以太网的帧结构
以太网(Ethernet)的帧结构
以太网（Ethernet）的帧结构
1.Ethernet V2.0帧结构 2. IEEE802.3帧结构 3. Ethernet V2.0帧结构组成详解
Ethernet V2.0帧结构
帧前 帧校 前导 目的 源地 数据 定界 验字 类型 码 地址 址 字段 符 段 46~1 7B 1B 6B 6B 2B 4B 500B 注：Ethernet帧的最小长度为64B，最大长 度为1518B。（前导码与帧前定界符不计入 帧头长度中）
前导码与帧前定界符字段
前导码的组成： 前导码的组成：56位（7B）10101010…10 1010比特序列。 作用： 作用：提醒接收系统有帧的到来，以及使到来的 帧与计时器进行同步。 帧前定界符的组成： 帧前定界符的组成：8位（1B）10101011比特 序列。 作用： 作用：表示下面的字段是目的地址。
数据字段
数据字段的组成： 数据字段的组成：长度在46~1500B之间的比 特序列。 特点： 特点：如果数据的长度少于46B，需要加填充 字节，补充到46B。填充字节是任意的，不计 入长度字段中。
帧校验字段
帧校验字段的组成： 32位 4B）比特序列。 帧校验字段的组成： 32位（4B）比特序列。 特点： 特点：采用CRC校验。校验的范围包括目的地 址字段，源地址字段，类型字段，数据字段。 在接收端进行校验，如果发生错误，帧将被丢 弃。 32位CRC校验的生成多项式为： G（x） =x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4 +x2+x1+1
பைடு நூலகம்
以太数据帧结构
二进制 模二除法
二进制 余数
余数不够 高位 0 凑
Data
CRC
对方使用相同G(x) 一定能够整除
三、随堂练习
一、判断题
1、以太数据帧中，类型字段代表该数据帧是802.3帧还是Ethernet II帧 ( )
2、每个以太数据帧能够封装的最大网络层报文大小为1500字节
（）
二、选择题
二、以太数据帧字段
前导码:用于接收方与发送方的同步，7个字节，每个字节的值固定为0xAA。 帧起始定界符：用于标识一个以太网帧的开始，值固定为0xAB。 目的地址：存放48bit的目标MAC地址，用于局域网中交换机寻址转发。 源地址：存放48bit的源MAC地址，用于局域网中交换机学习和目标主机回复。 类型 ：用于指定报文头后所接的数据类型。包括：IPv4（0x0800）, IPv6(0x86DD), ARP(0x0806）,802.1q数据帧(0x8100) 。 数据：用于存放网络层封装的报文内容（比如：IPv4数据包、IPv6数据包、ARP报文）。 FCS（Frame Check Sequence）：通过CRC（Cyclic Redundancy Check）算法计算出 来的序列号，用来确定接收到的帧比特是否正确。
1
0
1
1
1
1x25-1 +0x24-1+1x23-1+1x22-1+1x21-1
CRC校验码位数 = 二进制值位数 - 1 二进制值（ 10111 ）与数据流做模二除法，余数即为CRC校验码
二、模二除法
使用G(x)的二进制值10111对目标数据流1010110做模二除法，求余数值
1001001
10111 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0
计算机网络以太帧
计算机网络以太帧1. 简介以太网是一种常用的局域网技术，其通信基本单位是以太帧（Ethernet Frame）。
以太帧是数据链路层中用于在网络中传输数据的基本单元。
本文将详细介绍以太帧的结构、功能和处理过程。
2. 以太帧结构以太帧是由一系列字段组成的数据包，通常包括以下几个部分：2.1 帧前导码帧前导码是一个固定的字段，由7个字节构成。
