以太网帧

简介
在以太网链路上的数据包称作以太帧。以太帧起始部分由前导码和帧开始符组成。后面紧跟着一个以太网报头，以MAC地址说明目的地址和源地址。帧的中部是该帧负载的包含其他协议报头的数据包(例如IP协议)。以太帧由一个32位冗余校验码结尾。它用于检验数据传输是否出现损坏。
结构
来自线路的二进制数据包称作一个帧。从物理线路上看到的帧，除其他信息外，还可看到前导码和帧开始符。任何物理硬件都会需要这些信息。
下面的表格显示了在以1500个八比特组为MTU传输(有些吉比特以太网甚至更高速以太网支持更大的帧，称作巨型帧)时的完整帧格式。一个八比特组是八个位组成的数据(也就是现代计算机的一个字节)。
ethernet || 型 以太网帧结构
前导码 帧开始符 MAC 目标地址 MAC 源地址 802.1Q标签 (可选) 以太类型 负载 冗余校验
帧间距
10101010 7个octet 10101011 1个octet 6 octets 6 octets (4 octets) 2 octets 46–1500 octets 4 octets 12 octets
64–1522 octets
72–1530 octets
84–1542 octets
前导码和帧开始符
一个帧以7个字节的前导码和1个字节的帧开始符作为帧的开始。快速以太网之前，在线路上帧的这部分的位模式是10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101011。由于在传输一个字节时最低位最先传输(LSB)，因此其相应的16进制表示为0x55 0x55 0x55 0x55 0x55 0x55 0x55 0xD5。
10/100M 网卡(MIIPHY)一次传输4位(一个半字)。因此前导符会成为7组0x5+0x5,而帧开始符成为0x5+0xD。1000M网卡(GMII)一次传输8位，而10Gbit/s(XGMII) PHY芯片一次传输32位。 注意当以octet描述时，先传输7个01010101然后传输11010101。由于8位数据的低4位先发送，所以先发送帧开始符的0101，之后发送1101。
报头
报头包含源地址和目标地址的MAC地址，以太类型字段和可选的用于说明VLAN成员关系和传输优先级的IEEE 802.1QVLAN 标签。
帧校验码
帧校验码是一个32位循环冗余校验码，以便验证帧数据是否被损坏。
帧间距
当一个帧发送出去之后，发送方在下次发送帧之前，需要再发送至少12个octet的空闲线路状态码。

以太帧标准
以太帧有很多种类型。不同类型的帧具有不同的格式和MTU值。但在同种物理媒体上都可同时存在。
• 以太网第二版或者称之为Ethernet II 帧，DIX帧，是最常见的帧类型。并通常直接被IP协议使用。
• Novell的非标准IEEE 802.3帧变种。
• IEEE 802.2逻辑链路控制(LLC) 帧
• 子网接入协议(SNAP)帧
所有四种以太帧类型都可包含一个IEEE 802.1Q选项来确定它属于哪个VLAN以及他的IEEE 802.1p优先级(QoS)。这个封装由IEEE 802.3ac定义并将帧大小从64字节扩充到1522字节(注：不包含7个前导字节和1个字节的帧开始符以及12个帧间距字节)。
IEEE 802.1Q标签，如果出现，需要放在源地址字段和以太类型或长度字段的中间。这个标签的前两个字节是标签协议标识符(TPID)值0x8100。这与没有标签帧的以太类型/长度字段的位置相同，所以以太类型0x8100就表示包含标签的帧，而实际的以太类型/长度字段则放在Q-标签的后面。TPID后面是两个字节的标签控制信息(TCI)。(IEEE 802.1p 优先级(QoS)和VLANID)。Q标签后面就是通常的帧内容。
Ethernet II
以太 II 帧(也称作DIX以太网),把紧接在目标和源MAC地址后面的这个两字节定义为以太网帧数据类型字段。
