以太網幀格式詳解

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具體總體的封裝請參考本博客TCP/IP中的IP封裝一章，一下使具體詳解：因爲以太包的類型不同，格式也不盡相同：但大體上格式統一

Etherne II
報頭8    目標地址6    源地址6    以太類型2    有效負載46－1500    幀檢驗序列4

報頭：8個字節，前7個0，1交替的字節（10101010）用來同步接收站，一個1010101011字節指出幀的開始位置。報頭提供接收器同步和幀定界服務。
目標地址：6個字節，單播、多播或者廣播。單播地址也叫個人、物理、硬件或MAC地址。廣播地址全爲1，0xFF FF FF FF。
源地址：6個字節。指出發送節點的單點廣播地址。
以太類型：2個字節，用來指出以太網幀內所含的上層協議。即幀格式的協議標識符。對於IP報文來說，該字段值是0x0800。對於ARP信息來說，以太類型字段的值是0x0806。
有效負載：由一個上層協議的協議數據單元PDU構成。可以發送的最大有效負載是1500字節。由於以太網的衝突檢測特性，有效負載至少是46個字節。如果上層協議數據單元長度少於46個字節，必須增補到46個字節。
幀檢驗序列：4個字節。驗證比特完整性。

IEEE 802.3
根據IEEE802.2 和802.3標準創建的，由一個IEEE802.3報頭和報尾以及一個802.2LLC報頭組成。
報頭7    起始限定符1    目標地址6（2）    源地址6（2）    長度2    DSAP1    SSAP1    控件2    有效負載3    幀檢驗序列4
－－－－－－－－－－－802.3報頭－－－－－－－－－－－－－－§－－－802.2報頭－－－－§              §－802.3報尾－§

IEEE802.3報頭和報尾
報頭：7個字節，同步接收站。位序列10101010
起始限定符：1個字節，幀開始位置的位序列10101011。
報頭＋起始限定符＝Ethernet II的報頭
目標地址：同Ethernet II。也可以爲2個字節，很少用。
源地址：同Ethernet II。也可以爲2個字節，很少用。
長度：2個字節。
幀檢驗序列：4個字節。

IEEE802.2 LLC報頭
DSAP：1個字節，指出幀的目標節點的上層協議。Destination Service Access Point
SSAP：1個字節，指出幀的源節點的上層協議。Source Service Access Point
DSAP和SSAP相當於IEEE802.3幀格式的協議標識符。爲IP定義的DSAP和SSAP字段值是0x06。但一般使用SNAP報頭。
控件：1－2個字節。取決於封裝的是LLC數據報（Type1 LLC）還是LLC通話的一部分（Type2 LLC）。
Type1 LLC：1個字節的控件字段，是一種無連接，不可靠的LLC數據報。無編號信息，UI幀，0x03。
Type2 LLC：2個字節的控件字段，是一種面向連接，可靠的LLC對話。
對IP和ARP，從不使用可靠的LLC服務。所以，都只用Type1 LLC，控件字段設爲0x03。


區分兩種幀
根據源地址段後的前兩個字節的類型不同。
如果值大於1500（0x05DC），說明是以太網類型字段，EthernetII幀格式。值小於等於1500，說明是長度字段，IEEE802.3幀格式。因爲類型字段值最小的是0x0600。而長度最大爲1500。

IEEE802.3 SNAP
雖然爲IP定義的SAP是0x06，但業內並不使用該值。RFC1042規定在IEEE802.3， 802.4， 802.5網絡上發送的IP數據報和ARP幀必須使用SNAP（Sub Network Access Prototol)封裝格式。

報頭7   起始限定符1   目標地址6   源地址6   長度2   DSAP1   SSAP1    控件1    組織代碼3    以太類型2    IP數據報    幀檢驗序列
－－－－IEEE802.3報頭－－－－－－－－－－－§IEEE8023 LLC報頭－－－§－－SNAP報頭－－－－§            §802.3報尾§
                                                                          0x0A       0x0A      0x03      0x00-00-00     0x08-00     (38-1492字節)

Ethernet地址
        爲了標識以太網上的每臺主機，需要給每臺主機上的網絡適配器（網絡接口卡）分配一個唯一的通信地址，即Ethernet地址或稱爲網卡的物理地址、MAC地址。
        IEEE負責爲網絡適配器製造廠商分配Ethernet地址塊，各廠商爲自己生產的每塊網絡適配器分配一個唯一的Ethernet地址。因爲在每塊網絡適配器出廠時，其Ethernet地址就已被燒錄到網絡適配器中。所以，有時我們也將此地址稱爲燒錄地址（Burned-In-Address，BIA）。
        Ethernet地址長度爲48比特，共6個字節，如圖1所示。其中，前3字節爲IEEE分配給廠商的廠商代碼，後3字節爲網絡適配器編號。

