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  • 以太网帧

    千次阅读 2018-05-20 20:46:59
     以太网帧(Ethernet frame)是符合以太网标准的链路协议数据单元(PDU),其格式有Ethernet V1、Ethernet V2、RAW 802.3、IEEE 802.3/802.2 LLC和IEEE 802.3/802.2SNAP。现在大多数网络应用都使用Ethernet V2...

    帧格式

           以太网帧(Ethernet frame)是符合以太网标准的链路层协议数据单元(PDU),其格式有Ethernet V1、Ethernet V2、RAW 802.3、IEEE 802.3/802.2 LLC和IEEE 802.3/802.2SNAP。现在大多数网络应用都使用Ethernet V2格式,而交换机之间的BPDU则采用IEEE802.3/LLC格式。但所有的以太网(802.3标准)帧都基于一个共同的格式:前导码(7 Bytes)、帧起始定界符(1 Bytes)、目的地址(6 Bytes)、源地址(6 Bytes)、类型/长度(2 Bytes)、数据和填充字段(48~1500 Bytes)、帧校验序列(4 Bytes)。如图所示:

           前导码(Preamble)在以太网帧的前7个字节,接收器电路用它确定一个帧的到达时间,并确定编码位(称为时钟恢复)之间的时间量。由于以太网是一个异步的局域网(即每个以太网接口卡中不是保持精确的时钟同步),从一个接口到另一个接口的编码位之间的间隔可能不同。因此前导码的主要作用是同步,其典型值为0xAA,在发现帧起始定界符(Start Frame Delimiter)时,接收器用它“恢复时钟”。SFD的固定值为0xAB。
           目的地址(Destination, DST)和源地址(Source,SRC)都是MAC地址,以太网帧的目的地址也允许寻址到多个站点(即广播、组播等形式)。
          源地址后跟着一个长度/类型字段,在多数情况下,它用于确定头部后面的数据类型。常见值包括IPv4(0x0800)、IPv6(0x86DD)、ARP(0x0806)。0x8100表示一个Q标签帧(可携带一个虚拟局域网或802.1q标准的VLAN ID)。IEEE所制定的以太网标准使得DIXv2帧和IEEE帧在一个局域网中不能共存。因此,IEEE允许从现存的DIXv2网卡和网络设备到IEEE的标准设备的迁移。为了让设备可以识别使用的是哪种类型的帧,IEEE没有分配1536以下(十六进制数为0x0600)的数为协议类型代码。数据字段的最大值为1500字节。所以一台设备可以很容易从源地址之后的2个字节来判断是哪种类型的帧,如果值为1536(十进制)或更高则为类型字段,意味着是DIXv2帧。如果从源地址之后的2个字节小于1536,则可确定是长度字段,为IEEE 802.3帧。
    P/Q标签是为虚拟局域网准备的,其概念在虚拟局域网的部分中。
    然后是帧的数据区或有效载荷部分,这里是存放高层PDU的地方。传统的以太网的有效载荷一直是1500字节,这是以太网的最大传输单元(Maximum Transmission Unit,MTU)。若数据超过MTU,会被分片后才进行传输。若有效载荷低于最小长度(48字节)则会被填充0直到满足最小长度。

    帧校验序列

           以太网帧格式中,数据区(有效载荷区)之后的最后4字节字段提供了对帧完整性的检查。检查方法是利用循环冗余校验(CRC)将计算结果写入FCS字段中,接收方接收到以太网帧后对FCS字段进行相同过程的CRC计算,若计算结果与FCS字段不同,则帧可能在传输过程中受损,这种情况下受损帧通常被丢弃。

           CRC的过程就是将FCS字段中的数据除以一个约定好的生成多项式,所得余数取反后的值写入FCS中。生成多项式已经被标准化为一系列不同的n值,以太网使用n=32,CRC32的生成多项式是33位的二进制数100000100110000010001110110110111

