以太网帧结构详解
以太网的帧结构
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 GapIFG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 = 51.2us100M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=9.6us100M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。
以太网帧格式
以太网帧格式详解:Etherne II报头8 目标地址6 源地址6 以太类型2 有效负载46－1500 帧检验序列4 报头：8个字节，前7个0，1交替的字节（10101010）用来同步接收站，一个1010101011字节指出帧的开始位置。
报头提供接收器同步和帧定界服务。
目标地址：6个字节，单播、多播或者广播。
单播地址也叫个人、物理、硬件或MAC地址。
广播地址全为1，0xFF FF FF FF。
源地址：6个字节。
指出发送节点的单点广播地址。
以太网类型：2个字节，用来指出以太网帧内所含的上层协议。
即帧格式的协议标识符。
对于IP报文来说，该字段值是0x0800。
对于ARP信息来说，以太类型字段的值是0x0806。
有效负载：由一个上层协议的协议数据单元PDU构成。
可以发送的最大有效负载是1500字节。
由于以太网的冲突检测特性，有效负载至少是46个字节。
如果上层协议数据单元长度少于46个字节，必须增补到46个字节。
帧检验序列：4个字节。
验证比特完整性。
IEEE 802.3根据IEEE802.2 和802.3标准创建的，由一个IEEE802.3报头和报尾以及一个802.2LLC报头组成。
报头7 起始限定符1 目标地址6（2）源地址6（2）长度2 DSAP1 SSAP1 控件2 有效负载3 帧检验序列4－－－－－－－－－－－802.3报头－－－－－－－－－－－－－－§－－－802.2报头－－－－§ §－802.3报尾－§IEEE802.3报头和报尾报头：7个字节，同步接收站。
位序列10101010起始限定符：1个字节，帧开始位置的位序列10101011。
报头＋起始限定符＝Ethernet II的报头目标地址：同Ethernet II。
也可以为2个字节，很少用。
源地址：同Ethernet II。
也可以为2个字节，很少用。
长度：2个字节。
帧检验序列：4个字节。
IEEE802.2 LLC报头DSAP：1个字节，指出帧的目标节点的上层协议。
第02章 Ethernet帧结构解析-2
8 字节
7 字节 10101010101010 1 字节
MAC 帧
物理层
… 10101010101010101011
帧开始 定界符
计算机硬件基础教学中心
前同步码
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帧结构解析
1、以太网的MAC层
以太网 V2 的格式
局域网介绍
2、局域网概述
局域网技术发展的过程
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计算机硬件基础教学中心
局域网介绍
2、局域网概述
最早的Ethernet原理设计图
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计算机硬件基础教学中心
局域网介绍
1、IEEE 802 标准
ISO/OSI-RM
7 6 5 4 3 2 1 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据 链路层 物理层
UTP 同轴电缆 光缆
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802.10 网络安全
802.1 802.2
帧开始 定界符
计算机硬件基础教学中心
前同步码
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帧结构解析
1、以太网的MAC层
以太网 V2 的格式
IP 数据报 字节 以太网 V2 MAC 帧 插入 6 目的地址 6 源地址 2 类型 数 46 ~ 1500 据 4 FCS MAC 层 IP 层
• 随机接入：所有的用户可随机地发送信息。 • 受控接入：如多点线路探询(polling)，或轮询。
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
以太网IEEE 802.3帧的结构
以太网/IEEE 802.3帧的结构下图所示为以太网/IEEE 802.3帧的基本组成。
如图所示，以太网和IEEE 802.3帧的基本结构如下：前导码(Preamble)：由0、1间隔代码组成，可以通知目标站作好接收准备。
IEEE 802.3帧的前导码占用7个字节，紧随其后的是长度为1个字节的帧首定界符（SOF）。
以太网帧把SOF包含在了前导码当中，因此，前导码的长度扩大为8个字节。
帧首定界符（SOF:Start-of-Frame Delimiter）：IEEE 802.3帧中的定界字节，以两个连续的代码1结尾，表示一帧实际开始。
目标和源地址（DA、SA）：表示发送和接收帧的工作站的地址，各占据6个字节。
其中，目标地址可以是单址，也可以是多点传送或广播地址。
类型（以太网）：占用2个字节，指定接收数据的高层协议。
长度L（IEEE 802.3）：表示紧随其后的以字节为单位的数据段的长度。
数据L（以太网）：在经过物理层和逻辑链路层的处理之后，包含在帧中的数据将被传递给在类型段中指定的高层协议。
