 地址和自己的 MAC 地址匹配，才会接收并处理这个报文，否则直接丢弃
二、网络传输的核心：数据的封装与解包
不管是局域网通信，还是跨网段的广域网通信，都离不开一个最核心的动作：数据的封装与解包。这是整个网络协议栈工作的核心，也是理解所有网络协议的基础。
1. 先明确两个核心概念
网络中传输的所有数据，都可以拆分为两部分：
- 报头：对应协议层定义的结构体字段，里面包含了协议的核心规则，比如报头长度、有效载荷长度、上层协议类型等
- 有效载荷：上层协议传递下来的、需要被传输的核心数据。一句话总结：报文 = 报头 + 有效载荷
2. 各层数据包的专属称谓
在 TCP/IP 四层协议栈中，不同层级对数据包有不同的命名，对应不同的协议处理阶段：
- 传输层：数据包叫做段（segment）
- 网络层：数据包叫做数据报（datagram）
- 数据链路层：数据包叫做帧（frame）
3. 什么是封装（Encapsulation）？
应用层的数据通过协议栈发到网络上时，每层协议都会给上层传来的数据，加上一个自己协议的报头，这个自上而下层层加报头的过程，就叫做封装。举个例子：应用层要发送一段数据，会先交给传输层，传输层加上 TCP/UDP 报头，再交给网络层，网络层加上 IP 报头，再交给数据链路层，数据链路层加上以太网帧头和帧尾，最终封装成一个完整的以太网帧，发送到物理传输介质上。
4. 什么是解包与分用？
数据封装成帧后，通过物理介质到达目的主机，目的主机的协议栈会执行完全相反的操作：自底向上，每层协议剥掉对应的报头，再根据报头里的'上层协议字段'，把剩下的有效载荷，交给对应的上层协议处理，这个过程就是。比如：数据链路层剥掉以太网帧头，根据帧头里的协议类型，把载荷交给网络层的 IP 协议；IP 协议剥掉 IP 报头，根据报头里的协议号，把载荷交给传输层的 TCP/UDP 协议；传输层再剥掉对应的报头，把最终的应用数据交给上层应用。