            下图是以5位二进制数11001为生成多项式,结果取4位的例子。余数为0100,取反后得到1011即为最终结果。

    帧大小

           前面提到过,以太网帧有最小和最大尺寸。最小的帧是64字节,要求数据区(有效载荷)长度(无标签)最小为48字节。当有效载荷达不到下限时,填充字节(值为0)被添加到有效载荷尾部,以确保达到最小长度。
    帧最小长度的规定对最初的10Mb/s以太网的CSMA/CD很重要。为了使传输数据的站能知道哪个帧发生了冲突,通常限制一个以太网的传输长度(2500m,通过4个中继器连接的5个电缆段)。长度和电子传播速度确定就可以算出输出帧到达目的地所需时间。那么一个输出帧的最后位在所需时间后仍处于传输过程中,这个时间是信号到达位于最大距离的接收器并返回的时间。如果这时检测到一个冲突,传输中的站就能知道是当前在传输的帧发生了冲突。这种情况下该站发送一个干扰信号提醒其他站,然后启动一个随机的二进制指数退避过程。
    在802.3标准里,规定了一个以太帧的数据部分(Payload)的最大长度是1500个字节,这个数也是你经常在网络设备里看到的MTU。在这个限制之下,最长的以太帧包括6字节的目的地址(DMAC)、6字节的源地址(SMAC)、2字节的以太类型(EtherType)、1500字节的数据(Payload)、4字节的校验(FCS),总共是1518字节。在802.1Q中,又定义了以太帧中可选的QTag,位于SMAC和EtherType之间,占4个字节。在这种情况下,一个以太帧如果有QTag,它的最大长度就变成了1522字节。

           上述情况针对于标准以太网或快速以太网。在千兆、万兆甚至更高的以太网时代,1500字节显得传输效率不够高(数据区尺寸占帧总尺寸的比例),因此允许传输以太网巨型帧,这是一种非标准的以太网扩展,通常允许帧尺寸高达9000字节。

     

                                                                                       本文部分内容摘自《TCP/IP详解 卷1:协议(中文版)第2版》

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  • 以太网帧间隙

    千次阅读 2016-02-17 13:29:06
    以太网帧间隙   1.什么是IFG?(What)   IFG(Interframe Gap),帧间距,以太网相邻两帧之间的时间断;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,即帧间距IFG也可称其为IPG (Interpacket Gap)...
    
    以太网帧间隙
     
    1.什么是IFG?(What)
     
    IFG(Interframe Gap),帧间距,以太网相邻两帧之间的时间断;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,即帧间距IFG也可称其为IPG (Interpacket Gap)。IFG指的是一段时间,不是距离,单位通常用微秒(μs)或纳秒(ns)。如下图所示:
     
     
    图 1 帧间距
     
    2.为什么需要IFG?(Why)
     
    网络设备和 组件在接收一个帧之后,需要一段短暂的时间来恢复并为接收下一帧做准备。
     
    3.IFG的大小为多少?(Importance)
     
    IFG的最小值是96 bittime,即在媒介中发送96位原始数据所需要的时间,在不同媒介中IFG的最小值是不一样的:
     
    不管 10M/100M/1000M的以太网,两帧之间最少要有96bit;IFGmin=96bit/speed  (s)
     
    则:10Mmin:        9600 ns
     
         100Mmin:       960 ns
     
    1000Mmin:       96 ns
     
    4.如何使用IFG?(How)
     
    举个具体例子说明,IFG在以太网的流控机制中解决速度匹配问题;
     
    这里涉及到以太网的流控机制,如下图:
     
     
    图 2以太网传输示例
     
    1)    设备1以其自身的工作时钟(OSC1) 向设备2发送到待发数据;
     
    2)    数据包进入设备2:
     
    a)    经过时钟数据恢复器(CDR)的处理,从数据中提取时钟,并基于提取的时钟(CLK2),将数据包存入接收缓存,此时,CLK2和OSC1是同步的;
     
    b)    数据从接收缓存,经过上层协议的处理,存入发送缓存;
     
    3)    发送缓存以设备2的工作时钟(OSC2)发送数据,由于以太网是异步工作的,故OSC1和OSC2作为不同设备的本地时钟,并不能做到完全同频(以太网设备的工作时钟允许有正负50ppm的频差),上图假设OSC1大于OSC2,那么设备2的接收的速度将大于发送的速度,如果接收缓冲满了,将造成丢包;
     
    如何解决上述丢包问题?
     
