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

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；

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5Ethernet 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。

4Ethernet 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6Ethernet 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]

FF Global DSAP [IEEE]

SAP值用以标志上层应用，但是每个SAP字段只有8bits长，而且其中仅保留了6比特用于标识上层协议，因此所能标识的协议数有限(不超过32种)；并且IEEE拒绝为某些重要的协议比如ARP协议定义SAP值(奇怪的是同时他们却定义了IP的SAP值)；因此802.3/802.2 LLC的使用有很大局限性；

至于1个字节的"控制"字段，则基本不使用（一般被设为0x03，指明采用无连接服务的802.2无编号数据格

式）。

5Ethernet 802.3 SNAP帧格式

如图7所示，是Ethernet 802. 3 SNAP类型以太网帧格式。