它的作用是在数据传输之前进行同步和定时，以确保接收方能正确解读数据。
帧前导码的内容为10101010。
2.2 目的MAC地址目的MAC地址是一个6个字节的字段，用于识别帧的接收方。
每个网络设备都有一个唯一的MAC地址，用于标识其在网络中的位置。
2.3 源MAC地址源MAC地址是一个6个字节的字段，用于识别帧的发送方。
与目的MAC地址类似，源MAC地址也是设备的唯一标识符。
2.4 类型/长度字段类型/长度字段用于指示数据字段的类型或长度。
它可以表示以太网上使用的协议类型，如IP、ARP等，或者表示数据字段的长度。
2.5 数据字段数据字段包含实际传输的数据。
它的长度可以根据类型/长度字段的指示进行变化。
2.6 帧校验序列帧校验序列是一个4字节的字段，用于检测帧在传输过程中是否发生了错误。
接收方会根据帧的内容计算校验序列，并与接收到的校验序列进行比较，以确认接收到的帧是否正确。
3. 以太帧的工作流程了解以太帧的工作流程对理解其在计算机网络中的作用非常重要。
下面是以太帧的基本工作流程：3.1 数据封装在发送端，数据从应用层逐层向下传输，最终被封装成以太帧。
数据会按照特定的格式组织，然后与目的MAC地址、源MAC地址等信息一起构建帧。
3.2 帧传输以太帧通过网络传输到目的地。
在传输过程中，帧会经过网络设备，如交换机、路由器等。
这些设备会根据目的MAC地址将帧转发到正确的接口，以确保帧能够到达正确的接收方。
3.3 帧解封在接收端，以太帧被接收到，并根据其结构进行解封。
接收方会根据目的MAC地址判断是否接收该帧，并提取数据字段中的数据。
以太网帧结构详解
以太⽹帧结构详解⽹络通信协议⼀般地，关注于逻辑数据关系的协议通常被称为上层协议，⽽关注于物理数据流的协议通常被称为低层协议。
IEEE802就是⼀套⽤来管理物理数据流在局域⽹中传输的标准，包括在局域⽹中传输物理数据的802.3以太⽹标准。
还有⼀些⽤来管理物理数据流在使⽤串⾏介质的⼴域⽹中传输的标准，如帧中继FR（FrameRelay），⾼级数据链路控制HDLC（High-LevelDataLinkControl），异步传输模式ATM（AsynchronousTransferMode）。
分层模型0OSI国际标准化组织ISO于1984年提出了OSIRM（OpenSystemInterconnectionReferenceModel，开放系统互连参考模型）。
OSI参考模型很快成为了计算机⽹络通信的基础模型。
OSI参考模型具有以下优点：简化了相关的⽹络操作；提供了不同⼚商之间的兼容性；促进了标准化⼯作；结构上进⾏了分层；易于学习和操作。
OSI参考模型各个层次的基本功能如下：物理层:在设备之间传输⽐特流，规定了电平、速度和电缆针脚。
数据链路层：将⽐特组合成字节，再将字节组合成帧，使⽤链路层地址（以太⽹使⽤MAC地址）来访问介质，并进⾏差错检测。
⽹络层：提供逻辑地址，供路由器确定路径。
传输层：提供⾯向连接或⾮⾯向连接的数据传递以及进⾏重传前的差错检测。
会话层：负责建⽴、管理和终⽌表⽰层实体之间的通信会话。
该层的通信由不同设备中的应⽤程序之间的服务请求和响应组成。
表⽰层：提供各种⽤于应⽤层数据的编码和转换功能，确保⼀个系统的应⽤层发送的数据能被另⼀个系统的应⽤层识别。
应⽤层：OSI参考模型中最靠近⽤户的⼀层，为应⽤程序提供⽹络服务。
分层模型-TCP/IPTCP/IP模型同样采⽤了分层结构，层与层相对独⽴但是相互之间也具备⾮常密切的协作关系。
TCP/IP模型将⽹络分为四层。
TCP/IP模型不关注底层物理介质，主要关注终端之间的逻辑数据流转发。
常见以太网帧结构详解
常见以太网帧结构详解以太网是一个常用的局域网技术，其数据传输是以帧的形式进行的。
以太网帧是以太网数据传输的基本单位，通过帧头、帧数据和帧尾等部分来描述有效载荷的数据。