    在设备2的发送侧通过减小IFG(帧间距)来加快其发送有效数据包的速度,从而使得发送速度能跟上接收速度。
     
    5.IFG在我们实际工作的应用?
     
    这里主要提到Smartbit 6000C 在产测中的使用。
     
    使用原理:
     
    IFG增大,设备的有效速度减小,可以解决因速度过快丢包的问题;
     
    IFG减小(但必须大于96 bittime),设备的有效速度增大,可以解决因速度过慢导致测试超时的问题。
     
    补充:
     
          以太网的发送方式是按照一个帧一个帧来发送的,帧与帧之间需要间隙,叫做帧间隙(InterFrameGap,IFG)。IFG的长度是96bit(12 Byte),也称为以太网最小帧间隙。此外还可能有Idle时间。
     
         互联网帧间隙共20字节,其中包括:
         以太网最小帧间隙  12Byte(IEEE802.3)
         数据链路层帧        7 Byte前导字符(用于时钟同步)
         帧开始标识            1Byte(标识帧的开始)
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  • 以太网帧结构详解

    万次阅读 多人点赞 2019-07-15 21:52:59
    以太网帧结构详解前言分层模型- OSI分层模型– TCP/IP数据封装终端之间的通信帧格式Ethernet_II 帧格式IEEE802.3 帧格式数据帧传输以太网的MAC地址数据帧的发送和接收单播广播组播发送与接收 前言 20世纪60年代以来...

    前言

    20世纪60年代以来,计算机网络得到了飞速发展。各大厂商和标准组织为了在数据通信网络领域占据主导地位,纷纷推出了各自的网络架构体系和标准,如IBM公司的SNA协议Novell公司的IPX/SPX协议,以及广泛流行的OSI参考模型和TCP/IP协议。同时,各大厂商根据这些协议生产出了不同的硬件和软件。标准组织和厂商的共同努力促进了网络技术的快速发展和网络设备种类的迅速增长。网络通信中,“协议”和“标准”这两个词汇常常可以混用。同时,协议或标准本身又常常具有层次的特点。

    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。IEEE 802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(Frame Relay)高级数据链路控制HDLC(High-Level Data Link Control)异步传输模式ATM(Asynchronous Transfer Mode)

    分层模型- OSI

    不同的协议栈用于定义和管理不同网络的数据转发规则。
    在这里插入图片描述
    国际标准化组织ISO1984年提出了OSI RM(Open System Interconnection Reference Model,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

    1. 简化了相关的网络操作;
    2. 提供了不同厂商之间的兼容性;
    3. 促进了标准化工作;
    4. 结构上进行了分层;
    5. 易于学习和操作。

    OSI参考模型各个层次的基本功能如下:

    1.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。

    2.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。

    3.网络层:提供逻辑地址,供路由器确定路径

    4.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。

    5.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。

    6.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。

    7.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/IP

    在这里插入图片描述
    TCP/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

    TCP/IP模型的核心是网络层和传输层网络层解决网络之间的逻辑转发问题,传输层保证源端到目的端之间的可靠传输

    最上层的应用层通过各种协议向终端用户提供业务应用。

    数据封装

    在这里插入图片描述
    应用数据需要经过TCP/IP每一层处理之后才能通过网络传输到目的端,每一层上都使用该层的协议数据单元PDU(Protocol Data Unit)彼此交换信息。

    不同层的PDU中包含有不同的信息,因此PDU在不同层被赋予了不同的名称。

    1. 如上层数据在传输层添加TCP报头后得到的PDU被称为Segment(数据段 )
    2. 数据段被传递给网络层,网络层添加IP报头得到的PDU被称为Packet(数据包)
    3. 数据包被传递到数据链路层,封装数据链路层报头得到的PDU被称为Frame(数据帧)
    4. 最后,帧被转换为比特(物理层)