虽然以太网版本2中并没有明确作出补齐规定，但是以太网帧中数据段的长度最小应当不低于46个字节。
数据（IEEE 802.3：LLCPDU逻辑链路层协议数据单元）：IEEE 802.3帧在数据段中对接收数据的上层协议进行规定。
如果数据段长度过小，使帧的总长度无法达到64个字节的最小值，那么相应软件将会自动填充数据段，以确保整个帧的长度不低于64个字节。
LLCPDU——它的范围处在46字节至1500字节之间。
最小LLCPDU长度46字节是一个限制，目的是要求局域网上所有的站点都能检测到该帧，即保证网络工作正常。
如果LLCPDU小于46个字节，则发送站的MAC子层会自动填充“0”代码补齐。
802.3一个帧的长度计算公式：DA+SA+L+LLCPDU+FCS=6+6+2+(46～1500)+4=64～1518即当LLCPDU为46个字节时，帧最小，帧长为64字节；当LLCPDU为1500字节时，帧最大，帧长为1518字节帧校验序列（FCS:Frame Check Sequence）：该序列包含长度为4个字节的循环冗余校验值（CRC），由发送设备计算产生，在接收方被重新计算以确定帧在传送过程中是否被损坏。
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
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）
IEEE802.3帧结构
帧前 帧校 前导 目的 源地 数据 定界 验字 长度 码 地址 址 字段 符 段 46~1 7B 1B 6B 6B 2B 4B 500B
Ethernet V2.0帧结构组成详解
1）前导码与帧前定界符字段 ） 2）目的地址和源地址字段 ） 3）类型字段 ） 4）数据字段 5）帧校验字段
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
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。
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以太网帧结构详解分类：计算机网络知识2011-10-25 20:28 3165人阅读评论(0) 收藏举报byte网络工作serviceaccess扩展1 以太网相关背景以太网这个术语通常是指由DEC，Intel和Xerox公司在1982年联合公布的一个标准，它是当今TCP/IP采用的主要的局域网技术，它采用一种称作CSMA/CD 的媒体接入方法。
几年后，IEEE802委员会公布了一个稍有不同的标准集，其中802.3针对整个CSMA/CD网络，802.4针对令牌总线网络，802.5针对令牌环网络；此三种帧的通用部分由802.2标准来定义，也就是我们熟悉的802网络共有的逻辑链路控制（LLC）。
由于目前CSMA/CD的媒体接入方式占主流，因此本文仅对以太网和IEEE 802.3的帧格式作详细的分析。
在TCP/IP世界中，以太网IP数据报文的封装在RFC 894中定义，IEEE802.3网络的IP数据报文封装在RFC 1042中定义。
标准规定：1）主机必须能发送和接收采用RFC 894（以太网）封装格式的分组；2）主机应该能接收RFC 1042（IEEE 802.3）封装格式的分组；3）主机可以发送采用RFC 1042（IEEE 802.3）封装格式的分组。
如果主机能同时发送两种类型的分组数据，那么发送的分组必须是可以设置的，而且默认条件下必须是RFC 894（以太网）。
最常使用的封装格式是RFC 894定义的格式，俗称Ethernet II或者Ethernet DIX。
下面，我们就以Ethernet II称呼RFC 894定义的以太帧，以IEEE802.3称呼RFC 1042定义的以太帧。
2 帧格式Ethernet II和IEEE802.3的帧格式分别如下。
Ethernet II帧格式：----------------------------------------------------------------------------------------------| 前序| 目的地址| 源地址| 类型| 数据 |FCS |---------------------------------------------------------------------------------------------- | 8 byte | 6 byte | 6 byte | 2 byte | 46~1500 byte | 4 byte|IEEE802.3一般帧格式--------------------------------------------------------------------------------------------------------------| 前序| 帧起始定界符| 目的地址| 源地址| 长度| 数据| FCS |------------------------------------------------------------------------------------------------------------| 7 byte | 1 byte | 2/6 byte | 2/6 byte | 2 byte | 46~1500 byte | 4 byte |Ethernet II和IEEE802.3的帧格式比较类似，主要的不同点在于前者定义的2字节的类型，而后者定义的是2字节的长度；所幸的是，后者定义的有效长度值与前者定义的有效类型值无一相同，这样就容易区分两种帧格式了。
