1、常見以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)詳解常見以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)詳解1 以太網(wǎng)相關(guān)背景以太網(wǎng)這個術(shù)語通常是指由DECIntel和Xerox公司在1982年聯(lián)合公布的一個標(biāo)準(zhǔn)，它是當(dāng)今TCP/IP采用的主要的局域網(wǎng)技術(shù)，它采用一種稱作CSMA/CD勺媒體接入方法。幾年后，IEEE802委員會公布了一個稍有不同的標(biāo)準(zhǔn)集，其中802.3針對整個CSMA/CD0絡(luò)，802.4針對令牌總線網(wǎng)絡(luò)，802.5針對令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)；此三種幀的通用部分由802.2標(biāo)準(zhǔn)來定義，也就是我們熟悉的802網(wǎng)絡(luò)共有的邏輯鏈路控制（LLC）。由于目前CSMA/CD勺媒體接入方式占主流，因此本文僅對以太網(wǎng)和IEEE802.3的幀格式作詳細(xì)的分析。在TCP/I

2、P世界中，以太網(wǎng)IP數(shù)據(jù)報文的封裝在RFC894中定義，IEEE802.3網(wǎng)絡(luò)的IP數(shù)據(jù)報文封裝在RFC1042中定義。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：1）主機必須能發(fā)送和接收采用RFC894（以太網(wǎng)）封裝格式的分組；2）主機應(yīng)該能接收RFC1042（IEEE802.3）封裝格式的分組；3）主機可以發(fā)送采用RFC1042（IEEE802.3）封裝格式的分組。如果主機能同時發(fā)送兩種類型的分組數(shù)據(jù)，那么發(fā)送的分組必須是可以設(shè)置的，而且默認(rèn)條件下必須是RFC894（以太網(wǎng)）。最常使用的封裝格式是RFC894定義的格式，俗稱EthernetII或者EthernetDIX。下面，我們就以EthernetII稱呼RFC894定

3、義的以太幀，以IEEE802.3稱呼RFC1042定義的以太幀。2 幀格式EthernetII和IEEE802.3的幀格式分別如下。EthernetII幀格式：|前序|目的地址|源地址|類型|數(shù)據(jù)|FCS|8byte|6byte|6byte|2byte|461500byte|4byte|IEEE802.3一般幀格式|前序|幀起始定界符|目的地址|源地址|長度|數(shù)據(jù)|FCS|7byte|1byte|2/6byte|2/6byte|2byte|46-1500byte|4byte|EthernetII和IEEE802.3的幀格式比較類似，主要的不同點在于前者定義的2字節(jié)的類型，而后者定義的是2字節(jié)的

4、長度；所幸的是，后者定義的有效長度值與前者定義的有效類型值無一相同，這樣就容易區(qū)分兩種幀格式了。1、 前序字段前序字段由8個（EthernetII）或7個（IEEE802.3）字節(jié)的交替出現(xiàn)的1和0組成，設(shè)置該字段的目的是指示幀的開始并便于網(wǎng)絡(luò)中的所有接收器均能與到達(dá)幀同步，另外，該字段本身（在EthernetII中）或與幀起始定界符一起（在IEEE802.3中）能保證各幀之間用于錯誤檢測和恢復(fù)操作的時間間隔不小于9.6毫秒。2、 幀起始定界符字段該字段僅在IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)中有效，它可以被看作前序字段的延續(xù)。實際上，該字段的組成方式繼續(xù)使用前序字段中的格式，這個一個字節(jié)的字段的前6個比特

5、位置由交替出現(xiàn)的1和0構(gòu)成。該字段的最后兩個比特位置是11,這兩位中斷了同步模式并提醒接收后面跟隨的是幀數(shù)據(jù)。當(dāng)控制器將接收幀送入其緩沖器時，前序字段和幀起始定界符字段均被去除。類似地當(dāng)控制器發(fā)送幀時，它將這兩個字段（如果傳輸?shù)氖荌EEE802.3幀）或一個前序字段（如果傳輸?shù)氖钦嬲囊蕴W(wǎng)幀）作為前綴加入幀中。3、 目的地址字段目的地址字段確定幀的接收者。兩個字節(jié)的源地址和目的地址可用于IEEE802.3網(wǎng)絡(luò)，而6個字節(jié)的源地址和目的地址字段既可用于EthernetII網(wǎng)絡(luò)又可用于IEEE802.3網(wǎng)絡(luò)。用戶可以選擇兩字節(jié)或六字節(jié)的目的地址字段，但對IEEE802.3設(shè)備來說，局域網(wǎng)中的所有

