以太網(wǎng)幀結構

1、 / 以太網(wǎng)幀結構研發(fā)中心測試部第2組 - 湯曉艷、張宣亮、龍會欽、彭磊 /主要內(nèi)容以太網(wǎng)背景Ethernet幀格式的發(fā)展關于CSMA/CDEThernetII幀結構及實際解碼IEEE802.3幀結構及實際解碼Ethernet II幀與IEEE802.3幀比較 / 3以太網(wǎng)背景： 以太網(wǎng)這個術語通常是指由DEC、Intel和Xerox公司在1982年聯(lián)合公布的一個標準，它是當今TCP/IP采用的主要的局域網(wǎng)技術，它采用一種稱作CSMA/CD的媒體接入方法。在TCP/IP世界中，以太網(wǎng)IP數(shù)據(jù)報文的封裝在RFC 894中定義。 以太網(wǎng)采用廣播機制，所有與網(wǎng)絡連接的工作站都可以看到網(wǎng)絡上傳遞的數(shù)據(jù)

2、。通過查看包含在幀中的目標地址，確定是否進行接收或放棄。如果證明數(shù)據(jù)確實是發(fā)給自己的，工作站將會接收數(shù)據(jù)并傳遞給高層協(xié)議進行處理。 / 4以太網(wǎng)背景： 以太網(wǎng)采用CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection）媒體訪問機制，任何工作站都可以在任何時間訪問網(wǎng)絡。在以太網(wǎng)中，所有的節(jié)點共享傳輸介質(zhì)。如何保證傳輸介質(zhì)有序、高效地為許多節(jié)點提供傳輸服務，就是以太網(wǎng)的介質(zhì)訪問控制協(xié)議要解決的問題。 /主要內(nèi)容以太網(wǎng)背景Ethernet幀格式的發(fā)展關于CSMA/CDEThernetII幀結構及實際解碼IEEE802.3幀結構及實際解碼Et

3、hernet II幀與IEEE802.3幀比較 /Ethernet幀格式的發(fā)展 1980 DEC、Intel、Xerox制訂了Ethernet I的標準 1982 DEC、Intel、Xerox又制訂了Ehternet II的標準 1982 IEEE開始研究Ethernet的國際標準802.3 1983 迫不及待的Novell基于IEEE的802.3的原始版開發(fā)了專用的Ethernet幀格式 1985 IEEE推出IEEE 802.3規(guī)范，后來為解決EthernetII與802.3幀格式的兼容問題，推出折衷的Ethernet SNAP格式 /主要內(nèi)容以太網(wǎng)背景Ethernet幀格式的發(fā)展關于C

4、SMA/CDEThernetII幀結構及實際解碼IEEE802.3幀結構及實際解碼Ethernet II幀與IEEE802.3幀比較 /沖突域 廣播域 沖突（collision）：在以太網(wǎng)中，當兩個節(jié)點同時傳輸數(shù)據(jù)時，從兩個設備發(fā)出的幀將會碰撞，在物理介質(zhì)上相遇，彼此數(shù)據(jù)都會被破壞沖突域（collision domain）：一個支持共享介質(zhì)的網(wǎng)段廣播域（broadcast domain）：廣播幀傳輸?shù)木W(wǎng)絡范圍，一般是路由器來設定邊界（因為router不轉發(fā)廣播） /同一個沖突域 接入設備越多沖突機率越大接入設備越多沖突機率越大 用用CSMA/CD技術技術 /關于CSMA/CDCSMA/CD即載

5、波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測方法CSMA/CD應用在 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，邊發(fā)送邊繼續(xù)監(jiān)聽。若監(jiān)聽到?jīng)_突，則立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)。等待一段隨機時間，再重新嘗試。 /關于CSMA/CD重要特性使用 CSMA/CD 協(xié)議的以太網(wǎng)不能進行全雙工通信而只能進行雙向交替通信（半雙工通信）每個站在發(fā)送數(shù)據(jù)之后的一小段時間內(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以太網(wǎng)的平均通信量遠小于以太網(wǎng)的最高數(shù)據(jù)率 /關于EThernetII協(xié)議Etherent II主要更改了Ethernet I的電氣特性和物理接口，在