以太网帧的结构如下：1. 帧前同步码（Preamble）：以太网帧的开始部分有7个字节的帧前同步码，其作用是为接收端提供定时的参考，帮助接收端进行帧同步。
2.帧起始界定符（SFD）：帧前同步码之后的1字节帧起始界定符为0x55，标志着以太网帧的开始。
3. 目标MAC地址（Destination MAC Address）：目标MAC地址占6个字节，表示帧的接收者的MAC地址。
4. 源MAC地址（Source MAC Address）：源MAC地址占6个字节，表示帧的发送者的MAC地址。
5. 长度/类型字段（Length/Type Field）：长度/类型字段占2个字节，当该字段的值小于等于1500时，表示以太网帧的长度；当该字段大于等于1536时，表示该字段定义了帧中的协议类型。
6. 帧数据（Data）：帧数据部分是以太网帧的有效载荷，其长度为46到1500字节，不包括帧头和帧尾。
7. 帧校验序列（Frame Check Sequence，FCS）：帧校验序列占4个字节，主要用于对帧进行错误检测，以保证数据的可靠性。
8. 帧尾（Frame Check Sequence，FCS）：帧尾占4个字节，用于标识以太网帧的结束。
以太网帧的长度为64到1518字节，其中有效载荷部分数据长度为46到1500字节，不同帧的长度可以根据网络需求进行调整。
在发送以太网帧时，发送方会在帧尾的后面添加额外的字节以保证整个帧的长度达到最低限制。
这些额外的字节即填充字节（Padding），用于使帧长达到最小限制的要求。
以上是以太网帧的常见结构，它描述了以太网帧的各个部分的作用和位置。
了解以太网帧的结构对于理解以太网的工作原理和网络通信非常重要。
以太网帧结构
一、前序字段
2.3）字节的交替出现的1和0组成，设置该字段的目的是指示帧的开始并便于网络中的所有接收器均能与到达帧同步，另外，该字段本身（在Ethernet II中）或与帧起始定界符一起（在IEEE802.3中）能保证各帧之间用于错误检测和恢复操作的时间间隔不小于9.6毫秒。
二、帧起始定界符字段
该字段仅在IEEE802.3标准中有效，它可以被看作前序字段的延续。实际上，该字段的组成方式继续使用前序字段中的格式，这个一个字节的字段的前6个比特位置由交替出现的1和0构成。该字段的最后两个比特位置是11，这两位中断了同步模式并提醒接收后面跟随的是帧数据。
当控制器将接收帧送入其缓冲器时，前序字段和帧起始定界符字段均被去除。类似地当控制器发送帧时，它将这两个字段（如果传输的是IEEE802.3帧）或一个前序字段（如果传输的是真正的以太网帧）作为前缀加入帧中。
七、数据字段
如前所述，数据字段的最小长度必须为46字节以保证帧长至少为64字节，这意味着传输一字节信息也必须使用46字节的数据字段：如果填入该该字段的信息少于46字节，该字段的其余部分也必须进行填充。数据字段的最大长度为1500字节。
八、校验序列字段
既可用于Ethernet II又可用于IEE802.3标准的帧校验序列字段提供了一种错误检测机制，每一个发送器均计算一个包括了地址字段、类型/长度字段和数据字段的循环冗余校验（CRC）码。发送器于是将计算出的CRC填入四字节的FCS字段。
在IEEE802.3标准中类型字段被替换为长度字段，因而Ethernet II帧和IEEE802.3帧之间不能兼容。
以太网帧结构-华为-HCIA
IEEE：电气与电子工程师协会ISO：国际标准化组织协议栈：OSI :ISO国际标准组织制定TCP/IP:美国国防部制定IPX/SPXSNA局域网： IEEE802 以太网广域网： PPP HDLC分层模型-OSI应用层 ------- 直接面向用户，为应用程序提供网络服务（APDU）表示层 ------- 对应用层产生的数据进行格式化，加密，解密之类的操作(PPDU）会话层 ------- 建立，维护，删除，管理会话连接（SPDU）传输层 ------- 建立一个面向连接(TCP)或非面向连接(UDP)的端到端的连接，该连接是逻辑存在的（数据段）网络层 -------- IP路由寻址，报文重组（数据包）数据链路层 ------- 控制网络层和物理层之间通讯。
