以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)

1、 / 以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)研發(fā)中心測(cè)試部第2組 - 湯曉艷、張宣亮、龍會(huì)欽、彭磊 /2主要內(nèi)容以太網(wǎng)背景Ethernet幀格式的發(fā)展關(guān)于CSMA/CDEThernetII幀結(jié)構(gòu)及實(shí)際解碼IEEE802.3幀結(jié)構(gòu)及實(shí)際解碼Ethernet II幀與IEEE802.3幀比較 /3以太網(wǎng)背景： 以太網(wǎng)這個(gè)術(shù)語(yǔ)通常是指由DEC、Intel和Xerox公司在1982年聯(lián)合公布的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，它是當(dāng)今TCP/IP采用的主要的局域網(wǎng)技術(shù)，它采用一種稱(chēng)作CSMA/CD的媒體接入方法。在TCP/IP世界中，以太網(wǎng)IP數(shù)據(jù)報(bào)文的封裝在RFC 894中定義。 以太網(wǎng)采用廣播機(jī)制，所有與網(wǎng)絡(luò)連接的工作站都可以看到網(wǎng)絡(luò)上傳遞的數(shù)據(jù)

2、。通過(guò)查看包含在幀中的目標(biāo)地址，確定是否進(jìn)行接收或放棄。如果證明數(shù)據(jù)確實(shí)是發(fā)給自己的，工作站將會(huì)接收數(shù)據(jù)并傳遞給高層協(xié)議進(jìn)行處理。 /4 4以太網(wǎng)背景： 以太網(wǎng)采用CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection）媒體訪(fǎng)問(wèn)機(jī)制，任何工作站都可以在任何時(shí)間訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò)。在以太網(wǎng)中，所有的節(jié)點(diǎn)共享傳輸介質(zhì)。如何保證傳輸介質(zhì)有序、高效地為許多節(jié)點(diǎn)提供傳輸服務(wù)，就是以太網(wǎng)的介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制協(xié)議要解決的問(wèn)題。 /5主要內(nèi)容以太網(wǎng)背景Ethernet幀格式的發(fā)展關(guān)于CSMA/CDEThernetII幀結(jié)構(gòu)及實(shí)際解碼IEEE802.3幀結(jié)構(gòu)及實(shí)際解碼

3、Ethernet II幀與IEEE802.3幀比較 /6Ethernet幀格式的發(fā)展 1980 DEC、Intel、Xerox制訂了Ethernet I的標(biāo)準(zhǔn) 1982 DEC、Intel、Xerox又制訂了Ehternet II的標(biāo)準(zhǔn) 1982 IEEE開(kāi)始研究源于Ethernet的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)802.3 1983 迫不及待的Novell基于IEEE的802.3的原始版開(kāi)發(fā)了專(zhuān)用的Ethernet幀格式 1985 IEEE推出IEEE 802.3規(guī)范，后來(lái)為解決EthernetII與802.3幀格式的兼容問(wèn)題，推出折衷的Ethernet SNAP格式 /7主要內(nèi)容以太網(wǎng)背景Ethernet幀格式

4、的發(fā)展關(guān)于CSMA/CDEThernetII幀結(jié)構(gòu)及實(shí)際解碼IEEE802.3幀結(jié)構(gòu)及實(shí)際解碼Ethernet II幀與IEEE802.3幀比較 /8沖突域 廣播域 沖突（collision）：在以太網(wǎng)中，當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，從兩個(gè)設(shè)備發(fā)出的幀將會(huì)碰撞，在物理介質(zhì)上相遇，彼此數(shù)據(jù)都會(huì)被破壞沖突域（collision domain）：一個(gè)支持共享介質(zhì)的網(wǎng)段廣播域（broadcast domain）：廣播幀傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)范圍，一般是路由器來(lái)設(shè)定邊界（因?yàn)閞outer不轉(zhuǎn)發(fā)廣播） /9同一個(gè)沖突域 接入設(shè)備越多沖突機(jī)率越大接入設(shè)備越多沖突機(jī)率越大 用用CSMA/CD技術(shù)技術(shù) /10關(guān)于CSMA/C