    通过网络介质传输。这种协议栈逐层向下传递数据,并添加报头和报尾的过程称为封装。

    终端之间的通信

    在这里插入图片描述
    数据链路层控制数据帧在物理链路上传输。

    数据包在以太网物理介质上传播之前必须封装头部和尾部信息。封装后的数据包称为称为数据帧,数据帧中封装的信息决定了数据如何传输。

    以太网上传输的数据帧有两种格式,选择哪种格式由TCP/IP协议簇中的网络层决定。

    帧格式

    在这里插入图片描述

    • 以太网上使用两种标准帧格式。

    第一种是上世纪80年代初提出的DIX v2格式,即Ethernet II帧格式。Ethernet II后来被IEEE 802标准接纳,并写进了IEEE 802.3x-1997的3.2.6节。

    第二种是1983年提出的IEEE 802.3格式。这两种格式的主要区别在于,Ethernet II格式中包含一个Type字段,标识以太帧处理完成之后将被发送到哪个上层协议进行处理。IEEE 802.3格式中,同样的位置是长度字段。

    • 不同的Type字段值可以用来区别这两种帧的类型

    Type字段值小于等于1500或者十六进制的0x05DC)时,帧使用的是IEEE 802.3格式。

    Type字段值大于等于1536 (或者十六进制的0x0600)时,帧使用的是Ethernet II格式。

    以太网中大多数的数据帧使用的是Ethernet II格式。

    以太帧中还包括源和目的MAC地址,分别代表发送者的MAC和接收者的MAC,此外还有帧校验序列字段,用于检验传输过程中帧的完整性。

    Ethernet_II 帧格式

    在这里插入图片描述
    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

    Ethernet_II的帧中各字段说明如下:

    1. DMAC(Destination MAC)是目的MAC地址。DMAC字段长度为6个字节,标识帧的接收者。
    2. SMAC(Source MAC)是源MAC地址。SMAC字段长度为6个字节,标识帧的发送者。
    3. 类型字段Type)用于标识数据字段中包含的高层协议,该字段长度为2个字节。类型字段取值为0x0800的帧代表IP协议帧;类型字段取值为0806的帧代表ARP协议帧。
    4. 数据字段(Data)是网络层数据,最小长度必须为46字节以保证帧长至少为64字节,数据字段的最大长度为1500字节。
    5. 循环冗余校验字段FCS)提供了一种错误检测机制。该字段长度为4个字节。

    IEEE802.3 帧格式

    在这里插入图片描述
    IEEE 802.3 帧长度字段值小于等于1500 (0x05DC)

    IEEE 802.3帧格式类似于Ethernet_II帧,只是Ethernet_II帧的Type域被802.3帧的Length域取代,并且占用了Data字段的8个字节作为LLC和SNAP字段。

    Length字段定义了Data字段包含的字节数

    逻辑链路控制LLC(Logical Link Control)由目的服务访问点DSAP(Destination Service Access Point)、源服务访问点SSAP(Source Service Access Point)和Control字段组成

    SNAP(Sub-network Access Protocol)由机构代码(Org Code)和类型(Type)字段组成。Org code三个字节都为0。Type字段的含义与Ethernet_II帧中的Type字段相同。IEEE802.3帧根据DSAP和SSAP字段的取值又可分为以下几类:

    1. DSAP和SSAP都取特定值0xff时,802.3帧就变成了Netware-ETHERNET帧,用来承载NetWare类型的数据。
    2. DSAP和SSAP都取特定值0xaa时,802.3帧就变成了ETHERNET_SNAP帧。ETHERNET_SNAP帧可以用于传输多种协议。
    3. DSAP和SSAP其他的取值均为纯IEEE802.3帧。

    数据帧传输

    在这里插入图片描述
    数据链路层基于MAC地址进行帧的传输

    以太网在二层链路上通过MAC地址来唯一标识网络设备,并且实现局域网上网络设备之间的通信。MAC地址也叫物理地址,大多数网卡厂商把MAC地址烧入了网卡的ROM中。发送端使用接收端的MAC地址作为目的地址。以太帧封装完成后会通过物理层转换成比特流在物理介质上传输。

    以太网的MAC地址

    在这里插入图片描述
    MAC地址由两部分组成,分别是供应商代码序列号。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。