打上帧头帧尾，将数据包封装成数据帧。
（数据通过链路层承载）物理层 ------- 比特流传输，将数据帧以比特流的形式在物理介质中进行传输分层模型-TCP/IP数据封装 (从上往下) 解封（从下往上）应用层 ----- 对应OSI七层模型上三层PDU（数据单元）传输层 ----- 对应OSI七层模型传输层Segmet（数据段）网络层 ----- 对应OSI七层模型网络层Packet（数据包）网络接口层 ----- 对应OSI七层模型数据链路层与物理层Frame（数据帧）bit（比特流）数据封装过程：数据是由应用层产生，经过表示层对数据进行格式化，加密等处理后形成PDU，交由会话层，会话层建立一个不同设备间应用程序的会话，再交给传输层，传输层打上传输层头部（源目端口号），建立一个端到端的连接，形成数据段，交给网络层处理，网络层打上IP头部，形成数据包，将数据包交给数据链路层打上帧头和帧尾，将数据包封装成数据帧，再将数据帧以比特流的形式在物理层中进行传输。
数据解封装过程：将比特流转化成字节形式的数据帧，先拆帧头查看数据帧的MAC地址，若不是自己就丢弃，若是则继续拆帧尾查看数据帧的完整性，不完整就丢弃，若完整则交由网络层，网络层拆IP头，查看目的IP是否为自己，若不是自己就进行路由寻址，将数据包进行重封装并转发，若是则交由传输层，传输层拆传输层头部，查看数据帧的目的端口号，将数据段交由对应的应用程序提供对应的服务。
以太网帧结构
以太网帧格式开放分类：网络、计算机、以太网历史上以太网帧格式有五种:1.Ethernet V1：这是最原始的一种格式，是由Xerox PARC提出的3Mbps CSMA/CD以太网标准的封装格式，后来在1980年由DEC，Intel和Xerox标准化形成Ethernet V1标准.2.Ethernet V2(ARPA)：由DEC，Intel和Xerox在1982年公布其标准，主要更改了Ethernet V1的电气特性和物理接口，在帧格式上并无变化；Ethernet V2出现后迅速取代Ethernet V1成为以太网事实标准；Ethernet V2帧头结构为6bytes的源地址+6bytes的目标地址+2Bytes的协议类型字段+数据。
3.RAW 802.3：这是1983年Novell发布其划时代的Netware/86网络套件时采用的私有以太网帧格式，该格式以当时尚未正式发布的802.3标准为基础；但是当两年以后IEEE正式发布802.3标准时情况发生了变化—IEEE在802.3帧头中又加入了802.2 LLC(Logical Link Control)头，这使得Novell的RAW 802.3格式跟正式的IEEE 802.3标准互不兼容.4.802.3/802.2 LLC：这是IEEE 正式的802.3标准，它由Ethernet V2发展而来。
它将Ethernet V2帧头的协议类型字段替换为帧长度字段(取值为0000-05dc;十进制的1500)；并加入802.2 LLC头用以标志上层协议，LLC头中包含DSAP，SSAP以及Crontrol字段.5.802.3/802.2 SNAP：这是IEEE为保证在802.2 LLC上支持更多的上层协议同时更好的支持IP协议而发布的标准，与802.3/802.2 LLC一样802.3/802.2 SNAP也带有LLC头，但是扩展了LLC属性，新添加了一个2Bytes的协议类型域（同时将SAP的值置为AA），从而使其可以标识更多的上层协议类型；另外添加了一个3Bytes的OUI字段用于代表不同的组织，RFC 1042定义了IP报文在802.2网络中的封装方法和ARP协议在802.2 SANP中的实现.802.3以太网帧格式备注：前导码（7字节）、帧起始定界符（1字节）、目的MAC地址（6字节）、源MAC地址（6字节）、类型/长度（2字节）、数据（46~1500字节）、帧校验序列（4字节）[MAC地址可以用2－6字节来表示，原则上是这样，实际都是6字节]1．