5、DCSMA/CD即載波監(jiān)聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)/沖突檢測(cè)方法CSMA/CD應(yīng)用在 OSI 的第二層數(shù)據(jù)鏈路層CSMA/CD工作原理： 發(fā)送數(shù)據(jù)前先監(jiān)聽(tīng)信道是否空閑，若空閑則立即發(fā)送數(shù)據(jù)。在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，邊發(fā)送邊繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)。若監(jiān)聽(tīng)到?jīng)_突，則立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)。等待一段隨機(jī)時(shí)間，再重新嘗試。 /11關(guān)于CSMA/CD重要特性使用 CSMA/CD 協(xié)議的以太網(wǎng)不能進(jìn)行全雙工通信而只能進(jìn)行雙向交替通信（半雙工通信）每個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)之后的一小段時(shí)間內(nèi)，存在著遭遇碰撞的可能性這種發(fā)送的不確定性使整個(gè)以太網(wǎng)的平均通信量遠(yuǎn)小于以太網(wǎng)的最高數(shù)據(jù)率11 /12關(guān)于EThernetII協(xié)議Etherent II主要更改了Ethern

6、et I的電氣特性和物理接口，在幀格式上并無(wú)變化。Etherent II采用CSMA/CD的媒體接入和廣播機(jī)制。 /13主要內(nèi)容以太網(wǎng)背景Ethernet幀格式的發(fā)展關(guān)于CSMA/CDEThernetII幀結(jié)構(gòu)及實(shí)際解碼IEEE802.3幀結(jié)構(gòu)及實(shí)際解碼Ethernet II幀與IEEE802.3幀比較 /14EThernetII格式前導(dǎo)碼：由7字節(jié)的前導(dǎo)同步碼和1字節(jié)的幀起始定界符構(gòu)成數(shù)據(jù)源地址FCS類(lèi)型目標(biāo)地址46-15002664前導(dǎo)符8 /15前同步碼這個(gè)字段有7個(gè)字節(jié)（56位）交替出現(xiàn)1和0 （） ，它的作用就是提醒接收系統(tǒng)有幀的到來(lái)，以及使到來(lái)的幀與計(jì)時(shí)器進(jìn)行時(shí)鐘同步。前同步碼其實(shí)

7、是在物理層添加上去的，并不是（正式的）幀的一部分。前同步碼的目標(biāo)是允許物理層在接收到實(shí)際的幀起始符之前檢測(cè)載波，并且與接收到的幀時(shí)序達(dá)到穩(wěn)定時(shí)鐘同步。數(shù)據(jù)源地址FCS類(lèi)型目標(biāo)地址46-15002664前導(dǎo)符8 /16幀起始定界符：這個(gè)字段用1字節(jié)（10101011）作為幀開(kāi)始的信號(hào)，表示一幀的開(kāi)始。最后兩位是11，表示下面的字段是目的地址。數(shù)據(jù)源地址FCS類(lèi)型目標(biāo)地址46-15002664前導(dǎo)符8 /17目的地址： 目的地址（DA） 48位，表示幀準(zhǔn)備發(fā)往目的站的地址，共6個(gè)字節(jié)，可以是單址（代表單個(gè)站）、多址（代表一組站，組播地址）或全地址（代表局域網(wǎng)上的所有站，廣播地址）。 當(dāng)目的地址出現(xiàn)