一、前序字段前序字段由8个（Ethernet II）或7个（IEEE802.3）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。
三、目的地址字段目的地址字段确定帧的接收者。
两个字节的源地址和目的地址可用于IEEE802.3网络，而6个字节的源地址和目的地址字段既可用于Ethernet II网络又可用于IEEE802.3网络。
用户可以选择两字节或六字节的目的地址字段，但对IEEE802.3设备来说，局域网中的所有工作站必须使用同样的地址结构。
目前，几乎所有的802.3网络使用6字节寻址，帧结构中包含两字节字段选项主要是用于使用16比特地址字段的早期的局域网。
四、源地址字段源地址字段标识发送帧的工作站。
和目前地址字段类似，源地址字段的长度可以是两个或六个字节。
只有IEEE802.3标准支持两字节源地址并要求使用的目的地址。
Ethernet II和IEEE802.3标准均支持六个字节的源地址字段。
当使用六个字节的源地址字段时，前三个字节表示由IEEE分配给厂商的地址，将烧录在每一块网络接口卡的ROM中。
而制造商通常为其每一网络接口卡分配后字节。
五、类型字段两字节的类型字段仅用于Ethernet II帧。
该字段用于标识数据字段中包含的高层协议，也就是说，该字段告诉接收设备如何解释数据字段。
在以太网中，多种协议可以在局域网中同时共存，例如：类型字段取值为十六进制0800的帧将被识别为IP协议帧，而类型字段取值为十六进制8137的帧将被识别为IPX和SPX 传输协议帧。
因此，在Ethernet II的类型字段中设置相应的十六进制值提供了在局域网中支持多协议传输的机制。
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。
六、长度字段用于IEEE802.3的两字节长度字段定义了数据字段包含的字节数。
不论是在Ethernet II还是IEEE802.3标准中，从前序到FCS字段的帧长度最小必须是64字节。
最小帧长度保证有足够的传输时间用于以太网网络接口卡精确地检测冲突，这一最小时间是根据网络的最大电缆长度和帧沿电缆长度传播所要求的时间确定的。
基于最小帧长为64字节和使用六字节地址字段的要求，意味着每个数据字段的最小长度为46字节。
唯一的例外是吉比特以太网。
在1000Mbit/s 的工作速率下，原来的802.3标准不可能提供足够的帧持续时间使电缆长度达到100米。
这是因为在1000Mbit/s的数据率下，一个工作站在发现网段另一端出现的任何冲突之前已经处在帧传输过程中的可能性很高。
为解决这一问题，设计了将以太网最小帧长扩展为512字节的负载扩展方法。
对除了吉比特以太网之外的所有以太网版本，如果传输数据少于46个字节，应将数据字段填充至46字节。
不过，填充字符的个数不包括在长度字段值中。
同时支持以太网和IEEE802.3帧格式的网络接口卡通过这一字段的值区分这两种帧。
也就是说，因为数据字段的最大长度为1500字节，所以超过十六进制数05DC的值说明它不是长度字段（IEEE802.3).而是类型字段（Ethernet II）。
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。
虽然IEEE802.3标准必然要取代Ethernet II，但由于二者的相似以及Ethernet II 作为IEEE802.3的基础这一事实，我们将这两者均看作以太网。
3 以太网帧结构的变种格式以太网帧结构的变种，仅涉及到IEEE802.3帧。
下图描述了IEEE802.3帧数据部分的结构，这个结构就是IEEE802.2定义的LLC（逻辑链路控制），LLC用来识别信息包中所承载的协议。
LLC报头包含DSAP（destination service access point，目的服务访问点）、SSAP（source service access point，源服务访问点）和控制字段。
当DSAP和SSAP取特定值：0xff和0xaa时，会分别产生两个变种：Netware-以太网帧和以太网-SNAP帧；其他的取值均为纯802.3帧。
----------------------------------------------------------------------------------------------- | 前序| 帧起始定界符| 目的地址| 源地址| 长度| 数据| FCS | -----------------------------------------------------------------------------------------------| \| \|\|\|\-------------------------------------- \| DSAP | SSAP | 控制| 信息|---------------------------------------一、Netware-以太网帧Netware-以太网帧对IEEE802.3的数据字段进行了专门分隔以便传输NetWare 类型的数据。
实际使用的帧类型是在系统设置时通过将NetWare与特定类型的帧绑写而定义的。
下图显示了Netware-以太网帧格式。
图中的IPX=0xffff，也就是说，以太网帧中的DSAP=SSAP=0xff时，802.3帧就变成了Netware-以太网帧，用来承载NetWare类型的数据。
由于不再有LLC字段，所以这种帧通常称为简化802.3。
对那些使用或考虑使用NetWare的人，在涉及帧类型时应该小心：Novell使用术语以太网－802.3，因此如果将NetWare设置为以太网－802.2帧，网络实际上是符合以太网－802.3标准的，也就是说，有LLC结构的。