IEEE 802.3帧的结构媒体访问控制子层（MAC）的功能是以太网核心技术，它决定了以太网的主要网络性能。
以太网帧，IP，TCP,UDP首部结构
以太网帧，IP，TCP,UDP首部结构1.以太网帧的格式以太网封装格式2.IP报头格式IP是TCP/IP协议簇中最为重要的协议。
所有的TCP，UDP, ICMP 和IGMP数据都以IP数据报格式传输。
IP提供的是不可靠、无连接的协议。
普通的IP首部长为20个字节，除非含有选项字段。
4位版本：目前协议版本号是4，因此IP有时也称作IPV4.4位首部长度：首部长度指的是首部占32bit字的数目，包括任何选项。
由于它是一个4比特字段，因此首部长度最长为60个字节。
服务类型（TOS）：服务类型字段包括一个3bit的优先权字段（现在已经被忽略），4bit的TOS子字段和1bit未用位必须置0。
4bit的TOS分别代表：最小时延，最大吞吐量，最高可靠性和最小费用。
4bit中只能置其中1比特。
如果所有4bit均为0，那么就意味着是一般服务。
总长度：总长度字段是指整个IP数据报的长度，以字节为单位。
利用首部长度和总长度字段，就可以知道IP数据报中数据内容的起始位置和长度。
由于该字段长16bit，所以IP数据报最长可达65535字节。
当数据报被分片时，该字段的值也随着变化。
标识字段：标识字段唯一地标识主机发送的每一份数据报。
通常每发送一份报文它的值就会加1。
生存时间：T T L（time-to-live）生存时间字段设置了数据报可以经过的最多路由器数。
它指定了数据报的生存时间。
T T L的初始值由源主机设置（通常为 3 2或6 4），一旦经过一个处理它的路由器，它的值就减去 1。
当该字段的值为 0时，数据报就被丢弃，并发送 I C M P报文通知源主机。
首部检验和：首部检验和字段是根据 I P首部计算的检验和码。
它不对首部后面的数据进行计算。
I C M P、I G M P、U D P和T C P在它们各自的首部中均含有同时覆盖首部和数据检验和码。
3.TCP首部格式尽管T C P和U D P都使用相同的网络层（ I P），T C P却向应用层提供与U D P完全不同的服务。
以太网帧格式(12页)
以太 II帧(也称作DIX以太 ， 是以这个设计的主要成员 ，DEC,Intel和Xerox的名字命名的 。),把紧接在目标 和源MAC后面的这个两字节定义为以太帧数据类型字段。
例如 ， 一个0x0800的以太类型说明这个帧包含的是IPv4数据报 。 同样的 ，一个0x0806的以太类型说明这个帧 是一个ARP帧，0x8100说明这是一个IEEE 802.1Q帧 ，而0x86DD说明这是一个IPv6帧。
矮帧
矮帧
矮帧是一个尺寸不及IEEE 802.3定义的最小长度64字节的以太帧 。可能的原因是以太通讯冲突 ， 数据不足， 卡错误或软件错误。
谢谢观看
下面的表格显示了在以1500个八比特组为MTU传输(有些吉比特以太甚至更高速以太支持更大的帧 ，称作巨型 帧)时的完整帧格式 。一个八比特组是八个位组成的数据(也就是现代计算机的一个字节)。
前导码和帧开始符 参见： Syncword
一个帧以7个字节的前导码和1个字节的帧开始符作为帧的开始 。快速以太之前 ，在线路上帧的这部分的位模 式是 。 由于在传输一个字节时最低位最先传输(LSB) ， 因此其相应的16进制表示为0x55 0x55 0x55 0x55 0x55 0x55 0x55 0xD5。