例如，一个0x0800的以太类型说明这个帧包含的是IPv4数据报。同样的，一个0x0806的以太类型说明这个帧是一个ARP帧，0x8100说明这是一个IEEE 802.1Q帧，而0x86DD说明这是一个IPv6帧。
当这个工业界的标准通过正式的IEEE标准化过程后，在802.3标准中以太类型字段变成了一个(数据)长度字段。(最初的以太包通过包括他们的帧来确定它们的长度，而不是以一个明确的数值。)但是包的接收层仍需知道如何解析包，因此标准要求将IEEE802.2头跟在长度字段后面，定义包的类型。多年之后，802.3x-1997标准，一个802.3标准的后继版本，正式允许两种类型的数据包同时存在。实际上，两种数据包都被广泛使用，而最初的以太数据包在以太局域网中被广泛应用，因为他的简便和低开销。
为了允许一些使用以太II版本的数据报和一些使用802.3封装的最初版本的数据包能够在同一个以太网段使用，以太类型值必须大于等于1536(0x0600)。这个值比802.3数据包的最大长度1500byte (0x05DC)要更大。因此如果这个字段的值大于等于1536，则这个帧是以太II帧，而那个字段是类型字段。否则(小于1500而大于46字节)，他是一个IEEE 802.3帧，而那个字段是长度字段。1500～1536(不包含)的数值未定义。
802.2 LLC
一些协议，尤其是为OSI模型设计的，会直接在802.2 LLC层上操作。802.2 LLC层同时提供数据报和面向连接的网络服务。
802.2以太网变种没有在常规网络中普遍使用。只有一些大公司的没有与IP网络融合的Netware设备。以前，很多公司Netware网络支持802.2以太网，以便支持从以太网到IEEE 802.5令牌环网或FDDI网络的透明桥接。当今最流行的数据包是以太网版本二，由基于IP协议的网络使用，将其以太类型设置为0x0800用于封装IPv4或者0x86DD来支持IPv6。
还有一个英特网标准来使用LLC/SNAP报头将IPv4封装在IEEE 802.2帧中。这几乎从未在以太网中实现过。(但在FDDI以及令牌环网，IEEE 802.11和其他IEEE 802网络中使用)。如果不使用SNAP,IP传输无法封装在IEEE 802.2 LLC帧中。这是因为LLC协议中虽然有一种IP协议类型，却没有ARP。IPv6同样可使用LLC/SNAP在IEEE 802.2以太网上传播，但，如同IPv4，它也绝少被这样使用。(尽管LLC/SNAP的IPv6数据包在IEEE 802网络中被使用)。
子网接入协议
通过检查802.2 LLC头，可以确定他是否后继一个SNAP头。LLC头包含两个附加的8位地址字段，在OSI模型术语中称作服务访问点(SAPs)。当源和目标SAP都设置为0xAA时，就会使用SNAP服务。SNAP头允许以太类型值被任何IEEE 802协议使用，即使支持的是私有协议ID空间。在IEEE 802.3x-1997中，IEEE 以太标准被修改为明确允许紧接着MAC地址的16位字段即可用于长度字段，也可用于类型字段。
Mac OS使用 802.2/SNAP 数据包来实现以太网上的AppleTalkV2协议包(“EtherTalk”)。
矮帧
矮帧是一个尺寸不及IEEE 802.3定义的最小长度64字节的以太网帧。可能的原因是以太网通讯冲突，数据不足，网卡错误或软件错误。
分层模型
互联网的本质就是一系列的网络协议，这个协议就叫OSI协议（一系列协议），按照功能不同，分工不同，人为的分层七层。实际上这个七层是不存在的。没有这七层的概念，只是人为的划分而已。区分出来的目的只是为了明白哪一层是干什么用的。
每一层都运行不同的协议。协议是干什么的，协议就是标准。
实际上还有人把它划成五层、四层。
七层划分为：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。
五层划分为：应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。
四层划分为：应用层、传输层、网络层、网络接口层。