6、工作站必須使用同樣的地址結(jié)構(gòu)。目前，幾乎所有的802.3網(wǎng)絡(luò)使用6字節(jié)尋址，幀結(jié)構(gòu)中包含兩字節(jié)字段選項主要是用于使用16比特地址字段的早期的局域網(wǎng)。4、 源地址字段源地址字段標(biāo)識發(fā)送幀的工作站。和目前地址字段類似，源地址字段的長度可以是兩個或六個字節(jié)。只有IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)支持兩字節(jié)源地址并要求使用的目的地址。EthernetII和IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)均支持六個字節(jié)的源地址字段。當(dāng)使用六個字節(jié)的源地址字段時，前三個字節(jié)表示由IEEE分配給廠商的地址，將燒錄在每一塊網(wǎng)絡(luò)接口卡的ROMK而制造商通常為五、其每一網(wǎng)絡(luò)接口卡分配后字節(jié)。類型字段兩字節(jié)的類型字段僅用于EthernetII幀。該字段

7、用于標(biāo)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(shè)備如何解釋數(shù)據(jù)字段。在以太網(wǎng)中，多種協(xié)議可以在局域網(wǎng)中同時共存，例如：類型字段取值為十六進(jìn)制0800的幀將被識別為IP協(xié)議幀，而類型字段取值為十六進(jìn)制8137的幀將被識別為IPX和SPX傳輸協(xié)議幀。因此，在EthernetII的類型字段中設(shè)置相應(yīng)的十六進(jìn)制值提供了在局域網(wǎng)中支持多協(xié)議傳輸?shù)臋C制。在IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)中類型字段被替換為長度字段，因而EthernetII幀和IEEE802.3幀之間不能兼容。六、長度字段用于IEEE802.3的兩字節(jié)長度字段定義了數(shù)據(jù)字段包含的字節(jié)數(shù)。不論是在EthernetII還是IEEE802.3標(biāo)

8、準(zhǔn)中，從前序到FCS字段的幀長度最小必須是64字節(jié)。最小幀長度保證有足夠的傳輸時間用于以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口卡精確地檢測沖突，這一最小時間是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的最大電纜長度和幀沿電纜長度傳播所要求的時間確定的。基于最小幀長為64字節(jié)和使用六字節(jié)地址字段的要求，意味著每個數(shù)據(jù)字段的最小長度為46字節(jié)。唯一的例外是吉比特以太網(wǎng)。在1000Mbit/s的工作速率下，原來的802.3標(biāo)準(zhǔn)不可能提供足夠的幀持續(xù)時間使電纜長度達(dá)到100米。這是因為在1000Mbit/s的數(shù)據(jù)率下，一個工作站在發(fā)現(xiàn)網(wǎng)段另一端出現(xiàn)的任何沖突之前已經(jīng)處在幀傳輸過程中的可能性很高。為解決這一問題，設(shè)計了將以太網(wǎng)最小幀長擴展為512字節(jié)的負(fù)載擴展方

9、法。對除了吉比特以太網(wǎng)之外的所有以太網(wǎng)版本，如果傳輸數(shù)據(jù)少于46個字節(jié)，應(yīng)將數(shù)據(jù)字段填充至46字節(jié)。不過，填充字符的個數(shù)不包括在長度字段值中。同時支持以太網(wǎng)和IEEE802.3幀格式的網(wǎng)絡(luò)接口卡通過這一字段的值區(qū)分這兩種幀。也就是說，因為數(shù)據(jù)字段的最大長度為1500字節(jié)，所以超過十六進(jìn)制數(shù)05DC的值說明它不是長度字段(IEEE802.3).而是類型字段(EthernetII)。七、數(shù)據(jù)字段如前所述，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)字段的最大長度

10、為1500字節(jié)。八、校驗序列字段既可用于EthernetII又可用于IEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的幀校驗序列字段提供了一種錯誤檢測機制，每一個發(fā)送器均計算一個包括了地址字段、類型/長度字段和數(shù)據(jù)字段的循環(huán)冗余校驗(CRC碼。發(fā)送器于是將計算出的CRC!入四字節(jié)的FCS字段。雖然IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)必然要取代EthernetII，但由于二者的相似以及EthernetII作為IEEE802.3的基礎(chǔ)這一事實，我們將這兩者均看作以太網(wǎng)。3以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)的變種格式以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)的變種，僅涉及到IEEE802.3幀。下圖描述了IEEE802.3幀數(shù)據(jù)部分的結(jié)構(gòu)，這個結(jié)構(gòu)就是IEEE802.2定義的LLC(邏輯鏈路

