以太网帧格式
1. 简介¶
IEEE 802.3 标准中定义了所有 MAC 实现所需的基本帧格式。尽管有几种可选格式被用来扩展协议的基本功能。以太网帧以 Preamble 和 SFD 开头，两者都工作在物理层。以太网报头包含源MAC地址 和 目标MAC地址，接着是帧的有效负载。最后一个字段是 CRC，用于检测错误。
2. 以太网 (IEEE 802.3) 帧格式:¶
- 前导码（PREAMBLE）: 以太网帧以 7字节 的前导码开始。它是一种0和1交替的模式（典型值为0xAA），指示帧的开始，并允许发送方和接收方建立位同步。最初引入前导码（PREAMBLE）是为了允许由于信号延迟而丢失一些比特。但当今的高速以太网不需要前导码来保护帧位。前导码向接收器指示帧即将到来，并允许接收器在实际帧开始之前锁定数据流。
- 帧开始定界符SFD (Start of frame delimiter) : 这是一个1字节字段，始终设置为10101011（即：0xAB）。SFD 指示即将到来的位将开始帧，即：目标地址。有时SFD被认为是PRE的一部分，这就是前导码在许多地方被描述为 8字节的 原因。SFD警告一个或多个站点，这是最后的同步机会。
- 目标地址（Destination Address）：这是一个 6字节 的字段，包含数据目标设备的 MAC地址。
- 源地址（Source Address）：这是一个 6字节 的字段，包含源设备的 MAC地址。由于源地址始终是单个地址（单播），因此第一个字节的最低有效位始终为0。
- 长度（Length）：长度是一个 2字节 的字段，指示整个以太网帧的长度。这个16位字段可以容纳0到65534之间的长度值，但由于以太网自身的一些限制，长度不能大于1500字节。
- 数据（Data）：这是插入实际数据的地方，也称为有效负载（Payload）。如果通过以太网使用TCP/IP协议，IP标头和数据都将插入此处。存在的最大数据可能长达1500字节。如果数据长度小于最小长度，即46字节，则添加填充0以满足最小可能长度。
- 循环冗余校验 (CRC) ：CRC 是一个4字节的字段。该字段包含数据的32位的哈希码，该哈希码是通过目标地址、源地址、长度和数据字段计算生成的。如果目的地计算的校验和与发送的校验和值不同，则接收到的数据被损坏。
- VLAN标记（VLAN Tagging）：以太网帧还可以包含虚拟局域网VLAN（Virtual Local Area Network）标记，它是插入在源地址之后、以太网类型字段之前的 4字节 的字段。该标签允许网络管理员在逻辑上将物理网络划分为多个虚拟网络，每个虚拟网络都有自己的 VLAN ID。
- 巨型帧（Jumbo Frames） – 除了 1518字节 的标准以太网帧大小之外，某些网络设备还支持巨型帧，即有效负载大于 1500 字节的帧。巨型帧可以通过减少与传输大量小帧相关的开销来提高网络吞吐量。
- 以太网类型字段（Ether Type Field）：以太网帧头中的以太网类型字段标识帧有效负载中携带的协议。例如，值为0x0800表示负载为IP报文，值为0x0806表示负载为ARP（地址解析协议）报文。
- 组播和广播帧（Multicast and Broadcast Frames）：除了单播帧（发送到特定目标 MAC 地址）之外，以太网还支持组播和广播帧。组播帧被发送到已加入组播组的特定设备组，而广播帧被发送到网络上的所有设备。
- 冲突检测（Collision Detection）：在半双工以太网中，当两个设备尝试同时传输数据时，可能会发生冲突。 为了检测冲突，以太网使用带有冲突检测功能的载波侦听多路访问 (CSMA/CD) 协议，该协议在传输数据之前侦听网络上的活动，并在检测到冲突时退出。
3. 扩展以太网帧（以太网 II 帧）：¶
- DA [目标 MAC 地址]：6 字节
- SA [源 MAC 地址]：6 字节
- 类型 [0x8870（以太网类型）]：2 字节
- DSAP [802.2 目标服务接入点]：1 字节
- SSAP [802.2 源服务接入点]：1 字节
- Ctrl [802.2 控制字段] : 1 字节
- 数据 [协议数据] : > 46 字节
- FCS [帧校验和]: 4 字节
尽管以太网 II 帧中缺少长度字段，但通过网络接口所接受的帧长度可知。