从以太帧认识以太网

从以太帧认识以太网

Version 1

1MAC（Media Access Control）地址的格式

1．1 基本概念

MAC地址也称为硬件地址、物理地址、或二层地址，它是预先编程并存储在硬件上如网卡。在以太网中，最后的寻址是落实到MAC地址上，在IPV4的网络里实际上是靠MAC地址去转发数据包或帧。

MAC为6个字节，48位，如00-60-08-09-ab-12，first three octets indicate the vendor—OUI(Organizational Unique Identifier)，OUI决定了MAC地址是全球唯一、不重复冲突的; The last three octets equate to a host identifier for the device.

1.2 注意事项

（1）MAC地址是本网段有效，在不同的网络里MAC地址不冲突。

（2）MAC地址一般是可以改变的：

A) 路由器以太口上MAC的修改：

未修改前

修改后：

以上修改的内存驻留的MAC，其bia即固化的MAC未变

B) 交换机背板地址一般不能改变

C) PC机网卡MAC的修改：

也可用修改注册表来实现

1．3 MAC地址绑定

用IP与MAC的静态绑定防止ARP地址欺骗：在PC机上绑定网关路由器的MAC，在网关上绑定PC的MAC。

下面是一个在PC上绑定网关（192.168.200.200）的MAC，防ARP欺骗的例子：

以上这个例子说明，只要把网关的IP（192.168.200.200）MAC （cc-00-8e-58-00-00）在PC上进行绑定，那么，PC就会把包送到这个网关。

2 以太网帧的格式及帧的大小

802.3的帧格式：

2.1 以太网的帧格式一共分四种，最普遍的是以下两种：

a) 第一种Ethernet V2(ARPA)，一般应用于用户数据帧

b) 第三种802.3/802.2，一般就用于以太控制帧

以上是一个STP帧，可以看到length字段及DSAP/SSAP，另外还可以看出一个帧的最小长度为64（以上不包括CRC 4个字

节）

2.2 以太帧的大小：以Ethernet V2为例

A)一般情况下最大帧为1518，其中1500为payload，18个字节为

头（6+6+2+4），最小为64个字节，不够的用padding/traile r补齐，在以上802.3/802.2的帧中可看到trailer。

B) 实际应用数据中的三种帧的类型

a) Unicast frame：目的地址都为主机MAC，其目地MAC的IG(Bit

0 of Octet 0 )位置0

b) Broadcast frame：目的地址为FF-FF-FF-FF-FF-FF，其目地MAC的IG(Bit 0 of Octet 0 )位置1

c) Multicast frame：目的地址为01-00-5E开头（224.0.0.0—

239.255.255.255），其目地MAC的IG(Bit 0 of Octet 0)位置1

2.3 Baby Giant及Fragment

2.3.1 Baby Giant

大于1518字节（oversize）的帧叫Baby Giant，如802.1q的帧(1518+4=1522)，或QinQ(1522+4=1526)的帧，关于Baby Giant IEEE 的802.3ac扩大的以太帧的最大尺寸为1522，所以交换机 802.1q缺省情况下不用增加MTU值即可正常工作，但如果启用QinQ（Sw mo dot1q-tunnel）功能，交换机的MTU必须改为1504（SYSTEM MTU 1504）。

2.3.2 Fragment

小于64字节的碎片在以太网里是无用的，在半双工模式的共享网络发生冲突时会大量产生这种碎片，碎片在存储转发模式(store-and-forward)及免碎片模式(Fragment-free)下是会被会被丢弃的，但在快速转发模式（cut-through）下是会被转发的。

2.3.3 jumbo 帧

帧的大小为9K，因为帧小使网络的转发效率低，这也是存储网络中用Fiber Channel的原因之一，因为FC的转发是Block-lever基于块的，它的payload为2112大小。当今高性能的交换机大都支持Jumbo帧，但要求整个网络中的所有设备都要支持。

3、几种特殊的MAC

3.1 HSRP 和VRRP的动态产生MAC

二者的地址都是一个虚拟的地址，其实数据流走的还是真正的active/master的MAC。

HSRP MAC: 0000.0C07,AC XX VRRP MAC:

0000.5E00.01XX，其中XX为组号。

以上几乎是有关以太网中关于MAC地址的详尽阐述。

3.2 MS NLB(Network Load Balance)的动态产生MAC

产生的NLB Cluster用IP是单播地址，而MAC地址是组播地址，如果交换机工作在三层模式，那么要求交换机的支持单播IP地址到组播MAC的映射，即支持static multicast ARP。

3.3 虚机的MAC

VMware MAC:00-0C-29-XX-XX-XX, 00-50-56-XX-XX-XX

4 包的转发率

异步传输：每发一个字节，一个停止位，即1/8浪费带宽

同步传输：在数据前加一个前导位7E：01111110，收到前导位后，后边是所要发的数据

以太网传输：101010….1011(8个字节preamble前导位)+1个以太帧+12字节停止位

在计算交换机包的转发率时是按以太网最小包64字节计算的，

10M端口如在线速下其包的转发率为：

(10000000/8)/(64+(8+12))=14880包/秒，

即对于一个1G端口，在全线速下包的转发率为1.488Mpps

5以太网的流控(802.3x)

5.1 概念

由于发送方的速率太快，导致接收方处理不了时，用pause帧即xoff/xon

强迫对方停止和继续开始传输。

Pause帧是一种符合IEEE802.3标准的以太网帧，其属于MAC控制帧的一种，MAC控制帧的格式如图所示。