以太网帧与IP数据包格式标准详解

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以太网帧与IP数据包格式标准详解

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CSDN

https://m.blog.csdn.net/2303_76492156/article/details/145578034

一、帧格式

以太网的两种标准帧格式主要是Ethernet II和IEEE 802.3。这两种帧格式在结构和用途上有一些显著的区别。第一种是上世纪80年代提出的DIX v2格式，即Ethernet II帧格式。Ethernet II后来被IEEE 802标准接纳，并写进了IEEE 802.3x-1997的3.2.6节。第二种是1983年提出的IEEE 802.3格式。

Ethernet II

Ethernet II帧格式是最常见的以太网帧格式，通常直接被IP协议使用。它的帧结构如下：

目的MAC地址（DMAC）：6字节，标识帧的接收者。
源MAC地址（SMAC）：6字节，标识帧的发送者。
类型字段（Type）：2字节，用于标识数据字段中包含的高层协议。例如，0x0800表示IP协议，0x0806表示ARP协议。
数据字段（Data）：网络层数据，最小长度为46字节，最大长度为1500字节。
循环冗余校验字段（FCS）：4字节，用于错误检测。

IEEE 802.3

IEEE 802.3帧格式与Ethernet II帧格式类似，但有一些关键区别：

目的MAC地址（DMAC）：6字节，标识帧的接收者。
源MAC地址（SMAC）：6字节，标识帧的发送者。
长度字段（Length）：2字节，定义数据字段包含的字节数。
逻辑链路控制（LLC）：由目的服务访问点（DSAP）、源服务访问点（SSAP）和控制字段组成。
子网接入协议（SNAP）：由机构代码（Org Code）和类型（Type）字段组成，Org Code为0，Type字段与Ethernet II帧中的Type字段相同。
数据字段（Data）：上层数据内容，最小长度为46字节，最大长度为1500字节。
循环冗余校验字段（FCS）：4字节，用于错误检测。

这两种格式的主要区别在于Ethernet II格式中包含一个Type字段，标识以太帧处理完成之后将被发送到上层协议进行处理；而IEEE 802.3格式中同样的位置是长度字段。其中，以太网中大多数的数据帧使用的是 Ethernet II帧格式，而IEEE 802.3只支持IPX/SPX协议（争议）。

前导码（Preamble）：Ethernet II是由 8个8bit (位) 10101010构成，共8Byte (字节)， IEEE802.3由7个8bit(位) 10101010+1个8bit(位)帧起始符（SFD）10101011构成，共8Byte (字节)。
目的地址(DMAC)：是目的MAC地址。DMAC字段长度为6个字节，标识帧的接收者。
源地址(SMAC)：是源MAC地址。SMAC字段长度为6个字节，标识帧的发送者。
类型( Ethernet II)：用于标识以太网首部后面所跟数据包的类型，字段取值大于等于1536 (或者十六进制的0x0600)，例如Type为0x0800时后面为IP协议包，Type为0x0806时后面为ARP协议包.
长度( IEEE802.3 )：也称有效数据长度，字段取值小于等于1500(或者十六进制的0x05DC)，定义了Data字段包含的字节数。抓包软件中看到的Length表示的是有效数据长度，并不包含填充（Pading）长度。
数据部分(Payload)：数据也叫有效载荷，这是网络层传递给数据链路层的帧，其长度为 46-1500 Bytes。以太网协议规定最小报文64字节【6＋6＋2＋数据＋4＝64(不算前导码)】，因此帧数据部分最小为46字节，不足46字节（如ARP和RARP包）时，由设备驱动程序（MAC子层）在数据字段后面填充（Pading）至46字节。
FCS: 数据校验字段，用于存储 CRC(循环冗余校验)结果的帧的帧尾。MAC发送侧（MAC_TX）创建每个帧时都将运行它。MAC接收侧（MAC_RX）接收到帧时，以从目的MAC到数据这部分内容作为输入数据进行 CRC 计算，计算结果与接收帧的FCS字段比较，结果相同表示帧有效，结果不同则将帧丢弃。（FCS错误主要发生在物理口与RJ45接口之间的链路上）

这里需要注意：因为802.3帧的LLC和SNAP字段占用的是Data字段的8个字节，因此实际上层数据承载最大就变成了1492字节。

逻辑链路控制LLC（Logical Link Control）：由目的服务访问点DSAP（Destination Service Access Point）、源服务访问点SSAP（Source Service Access Point）和Control字段组成。

SNAP（Sub-network Access Protocol）：由机构代码（Org Code）和类型（Type）字段组成。Org code三个字节都为0。Type字段的含义与Ethernet_II帧中的Type字段相同。

IEEE802.3帧根据DSAP和SSAP字段的取值又可分为以下几类：

当DSAP和SSAP都取特定值0xff时，802.3帧就变成了Netware- ETHERNET帧，用来承载NetWare类型的数据。
当DSAP和SSAP都取特定值0xaa时，802.3帧就变成了ETHERNET_SNAP帧。ETHERNET_SNAP帧可以用于传输多种协议。
DSAP和SSAP其他的取值均为纯IEEE802.3帧。

以太网帧格式多达5种，事实上，今天的大多数TCP/IP应用都是用Ethernet V2帧格式，而交换机之间的BPDU数据包是IEEE802.3/LLC的帧，VLAN Trunk协议如802.1Q和Cisco的CDP等则是采用IEEE802.3/SNAP的帧。估计是设备间一些协议才用到802.3帧格式，是因为需要802.3帧携带一些控制信息。