    如同每一个人都有一个名字一样,每一台网络设备都用物理地址来标识自己,这个地址就是MAC地址。网络设备的MAC地址是全球唯一的。MAC地址长度为48比特,通常用十六进制表示。MAC地址包含两部分:前24比特是组织唯一标识符(OUI,Organizationally Unique Identifier),由IEEE统一分配给设备制造商。

    例如,华为的网络产品的MAC地址前24比特是0x00e0fc。后24位序列号是厂商分配给每个产品的唯一数值,由各个厂商自行分配(这里所说的产品可以是网卡或者其他需要MAC地址的设备)。

    数据帧的发送和接收

    单播

    在这里插入图片描述
    局域网上的帧可以通过三种方式发送。

    第一种是单播,指从单一的源端发送到单一的目的端。每个主机接口由一个MAC地址唯一标识,MAC地址的OUI中,第一字节第8个比特表示地址类型。对于主机MAC地址,这个比特固定为0,表示目的MAC地址为此MAC地址的帧都是发送到某个唯一的目的端。

    冲突域中,所有主机都能收到源主机发送的单播帧,但是其他主机发现目的地址与本地MAC地址不一致后会丢弃收到的帧,只有真正的目的主机才会接收并处理收到的帧。

    广播

    在这里插入图片描述
    第二种发送方式是广播,表示帧从单一的源发送到共享以太网上的所有主机。广播帧的目的MAC地址为十六进制的FF:FF:FF:FF:FF:FF所有收到该广播帧的主机都要接收并处理这个帧。

    广播方式会产生大量流量,导致带宽利用率降低,进而影响整个网络的性能。

    当需要网络中的所有主机都能接收到相同的信息并进行处理的情况下,通常会使用广播方式。

    组播

    在这里插入图片描述
    第三种发送方式为组播组播比广播更加高效。组播转发可以理解为选择性的广播,主机侦听特定组播地址,接收并处理目的MAC地址为该组播MAC地址的帧。

    组播MAC地址和单播MAC地址是通过第一字节中的第8个比特区分的。组播MAC地址的第8个比特为1,而单播MAC地址的第8个比特为0。

    当需要网络上的一组主机(而不是全部主机)接收相同信息,并且其他主机不受影响的情况下,通常会使用组播方式。

    发送与接收

    在这里插入图片描述

    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。

    帧从主机的物理接口发送出来后,通过传输介质传输到目的端。共享网络中,这个帧可能到达多个主机。主机检查帧头中的目的MAC地址,如果目的MAC地址不是本机MAC地址,也不是本机侦听的组播或广播MAC地址,则主机会丢弃收到的帧。

    如果目的MAC地址是本机MAC地址,则接收该帧,检查帧校验序列(FCS)字段,并与本机计算的值对比来确定帧在传输过程中是否保持了完整性。如果帧的FCS值与本机计算的值不同,主机会认为帧已被破坏,并会丢弃该帧。如果该帧通过了FCS校验,则主机会根据帧头部中的Type字段来确定将帧发送给上层哪个协议处理

    本例中,Type字段的值为0x0800,表明该帧需要发送到IP协议上处理。在发送给IP协议之前,帧的头部和尾部会被剥掉。

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  • 以太网帧格式

    千次阅读 2018-08-05 21:25:56
    以太网(Ethernet)是数字设备、英特尔、施乐1982年联合公布的标准(实际上这是以太网的第二版,即Ethernet II)。它采用CSMA/CD介质访问控制,传输速率仅为10Mbps。1985年,IEEE的802委员会公布个系列的以太网...