11、控制)，LLC用來識別信息包中所承載的協(xié)議。LLC報頭包含DSAP(destinationserviceaccesspoint,目的服務(wù)訪問點)、SSAP（sourceserviceaccesspoint,源服務(wù)訪問點）和控制字段。Netware-以太網(wǎng)幀和以當(dāng)DSAFeSSAP取特定值：0xff和0xaa時，會分別產(chǎn)生兩個變種:太網(wǎng)-SNAP幀；其他的取值均為純802.3幀。|前序|幀起始定界符|目的地址|源地址|長度|數(shù)據(jù)|FCS|DSAP|SSAP|控制|信息|一、Netware-以太網(wǎng)幀Netware-以太網(wǎng)幀對IEEE802.3的數(shù)據(jù)字段進(jìn)行了專門分隔以便傳輸NetWare類型的數(shù)據(jù)

12、。實際使用的幀類型是在系統(tǒng)設(shè)置時通過將NetWare與特定類型的幀綁寫而定義的。下圖顯示了Netware-以太網(wǎng)幀格式。圖中的IPX=0xffff,也就是說，以太網(wǎng)幀中的DSAP=SSAP=0xff時，802.3幀就變成了Netware-以太網(wǎng)幀，用來承載NetWare類型的數(shù)據(jù)。由于不再有LLC字段，所以這種幀通常稱為簡化802.3。對那些使用或考慮使用NetWare的人，在涉及幀類型時應(yīng)該小心：Novell使用術(shù)語以太網(wǎng)802.3,因此如果將NetWare設(shè)置為以太網(wǎng)一802.2幀，網(wǎng)絡(luò)實際上是符合以太網(wǎng)一802.3標(biāo)準(zhǔn)的，也就是說，有LLC結(jié)構(gòu)的。|前序|幀起始定界符|目的地址|源地址|

13、長度|數(shù)據(jù)|FCS|IPX|信息|二、以太網(wǎng)-SNAP幀以太網(wǎng)一SNA硼與Netware-以太網(wǎng)幀不同，可以用于傳輸多種協(xié)議。因為在以太網(wǎng)一SNAP幀中包含以太網(wǎng)類型字段，故AppleTalkPhaseII、NetWare及TCP/IP協(xié)議均能傳輸。因此，SNAPT以被看作一種擴展，它允許廠商創(chuàng)建自己的以太網(wǎng)傳輸協(xié)議。以太網(wǎng)一SNAPB準(zhǔn)由IEEE802.1委員會制定以保證IEEE802.3局域網(wǎng)和以太網(wǎng)之間的互操作性。下圖顯示了以太網(wǎng)一SNAPM格式。盡管這種幀格式是基于IEEE802.3幀格式的，但它并不使用DSA橋口SSAP信箱機制和控制字段。相反，在這些字段中使用特定的值表示該幀是SN

14、AP幀。|前序|定界符|目的地址|源地址|長度|數(shù)據(jù)|FCS|I|DSAP|SSAP|控制|機構(gòu)代碼|類型|信息|十六進(jìn)制值A(chǔ)A被放置在DSA橋口SSA%段，而十六進(jìn)制值03被放置在控制字段，這指明傳輸?shù)氖荢NAPM。將十六進(jìn)制值03放置在控制字段表明使用無編碼格式，這是SNA時支持的唯種格式。機構(gòu)代碼字段指明在后續(xù)的以太網(wǎng)類型字段中放置的是由哪一個機構(gòu)分配的值。在機構(gòu)代碼字段中的十六進(jìn)制值000000指明施樂公司分配了以太網(wǎng)類型字段的值。通過使用以太網(wǎng)一SNA服，可以按與原始的以太網(wǎng)幀類似的方式獲得支持多協(xié)議的能力，原始以太網(wǎng)設(shè)置類型字段的目的與此相同。4 幀判定接收工作站可以通過判斷以太幀的字段正確解釋幀中承載的數(shù)據(jù)。為此，應(yīng)首先檢查跟在源地址之后的兩個字節(jié)的值。如果該值大于1500,則必定是EthernetII幀；否則該幀或者是純IEEE802.3幀，或者是這種幀的變種。此時，必須檢查更多的字節(jié)。如果下面的兩個字節(jié)取值十六進(jìn)制FF：FF,則該幀是NetWare-以太網(wǎng)，這是因為在IPX頭結(jié)構(gòu)中前兩個字節(jié)的校驗和字段取值十六進(jìn)制FF:FF;如果這兩個字節(jié)取值為十六進(jìn)制AAAA則表示是以太網(wǎng)SANPM;此外，這兩個字節(jié)的任何其它取值均指示該幀純802.3幀。5 IPX的四種以太幀封裝格式介紹了上面的四種以太幀的格式，現(xiàn)在以IPX報文為例，介