8、多址時(shí)，表示該幀被一組站同時(shí)接收，稱(chēng)為“組播或多播”（Multicast）。目的地址出現(xiàn)全地址時(shí)，表示該幀被局域網(wǎng)上所有站同時(shí)接收，稱(chēng)為“廣播”（Broadcast），通常以DA的最高位來(lái)判斷地址的類(lèi)型，若第一字節(jié)最低位為“0”則表示單址，第一字節(jié)最低位為“1”則表示組播。數(shù)據(jù)源地址FCS類(lèi)型目標(biāo)地址46-15002664前導(dǎo)符8 /18源地址： 源地址（SA）48位，表明該幀的數(shù)據(jù)是哪個(gè)網(wǎng)卡發(fā)的，即發(fā)送端的網(wǎng)卡地址。數(shù)據(jù)源地址FCS類(lèi)型目標(biāo)地址46-15002664前導(dǎo)符8 /19類(lèi)型：該字段用于標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)字段中包含的高層協(xié)議，也就是說(shuō)，該字段告訴接收設(shè)備如何解釋數(shù)據(jù)字段。例如：0X0800代

9、表為IP，0X0806代表為ARP。數(shù)據(jù)源地址FCS類(lèi)型目標(biāo)地址46-15002664前導(dǎo)符8 /20數(shù)據(jù)字段：數(shù)據(jù)字段的最小長(zhǎng)度必須為46字節(jié)以保證幀長(zhǎng)至少為64字節(jié)，這意味著傳輸一字節(jié)信息也必須使用46字節(jié)的數(shù)據(jù)字段：如果填入該字段的信息少于46字節(jié)，該字段的其余部分也必須進(jìn)行填充。數(shù)據(jù)字段的默認(rèn)最大長(zhǎng)度為1500字節(jié)。數(shù)據(jù)源地址FCS類(lèi)型目標(biāo)地址46-15002664前導(dǎo)符8 /21幀校驗(yàn)序列（FCS）： 幀檢驗(yàn)序列（FCS）是32位冗余檢驗(yàn)碼（CRC），檢驗(yàn)除前導(dǎo)、SFD和FCS以外的內(nèi)容。當(dāng)發(fā)送站發(fā)出幀時(shí)，一邊發(fā)送，一邊逐位進(jìn)行CRC檢驗(yàn)。最后形成一個(gè)32位CRC檢驗(yàn)和填在幀尾FCS

10、位置中一起在媒體上傳輸。接收站接收后，從DA開(kāi)始同樣邊接收邊逐位進(jìn)行CRC檢驗(yàn)。最后接收站形成的檢驗(yàn)和若與幀的檢驗(yàn)和相同，則表示媒體上傳輸幀未被破壞。反之，接收站認(rèn)為幀被破壞，則會(huì)通過(guò)一定的機(jī)制要求發(fā)送站重發(fā)該幀。數(shù)據(jù)源地址FCS類(lèi)型目標(biāo)地址46-15002664前導(dǎo)符8 /22EThernet實(shí)際解碼 /23主要內(nèi)容以太網(wǎng)背景Ethernet幀格式的發(fā)展關(guān)于CSMA/CDEThernetII幀結(jié)構(gòu)及實(shí)際解碼IEEE802.3幀結(jié)構(gòu)及實(shí)際解碼Ethernet II幀與IEEE802.3幀比較 /24IEEE802.3幀結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)源地址FCS長(zhǎng)度目標(biāo)地址可變長(zhǎng)2664前導(dǎo)符Ethernet II 在這里用 “Type”指明上層協(xié)議.8 /25IEEE802.3幀結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)目標(biāo) SAP源 SAP數(shù)據(jù)源地址FCS長(zhǎng)度目標(biāo)地址可變長(zhǎng)11802.2 (SAP)Ctrl1 or 232前導(dǎo)符數(shù)據(jù) 目標(biāo) SAP AA 源 SAP AA可變長(zhǎng)11Ctrl031 or 2OROUI ID類(lèi)型 /26MAC層和LLC層比較MAC層主要是指示硬件目的地址和源地址。還要保證最小幀長(zhǎng)度不小于64字節(jié)，如果數(shù)據(jù)不足64字節(jié)就必須進(jìn)行填充。LLC層用來(lái)提供一些服務(wù) 1、通過(guò)SAP地址來(lái)辨別接收和發(fā)送方法。 2、兼容