以太网帧结构
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。
以太网帧结构详解
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。
以太网帧
分析以太网数据帧的构成2009-06-15 11:221.以太网的报文格式如下2.MAC地址的作用:不同物理主机(唯一的MAC标识)之间的通信地址，标识以太网上的每台主机，需要给每台主机上的网络适配器（网络接口卡）分配一个唯一的通信地址。
3.MAC广播地址的作用:48位全1的地址为MAC广播地址,其作用使主机发送一个ARP或其它广播协议包时同一网内的其它主机均能收到此包.4.LLC帧报文的格式如下；5.仿真编辑器和协议分析器的使用方法:用了很多次基本结构已了解.以太网数据帧的构成抓取一个原始IP包捕获一个数据包并分析数据链路层的帧结构No. Time Source Destination Protocol Info2350 703.174591 172.16.77.15 172.16.77.6 IP Fragmented IP protocol (proto=ICMP 0x01, off=1480) [Reassembled in #2393]Frame 2350 (1514 bytes on wire, 1514 bytes captured)Arrival Time: Jun 15, 2009 09:20:09.379091000[Time delta from previous captured frame: 0.000021000 seconds][Time delta from previous displayed frame: 0.000021000 seconds][Time since reference or first frame: 703.174591000 seconds]Frame Number: 2350Frame Length: 1514 bytesCapture Length: 1514 bytes[Frame is marked: False][Protocols in frame: eth:ip:data]分析数据链路层的帧结构Ethernet II, Src: AsustekC_97:2a:ee (厂家名_后3位16进制数为MAC)(00:13:d4:97:2a:ee)(源MAC,前6位16进制数代表网络硬件制造商的编号, 后3位16进制数代表该制造商所制造的某个网络产品（如网卡）的系列号), Dst: AsustekC_97:2b:17 (00:13:d4:97:2b:17)(目标MAC)Destination: AsustekC_97:2b:17 (00:13:d4:97:2b:17)目标MACAddress: AsustekC_97:2b:17 (00:13:d4:97:2b:17).... ...0 .... .... .... .... = IG bit: Individual address (unicast) 无效单播地址.... ..0. .... .... .... .... = LG bit: Globally unique address (factory default)全局唯一地址(厂家默认)Source: AsustekC_97:2a:ee (00:13:d4:97:2a:ee)源MACAddress: AsustekC_97:2a:ee (00:13:d4:97:2a:ee).... ...0 .... .... .... .... = IG bit: Individual address (unicast) 无效单播地址.... ..0. .... .... .... .... = LG bit: Globally unique address (factory default) 全局唯一地址(厂家默认)Type: IP (0x0800)类型IPInternet Protocol, Src: 172.16.77.15 (172.16.77.15), Dst: 172.16.77.6 (172.16.77.6) Version: 4Header length: 20 bytesDifferentiated Services Field: 0x00 (DSCP 0x00: Default; ECN: 0x00)0000 00.. = Differentiated Services Codepoint: Default (0x00).... ..0. = ECN-Capable Transport (ECT): 0.... ...0 = ECN-CE: 0Total Length: 1500Identification: 0x490d (18701)Flags: 0x02 (More Fragments)0... = Reserved bit: Not set.0.. = Don't fragment: Not set..1. = More fragments: SetFragment offset: 1480Ti me to live: 128Protocol: ICMP (0x01)Header checksum: 0xd924 [correct][Good: True][Bad : False]Source: 172.16.77.15 (172.16.77.15)Destination: 172.16.77.6 (172.16.77.6)Reassembled IP in frame: 2393以太网帧格式2009-06-15 11:06目前，有四种不同格式的以太网帧在使用，它们分别是：●Ethernet II即DIX 2.0：Xerox与DEC、Intel在1982年制定的以太网标准帧格式。
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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Page 2
网络通信协议
OSI
TCP/IP
IPX/SPX
SNA
局域网
IEEE 802
广域网
以太网
帧中继 PPP HDLC
不同的协议栈用于定义和管理不同网络的数据转发规则。
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分层模型- OSI
7
应用层 表示层 会话层 传输层
为应用程序提供网络服务
6
数据格式化，加密、解密
5
建立、维护、管理会话连接
MAC：00-03-04-05-06-07
数据链路层基于MAC地址进行帧的传输。
Page 11
以太网的MAC地址
48 bits
24 bits
24 bits
OUI
由供应商分配
MAC地址由两部分组成，分别是供应商代码和序列号。其中前24位代表 该供应商代码，由IEEE管理和分配。剩下的24位序列号由厂商自己分配。
4
建立、维护、管理端到端连接 IP寻址和路由选择
3
网络层
数据链路层 物理层
2
控制网络层与物理层之间通信 比特流传输
1
Page 4
分层模型– TCP/IP
应用层
传输层
TCP/IP
网络层
网络接口层
Page 5
数据封装
PDU
应用层
数据
传输层
数据
Segment
网络层
数据
Packet
网络接口层
数据
Frame
主机 A 主机 B
MAC B
MAC A
0x0800
Data
FCS
IP
Data
Data
当主机接收到的数据帧所包含的目的MAC地址是自己时，会把以太网封 装剥掉后送往上层协议。
Page 16
总结
网络设备如何确定以太网数据帧的上层协议？ 终端设备接收到数据帧时，会如何处理？
Page 17
Page 12
单播
48 bits
7 bits
0
主机 A 主机 B
单播
主机 C
主机 D
Page 13
广播
48 bits
FF
主机 A
FF
FF
FF
主机 B
FF
FF
广播
主机 C
主机 D
Page 14组播48 bis7 bits1
主机 A 主机 B
组播
主机 C
主机 D
Page 15
数据帧的发送和接收
前言
网络中传输数据时需要定义并遵循一些标准，以太网是根据IEEE 802.3标
准来管理和控制数据帧的。了解IEEE802.3标准是充分理解以太网中链路
层通信的基础。
Page 1
学习目标
学完本课程后，您应该能：
理解分层模型的作用 掌握以太网中数据帧的结构 掌握MAC地址的作用
掌握以太网中数据帧转发的过程
0x0806
ARP
0x0806 (2054 )
Ethernet_II 帧类型值大于等于1536 (0x0600)。 以太网数据帧的长度在64-1518字节之间。
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IEEE802.3 帧格式
6B 6B 2B 3B 5B 38-1492 B 4B
D.MAC
S.MAC
Length
LLC
SNAP
Data
FCS
1B
1B
1B
3B
2B
D.SAP
S.SAP
Control
Org Code
Type
IEEE 802.3 帧长度字段值小于等于1500 (0x05DC)。
Page 10
数据帧传输
主机 A 主机 B
MAC：00-02-03-04-05-06
MAC：00-03-04-05-06-07
D.MAC
Length/Type >= 1536 (0x0600) Length/Type <= 1500 (0x05DC)
Ethernet_II IEEE802.3
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Ethernet_II 帧格式
6B
6B
2B
46-1500 B
4B
D.MAC
S.MAC
Type
Data
FCS
0x0800
IP
0x0800 (2048 )
Bit
Page 6
终端之间的通信
主机 A
主机 B
帧
Header
Data
Trailer
数据链路层控制数据帧在物理链路上传输。
Page 7
帧格式
主机 A
主机 B
Ethernet_II
D.MAC
S.MAC
Type
Data
FCS
IEEE802.3
D.MAC
S.MAC
Length
LLC
SNAP
Data
FCS