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以太网的帧结构

2018年04月11日 ⁄ 综合 ⁄ 共 1558字 ⁄ 字号 评论关闭

以太网帧是以太网网络通信信号的基本单元,是对其进行网络性能分析的基础。以太网发展时间较长,衍生出的相应规范较多,如10mbps-10baset ethernet(802.3)、100mbps-fast ethernet(802.3u)、1000mbps-gigabit ethernet(802.3z))和10 gigabit ethernet(ieee 802.3ae)等,一般将以太网帧分为数据帧和管理帧。其中数据帧又分为以太网基本帧和vlan采用的扩展帧等。以太网基本帧和vlan采用的一种扩展帧结构如图2所示。

图中:
  ◇ 帧前导。0、1交错的56位图形。
  ◇ 帧起始符(sof)。占8位,表示一帧的开始。
  ◇ 目的地址与源地址。各占8字节,表示目的和源的mac地址。
  ◇ 帧长度/帧类型(l/t)。2字节,mac帧内不包括任何填充的数据字段长度或类型。
  ◇ 数据。占用的字节数a由数据量决定,须满足a≤1500字节。
  ◇ 填充。占用字节数b根据需要而定,须满足a+b≥46字节。
  ◇ 帧校验区(fcs)。占4字节,用于帧的差错校验。
  需要注意的是,对于基本帧,mac客户数据区数据最低不能少于46节,最高不能多于1500字节,网络mac帧的尺寸不能小于64字节,最大不能超过1518字节。这里不包括帧前导和帧起始符两个区域,共计18字节。

IEEE802.3帧结构

  前导码 包括了7个字节的二进制“1”、“0”间隔的代码,即1010…10共56位。当帧在媒体上传输时,接收方就能建立起同步,因为在使用曼彻斯特编码情况下,这种“1”、“0”间隔的传输波形为一个周期性方波。

  帧首定界符(SFD) 它是长度为1个字节的10101011二进制序列,此码表示一帧实际开始,以使接收器对实际帧的第一位定位。也就是说实际帧是由余下的DA+SA+L+LLCPDU+FCS组成。

  目的地址(DA) 它说明了帧企图发往目的站的地址,共6个字节,可以是单址(代表单个站)、多址(代表一组站)或全地址(代表局域网上的所有站)。当目的地址出现多址时,即代表该帧被一组站同时接收,称为“组播”(Multicast)。当目的地址出现全地址时,即表示该帧被局域网上所有站同时接收,称为“广播”(Broadcast),通常以DA的最高位来判断地址的类型,若最高位为“0”则表示单址,为“1”则表示多址或全地址,全地址时DA字段为全“1”代码。

  源地址(SA) 它说明发送该帧站的地址,与DA一样占6个字节。
  长度(L) 共占两个字节,表示LLCPDU的字节数。
  数据链路层协议数据单元(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。

  帧检验序列(FCS) 它处在帧尾,共占4个字节,是32位冗余检验码(CRC),检验除前导、SFD和FCS以外的内容,即从DA开始至DATA完毕的CRC检验结果都反映在FCS中。当发送站发出帧时,一边发送,一边逐位进行CRC检验。最后形成一个32位CRC检验和填在帧尾FCS位置中一起在媒体上传输。接收站接收后,从DA开始同样边接收边逐位进行CRC检验。最后接收站形成的检验和若与帧的检验和相同,则表示媒体上传输帧未被破坏。反之,接收站认为帧被破坏,则会通过一定的机制要求发送站重发该帧。

  那么一个帧的长度为
  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。

 

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