圖1　 Ethernet地址

 

以太網幀格式
        目前，有四種不同格式的以太網幀在使用，它們分別是：
        ●Ethernet II即DIX 2.0：Xerox與DEC、Intel在1982年制定的以太網標準幀格式。Cisco名稱爲：ARPA。
        ●Ethernet 802.3 raw：Novell在1983年公佈的專用以太網標準幀格式。Cisco名稱爲：Novell-Ether。
        ●Ethernet 802.3 SAP：IEEE在1985年公佈的Ethernet 802.3的SAP版本以太網幀格式。Cisco名稱爲：SAP。
        ●Ethernet 802.3 SNAP：IEEE在1985年公佈的Ethernet 802.3的SNAP版本以太網幀格式。Cisco名稱爲：SNAP。
        在每種格式的以太網幀的開始處都有64比特（8字節）的前導字符，如圖3所示。其中，前7個字節稱爲前同步碼（Preamble），內容是16進制數0xAA，最後1字節爲幀起始標誌符0xAB，它標識着以太網幀的開始。前導字符的作用是使接收節點進行同步並做好接收數據幀的準備。

圖3　 以太網幀前導字符

        除此之外，不同格式的以太網幀的各字段定義都不相同，彼此也不兼容。

Ethernet II幀格式
        如圖4所示，是Ethernet II類型以太網幀格式。

來源：(http://blog.sina.com.cn/s/blog_52f2688e0100cii7.html) - 以太網幀格式詳解_月明星稀_新浪博客

圖4　 Ethernet II幀格式

        Ethernet II類型以太網幀的最小長度爲64字節（6＋6＋2＋46＋4），最大長度爲1518字節（6＋6＋2＋1500＋4）。其中前12字節分別標識出發送數據幀的源節點MAC地址和接收數據幀的目標節點MAC地址。（注：ISL封裝後可達1548字節，802.1Q封裝後可達1522字節）
        接下來的2個字節標識出以太網幀所攜帶的上層數據類型，如16進制數0x0800代表IP協議數據，16進制數0x809B代表AppleTalk協議數據，16進制數0x8138代表Novell類型協議數據等。
        在不定長的數據字段後是4個字節的幀校驗序列（Frame. Check Sequence，FCS），採用32位CRC循環冗餘校驗對從"目標MAC地址"字段到"數據"字段的數據進行校驗。

Ethernet 802.3 raw幀格式
        如圖5所示，是Ethernet 802.3 raw類型以太網幀格式。

圖5　 Ethernet 802.3 raw幀格式

        在Ethernet 802.3 raw類型以太網幀中，原來Ethernet II類型以太網幀中的類型字段被"總長度"字段所取代，它指明其後數據域的長度，其取值範圍爲：46-1500。
        接下來的2個字節是固定不變的16進制數0xFFFF，它標識此幀爲Novell以太類型數據幀。六、Ethernet 802.3 SAP幀格式
        如圖6所示，是Ethernet 802. 3 SAP類型以太網幀格式。

圖6　 Ethernet 802. 3 SAP幀格式

        從圖中可以看出，在Ethernet 802.3 SAP幀中，將原Ethernet 802.3 raw幀中2個字節的0xFFFF變爲各1個字節的DSAP和SSAP，同時增加了1個字節的"控制"字段，構成了802.2邏輯鏈路控制（LLC）的首部。LLC提供了無連接（LLC類型1）和面向連接（LLC類型2）的網絡服務。LLC1是應用於以太網中，而LLC2應用在IBM SNA網絡環境中。
        新增的802.2 LLC首部包括兩個服務訪問點：源服務訪問點（SSAP）和目標服務訪問點（DSAP）。它們用於標識以太網幀所攜帶的上層數據類型，如16進制數0x06代表IP協議數據，16進制數0xE0代表Novell類型協議數據，16進制數0xF0代表IBM NetBIOS類型協議數據等。
        至於1個字節的"控制"字段，則基本不使用（一般被設爲0x03，指明採用無連接服務的802.2無編號數據格式）。

Ethernet 802.3 SNAP幀格式
        如圖7所示，是Ethernet 802. 3 SNAP類型以太網幀格式。

圖7　 Ethernet 802. 3 SNAP幀格式

        Ethernet 802. 3 SNAP類型以太網幀格式和Ethernet 802. 3 SAP類型以太網幀格式的主要區別在於：
        ●2個字節的DSAP和SSAP字段內容被固定下來，其值爲16進制數0xAA。
        ●1個字節的"控制"字段內容被固定下來，其值爲16進制數0x03。
        ●增加了SNAP字段，由下面兩項組成：
          ◆新增了3個字節的組織唯一標識符（Organizationally Unique Identifier，OUI ID）字段，其值通常等於MAC地址的前3字節，即網絡適配器廠商代碼。