    概述

    以太网(Ethernet)是数字设备、英特尔、施乐在1982年联合公布的标准(实际上这是以太网的第二版,即Ethernet II)。它采用CSMA/CD介质访问控制,传输速率仅为10Mbps。1985年,IEEE的802委员会公布一个系列的以太网标准,见下图:

    OSIRM

    不幸的是,802.2和802.3定义了一个与Ethernet II不同的帧格式,加上Novell开发的私有帧,给以太网造成了一定的混乱。

    在帧格式上,主要有过六种:

    1. Ethernet I

      最原始的以太网标准,它由施乐公司提出,它是3Mbps+CSMA/CD的封装格式。其中最关键的字段是Type(类型)字段,以便支持多种网络层的协议包,如TCP/IP、IPX/SPX等。但应用不广泛,随后被新的以太网版本取代

    2. Ethernet II

      由上述提到DIX三家公司在1982年发布的,即DIX2.0以太网帧格式。主要更改了上一版本的电气特性和物理接口,帧格式无变化。当时并无LLC子层,最小帧(含首尾信息块)长度为64字节,最长为1518字节。如下图所示:

      EthernetII

    3. Ethernet 802.3 Raw

      这是Novell公司在1983年公布的以太网标准,仅支持IPS/SPX协议。当时以并未正式发布的802.3标准为基础创建,相对Ethernet II帧来说,就多了2个字节的0xFFFF用于区分,由于总的帧长度不变,所以数据字段中的最小和最大长度也相应减少2个字节,为44~1498字节。如下图所示:

      RAW

    4. Ethernet 802.3 SAP

      这是IEEE在1985年发布的第一个以太网帧标准,SAP是服务点的意思,该标准添加了LLC头,其包含目的服务访问点(DSAP)、源服务访问点(SSAP)和控制(Control)三个字段,另外源Ethernet II的Type字段更换成了Length字段。因为添加了三个字段,所以数据长度范围相应改为43~1497字节。该版本很快就被IEEE更新为LLC和SNAP版本。其格式如下图所示:

      SAP

    5. 802.3/802.2 LLC

      IEEE在1997年正式发布,由SAP版本发展而来,帧格式保持一致,但这是IEEE正式划分LLC子层后第一个以太网标准,第一次把DSAP、SSAP、Control三个字段当做LLC头。

    6. 802.3/802.2 SNAP

      这是为了在保证支持LLC标准上支持更多上层协议,主要是更好的支持IP协议,该标准于1998年发布,SNAP(Sub Network Access Protocol)是子网访问协议,支持传输多种协议的网络访问协议。

      与LLC帧格式一样,SNAP也有LLC头,但扩展了其属性:添加了2个字节的类型字段,用于标识更多上层协议类型;另新增了3字节的OUI(组织唯一标识)字段,用于所选上层协议的组织。对应的,数据字段长度范围也调整为38~1492字节。如下图所示:

      SNAP

    上述就是6种主要帧格式的介绍,曾经或现在主流应用的是II、LLC、SNAP三种,其主要差别如下图所示:

    Compare


    以太网LLC帧头格式

    上述就提及到,自802.3 SAP标准发布后,以太网帧中就有了LLC帧头,在802.3系列里,LLC的格式都是一样的,均为3字节。

    大小(字节)111
    字段DASPSSAPControl

    DASP(Destination Service Access Point):目的服务访问点,指示数据接收方LLC子层的SAP,占1字节。在以太网中,该值固定为0xAA。
    SSAP(Source Service Access Point):源服务访问点,指示数据发送方LLC子层的SAP,占1字节。在以太网中,该值固定为0xAA。
    Control:控制属性,指示数据链路层所用的服务类型,占1字节。在以太网中都是无连接服务,所以该值固定为0x03。

    以太网SNAP帧头格式

    在SNAP以太网标准中,除了LLC头部还有5个字节的SNAP头作为LLC的扩展。

    大小(字节)32
    字段OUI IDType

    OUI(Organizationally Unique Identifier):组织唯一标识符,指示帧中Data字段数据报对应协议的发布组织,占3字节。IEEE发布的以太网协议类型此字段为0x00000。
    Type:类型属性,指示帧中数据包所对应的协议类型,占2字节。除了支持802.3以太网协议,还支持802.4、802.5等等协议,还支持非802协议。IEEE发布的以太网协议对应的字段取值如下:

