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以太网协议

以太网协议

历史上以太网帧格式有五种:

1 Ethernet V1:这是最原始的一种格式,是由Xerox PARC提出的3Mbps CSMA/CD 以太网标准的封装格式,后来在1980年由DEC,Intel和Xerox标准化形成Ethernet V1标准;

2 Ethernet II即DIX 2.0:Xerox与DEC、Intel在1982年制定的以太网标准帧格式。Cisco名称为:ARPA。

这是最常见的一种以太网帧格式,也是今天以太网的事实标准,由DEC,Intel 和Xerox在1982年公布其标准,主要更改了Ethernet V1的电气特性和物理接口,在帧格式上并无变化;Ethernet V2出现后迅速取代Ethernet V1成为以太网事实标准;Ethernet V2帧头结构为6bytes的源地址+6bytes的目标地址+2Bytes 的协议类型字段+数据。

常见协议类型如下:

0800 IP,0x86DD IP6

0806 ARP

0835 RARP

8137 Novell IPX

809b Apple Talk

如果协议类型字段取值为0000-05dc(十进制的0-1500),则该帧就不是Ethernet V2(ARPA)类型了,而是下面讲到的三种802.3帧类型之一;Ethernet可以支持TCP/IP,Novell IPX/SPX,Apple Talk Phase I等协议;RFC 894定义了IP报文在Ethernet V2上的封装格式;

PR SD DA SA TYPE DATA PAD FCS

56位8位48位48位16位不超过1500字节不够填充32位在每种格式的以太网帧的开始处都有64比特(8字节)的前导字符,如图所示。其中,前7个字节称为前同步码(Preamble),内容是16进制数0xAA,最后1字节为帧起始标志符0xAB,它标识着以太网帧的开始。前导字符的作用是使接收节点进行同步并做好接收数据帧的准备。

——PR:同步位,用于收发双方的时钟同步,同时也指明了传输的速率(10M 和100M的时钟频率不一样,所以100M网卡可以兼容10M网卡),是56位的二进制数101010101010.....

——SD: 分隔位,表示下面跟着的是真正的数据,而不是同步时钟,为8位的10101011,跟同步位不同的是最后2位是11而不是10.

——DA:目的地址,以太网的地址为48位(6个字节)二进制地址,表明该帧传输给哪个网卡.如果为FFFFFFFFFFFF,则是广播地址,广播地址的数据可以被任何网卡接收到.

——SA:源地址,48位,表明该帧的数据是哪个网卡发的,即发送端的网卡地址,同样是6个字节.

----TYPE:类型字段,表明该帧的数据是什么类型的数据,不同的协议的类型字段不同。如:0800H 表示数据为IP包,0806H 表示数据为ARP包,814CH 是SNMP包,8137H为IPX/SPX包,(小于0600H的值是用于IEEE802的,表示数据包的长度。)

----DATA:数据段,该段数据不能超过1500字节。因为以太网规定整个传输包的最大长度不能超过1514字节。(14字节为DA,SA,TYPE)----PAD:填充位。由于以太网帧传输的数据包最小不能小于60字节, 除去(DA,SA,TYPE 14字节),还必须传输46字节的数据,当数据段的数据不足46字节时,后面补000000.....(当然也可以补其它值)

----FCS:32位数据校验位.为32位的CRC校验,该校验由网卡自动计算,自动生成,自动校验,自动在数据段后面填入.对于数据的校验算法,我们无需了解.

----事实上,PR,SD,PAD,FCS这几个数据段我们不用理它 ,它是由网卡自动产生的,我们要理的是DA,SA,TYPE,DATA四个段的内容.

----所有数据位的传输由低位开始(但传输的位流是用曼彻斯特编码的) ----以太网的冲突退避算法就不介绍了,它是由硬件自动执行的.

DA+SA+TYPE+DATA+PAD最小为60字节,最大为1514字节.

----以太网卡可以接收三种地址的数据,一个是广播地位,一个是多播地址(我们用不上),一个是它自已的地址.但网卡也可以设置为接收任何数据包(用于网络分析和监控).

----任何两个网卡的物理地址都是不一样的,是世界上唯一的,网卡地址由专门机构分配.不同厂家使用不同地址段,同一厂家的任何两个网卡的地址也是唯一的.根据网卡的地址段(网卡地址的前三个字节),可以知道网卡的生产厂家.有些网卡的地址也可以由用户去设定,但一般不需要.

3 Ethernet 802.3 raw帧格式

如图5所示,是Ethernet 802.3 raw类型以太网帧格式。

图5 Ethernet 802.3 raw帧格式在Ethernet 802.3 raw类型以太网帧中,原来Ethernet II类型以太网帧中的类型字段被"总长度"字段所取代,它指明其后数据域的长度,其取值范围为:46-1500。

接下来的2个字节是固定不变的16进制数0xFFFF,它标识此帧为Novell 以太类型数据帧。

4 Ethernet 802.3 SAP帧格式

如图6所示,是Ethernet 802. 3 SAP类型以太网帧格式。

图6 Ethernet 802.

3 SAP帧格式

从图中可以看出,在Ethernet 802.3 SAP帧中,将原Ethernet 802.3 raw 帧中2个字节的0xFFFF变为各1个字节的DSAP和SSAP,同时增加了1个字节的"控制"字段,构成了802.2逻辑链路控制(LLC)的首部。LLC提供了无连接(LLC 类型1)和面向连接(LLC类型2)的网络服务。LLC1是应用于以太网中,而LLC2应用在IBM SNA网络环境中。

新增的802.2 LLC首部包括两个服务访问点:源服务访问点(SSAP)和目标服务访问点(DSAP)。它们用于标识以太网帧所携带的上层数据类型,如16进制数0x06代表IP协议数据,16进制数0xE0代表Novell类型协议数据,16进制数0xF0代表IBM NetBIOS类型协议数据等。

常见SAP值:

0 Null LSAP [IEEE]

4 SNA Path Control [IEEE] 6 DOD IP [79,JBP]

AA SNAP [IEEE]

FE ISO DIS 8473 [52,JXJ]

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