6、幀格式上并無變化。Etherent II采用CSMA/CD的媒體接入和廣播機制。 /主要內(nèi)容以太網(wǎng)背景Ethernet幀格式的發(fā)展關于CSMA/CDEThernetII幀結構及實際解碼IEEE802.3幀結構及實際解碼Ethernet II幀與IEEE802.3幀比較 /EThernetII格式14前導碼：由7字節(jié)的前同步碼和1字節(jié)的幀起始定界符構成數(shù)據(jù)源地址FCS類型目標地址46-15002664前導符 /前同步碼這個字段有7個字節(jié)（56位）交替出現(xiàn)的0和1，它的作用就是提醒接收系統(tǒng)有幀的到來，以及使到來的幀與計時器進行同步。前同步碼其實是在物理層添加上去的，并不是（正式的）幀的一部分。前同

7、步碼的目標是允許物理層在接收到實際的幀起始符之前檢測載波，并且與接收到的幀時序達到穩(wěn)定同步。15數(shù)據(jù)源地址FCS類型目標地址46-15002664前導符 /幀起始定界符：這個字段用1字節(jié)（10101011）作為幀開始的信號，表示一幀的開始。最后兩位是11，表示下面的字段是目的地址。16數(shù)據(jù)源地址FCS類型目標地址46-15002664前導符 /目的地址： 目的地址（DA） 48位，表示幀準備發(fā)往目的站的地址，共6個字節(jié)，可以是單址（代表單個站）、多址（代表一組站）或全地址（代表局域網(wǎng)上的所有站）。 當目的地址出現(xiàn)多址時，表示該幀被一組站同時接收，稱為“組播”（Multicast）。目的地址出現(xiàn)

8、全地址時，表示該幀被局域網(wǎng)上所有站同時接收，稱為“廣播”（Broadcast），通常以DA的最高位來判斷地址的類型，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。17數(shù)據(jù)源地址FCS類型目標地址46-15002664前導符 /源地址： 源地址（SA）48位，表明該幀的數(shù)據(jù)是哪個網(wǎng)卡發(fā)的，即發(fā)送端的網(wǎng)卡地址。18數(shù)據(jù)源地址FCS類型目標地址46-15002664前導符 /類型：19該字段用于標識數(shù)據(jù)字段中包含的高層協(xié)議，也就是說，該字段告訴接收設備如何解釋數(shù)據(jù)字段。例如：0X0800代表為IP，0X0806代表為ARP。數(shù)據(jù)源地址FCS類型目標地址46-15002664前

9、導符 /20數(shù)據(jù)字段：數(shù)據(jù)字段的最小長度必須為46字節(jié)以保證幀長至少為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行填充。數(shù)據(jù)字段的默認最大長度為1500字節(jié)。數(shù)據(jù)源地址FCS類型目標地址46-15002664前導符 /21幀校驗序列（FCS）： 幀檢驗序列（FCS）是32位冗余檢驗碼（CRC），檢驗除前導、SFD和FCS以外的內(nèi)容。當發(fā)送站發(fā)出幀時，一邊發(fā)送，一邊逐位進行CRC檢驗。最后形成一個32位CRC檢驗和填在幀尾FCS位置中一起在媒體上傳輸。接收站接收后，從DA開始同樣邊接收邊逐位進行CRC檢驗。最后接收站形

10、成的檢驗和若與幀的檢驗和相同，則表示媒體上傳輸幀未被破壞。反之，接收站認為幀被破壞，則會通過一定的機制要求發(fā)送站重發(fā)該幀。數(shù)據(jù)源地址FCS類型目標地址46-15002664前導符 /EThernet實際解碼 /主要內(nèi)容以太網(wǎng)背景Ethernet幀格式的發(fā)展關于CSMA/CDEThernetII幀結構及實際解碼IEEE802.3幀結構及實際解碼Ethernet II幀與IEEE802.3幀比較 /IEEE802.3幀結構24數(shù)據(jù)源地址FCS長度目標地址可變長2664前導符Ethernet II 在這里用 “Type”指明上層協(xié)議 /IEEE802.3幀結構25數(shù)據(jù)目標 SAP源 SAP數(shù)據(jù)源地址FCS長度目標地址可變長11802.2 (SAP)Ctrl1 or 232前導符數(shù)據(jù) 目標 SAP AA 源 SAP AA可變長11Ctrl031 or 2OROUI ID類型 /MAC層和LLC層比較MAC層主要是指示硬件目的地址和源地址。還要保證最小幀長度不小于64字節(jié)，如果數(shù)據(jù)不足64字節(jié)就必須進行填充。LLC層用來提供一些服務 1、通過SAP地址來辨別接收和發(fā)送方法。 2、兼容無連接和面向連接服