    协议ID(Type)以太网协议
    0x0800Internet Protocol, Version 4(IPv4)
    0x0806Address Resolution Protocol(ARP)
    0x0842Wake-on-LAN Magic Packet
    0x1337SYN-3 Heartbeat Protocol(SYNdog)
    0x22F3IETF TRILL Protocol
    0x6003DECnet Phase IV
    0x8035Reverse Address Resolution Protocol(RARP)
    0x809BAppleTalk(Ethertalk)
    0x80F3AppleTalk Address Resolution Protocol(AARP)
    0x8100VLAN-tagged frame(IEEE 802.1Q)
    0x8137Novell IPX(alt)
    0x8138Novell
    0x8204QNX Qnet
    0x86DDInternet Protocol, Version 6(IPv6)
    0x8808MAC Control
    0x8809Slow Protocols(IEEE 802.3)
    0x8819CobraNet
    0x8847MPLS unicast
    0x8848MPLS multicast
    0x8863PPPoE Discovery Stage
    0x8864PPPoE Session Stage
    0x886FMicrosoft NLB heartbeat
    0x8870Jumbo Frames
    0x887BHomePlug 1.0 MME
    0x888EEAP over LAN(IEEE 802.1X)
    0x8892PROFINET Protocol
    0x889AHyperSCSI(SCSI over Ethernet)
    0x88A2ATA over Ethernet
    0x88A4EtherCat Protocol
    0x88A8Provider Bridging(IEEE 802.1ad)
    0x88ABEthernet Powerlink
    0x88CCLLDP
    0x88CDsercos III
    0x88D8Circuit Emulation Services over Ethernet(MEF-8)
    0x88E1HomePlug AV MME
    0x88E3Media Redundancy Protocol(IEC62439-2)
    0x88E5MAC security(IEEE 802.1AE)
    0x88F7Precision Time Protocol(IEEE 1588)
    0x8902IEEE 802.1ag Connectivity Fault Management(CFM) Protocol / ITU-T Recommendation Y.1731(OAM)
    0x8906Fibre Channel over Ethernet
    0x8914FCoE Initialization Protocol
    0x9000Configuration Test Protocol(Loop)
    0x9100Q-in-Q

    以太网MAC帧

    MAC帧通常被认为是数据链路层帧,是在MAC子层间交换的PDU,前面提及到的LLC帧头和SNAP帧头与上层的数据报一起封装在数据字段中,如下:

    尺寸(字节)7166238~15004
    字段前导符帧起始目的MAC源MAC长度/类型数据FCS

    1. 前导符(Preamble):由1和0交互构成(10101010…..),共占7个字节,用于使PLS子层电路与收到的帧达成时钟同步。
    2. 帧起始(Start-of-Frame Delimiter, SFD):为10101011,共占1个字节,表示一个帧的开始。它和前导符共同使接收方能根据1、0交替来迅速实现比特同步,当检测到连续的两位1时,将后续信息交给MAC子层。通常来说,Pre和SFD这两个字段只用于提醒接收端新帧到达,并不计入MAC帧大小,也不算作是MAC帧头的组成部分
    3. 目的MAC(Destination Address, DA)/源MAC(Source Address, SA):分别用于标识目的MAC地址和源MAC地址,两个字段各占6个字节。它们可以是单播地址也可以是广播地址。当地址的最高位为0时表示单播,最高位为1时为组播,全为1时为广播。
    4. 长度(Length)/类型(Type):这是一个二选一的字段,共占2个字节,对于不同的网络协议,它有不同的含义。但是,作为类型使用时,如上表所示,最小值也总是大于1536(十六进制0x600);所以不会产生冲突。另外,在IEEE 802.3中,数据字段的长度为38~1500个字节。
    5. 数据(Data):该字段对于不同的以太网帧包含的内容不一,对于较老的以太网标准,它是网络层来的数据报;而较新的标准,则是一个LLC帧的全部内容。也因为如此,对于不同的标准而言,数据字段的长度范围也有不同。总的而言,不管是什么标准,整个MAC帧最小长度为64字节,如果内容长度小于最小长度,则需要在数据字段里使用PAD填充字段填充
    6. 帧校验序列(FCS):它是一个包含32位CRC校验值的字段,一共占4个字节。由发送端对MAC帧的DA字段到Data字段间(不包含前导符和帧起始)的二进制序列进行计算。

    文中图片来自《深入理解计算机网络》

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