以太帧类型
以太帧类型
以太帧有很多种类型 。不同类型的帧具有不同的格式和MTU值 。但在同种物理媒体上都可同时存在。
所有四种以太帧类型都可包含一个IEEE 802.1Q选项来确定它属于哪个VLAN以及他的IEEE 802.1p优先级 (QoS) 。这个封装由IEEE 802.3ac定义并将帧大小从64字节扩充到1522字节(注： 不包含7个前导字节和1个字节 的帧开始符以及12个帧间距字节)。
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以太网的帧结构
要讲帧结构，就要说一说OSI七层参考模型。
一个是访问服务点，每一层都对上层提供访问服务点（SAP），或者我们可以说，每一层的头里面都有一个字段来区分上层协议。
比如说传输层对应上层的访问服务点就是端口号，比如说23端口是telnet，80端口是http。
IP层的SAP是什么？
其实就是protocol字段，17表示上层是UDP，6是TCP,89是OSPF，88是EGIRP,1是ICMP 等等。
以太网对应上层的SAP是什么呢？就是这个type或length。
比如 0800表示上层是IP，0806表示上层是ARP。
我
第二个要了解的就是对等层通讯，对等层通讯比较好理解，发送端某一层的封装，接收端要同一层才能解封装。
我们再来看看帧结构，以太网发送方式是一个帧一个帧发送的，帧与帧之间需要间隙。
这个叫帧间隙IFG—InterFrame Gap
IFG长度是96bit。
当然还可能有Idle时间。
以太网的帧是从目的MAC地址到FCS,事实上以太网帧的前面还有preamble，我们把它叫做先导字段。
作用是用来同步的，当接受端收到 preamble，就知道以太网帧就要来了。
preamble 有8个字节前面7个字节是10101010也就是16进制的AA，最后一个字节是 10101011,也就是AB，当接受端接受到连续的两个高电平，就知道接着来的就是D_mac。
所以最后一个字节AB我们也叫他SFD（帧开始标示符）。
所以在以太网传输过程中，即使没有idle，也就是连续传输，也有20个字节的间隔。
对于
大量64字节数据来说，效率也就显得不
1s = 1,000ms=1,000,000us
以太网帧最小为64byte（512bit）
10M以太网的slot time ＝512×0.1 = 51.2us
100M以太网的slot time = 512×0.01 = 5.12us
以太网的理论帧速率：
Packet/second=1second/(IFG+PreambleTime+FrameTime)
10M以太网：IFG time=96x0.1=9.6us
100M以太网：IFG time=96x0.01=0.96us
以太网发送方式是一个帧一个帧发送的，帧与帧之间需要间隙。
这个叫帧间隙IFG—InterFrame Gap
10M以太网：Preamble time= 64bit×0.1=6.4us
100M以太网：Preamble time= 64bit×0.01=0.64us
Preamble 先导字段。
作用是用来同步的，当接受端收到preamble，就知道以太网帧就要来了
10M以太网：FrameTime=512bit×0.1=51.2us
100M以太网：FrameTime=512bit×0.01=5.12us
因此，10M以太网64byte包最大转发速度＝1,000,000 sec÷（9.6+6.4+51.2）=
0.014880952Mpps
100M以太网64byte包最大转发速度＝1,000,000 sec÷（0.96+0.64+5.12）= 0.14880952Mpps。