以太网的几种标准

下图给出了4种链路层协议：

参考：

http://blog.163.com/fbn2580@126/blog/static/165500085201412095658190/

http://blog.csdn.net/guoshaobei/article/details/4768514

一．Ethernet帧格式的发历史沿革
1980 DEC,Intel,Xerox制订了Ethernet I的标准
1982 DEC,Intel,Xerox又制订了Ehternet II的标准 
1982 IEEE开始研究Ethernet的国际标准802.3 
1983 迫不及待的Novell基于IEEE的802.3的原始版开发了专用的Ethernet帧格式，此时802.3尚未正式发布 
1985 IEEE推出IEEE 802.3规范 
后来为解决EthernetII与802.3帧格式的兼容问题推出折衷的Ethernet SNAP格式

 (其中早期的Ethernet I已经完全被其他帧格式取代了，所以现在Ethernet只能见到后面几种Ethernet的帧格式。现在大部分的网络设备都支持这几种Ethernet的帧格式。如cisco的路由器在设定Ethernet接口时可以指定不同的以太网的帧格式: arpa,sap,snap,novell-ether) 

二. 各种不同的帧格式 

不同厂商对这几种帧格式通常有不同的叫法，比如：
Frame Type                         Novel                            Cisco 
Ethernet Version 2               Ethernet_II                    arpa 
802.3 Raw                            Ethernet_802.3             novell_ether
IEEE 802.3/802.2                  Ethernet_802.2            sap 
IEEE 802.3/802.2 SNAP        ETHERNET_SNAP        snap

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；现在已经无人使用

2.Ethernet II 
就是DIX以太网联盟推出的，它由6个字节的目的MAC地址，6个字节的源MAC地址，2个字节的类型域（用于标示封装在这个Frame、里面数据的类型)以上为Frame Header,接下来是46--1500 字节的数据，和4字节的帧校验）。

支持的协议类型如下：
0800       IP
0806       ARP
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；本身不控制数据（DATA）的长度，它要求网络层来确保数据字段的最小包长度（46字节）。

今天的实际环境中大多数TCP/IP设备都使用Ethernet V2格式的帧。
这是因为第一种大规模使用的TCP/IP系统(4.2/3 BSD UNIX)的出现时间介于RFC 894和RFC 1042之间，
它为了避免不能和别的主机互操作的风险而采用了RFC 894的实现；
也由于大家都抱着这种想法，所以802.3标准并没有如预期那样得到普及；

3.Novell Ethernet 
它的帧头与Ethernet有所不同其中EthernetII帧头中的类型域变成了长度域，后面接着的两个字节为0xFFFF 用于标示这个帧是Novell Ether类型的Frame 由于前面的0xFFFF站掉了两个字节所以数据域缩小为44-1498个字节,帧校验不变。他不需要上层协议类型这个部分，因为他只支持一种上层协议：即Novell IPX/SPX

4.IEEE 802.3/802.2 
802.3的Frame Header和Ethernet II的帧头有所不同EthernetII类型域变成了长度域。其中又引入802.2协议(LLC)在802.3帧头后面添加了一个LLC首部,由DSAP(Destination Service Access Point) 1--byte, SSAP(Source SAP)--1byte, 一个控制域--1 byte。 SAP用于标示帧的上层协议。常见SAP值：
0         Null LSAP        [IEEE]
4        SNA Path Control         [IEEE]
6        DOD IP        [79,JBP]
AA         SNAP        [IEEE]
FE        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；

5.Ethernet SNAP 
SNAP Frame与802.3/802.2 Frame的最大区别是增加了一个5 Bytes的SNAP ID其中前面3个byte通常与源mac地址的前三个bytes相同为厂商代码！有时也可设为0,后2 bytes 与Ethernet II的类型域相同

常见协议类型如下：
0800       IP
0806       ARP
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；SNAP Frame与802.3/802.2 Frame的最大区别是增加了一个5 Bytes的SNAP ID，其中前面3个byte通常与源mac地址 的前三个bytes相同为厂商代码！
有时也可设为0,后2 bytes与Ethernet II的类型域相同。。。 

二、 Ethernet V2帧与IEEE 802.3帧的比较

因为这两种帧是我们在现在的局域网里最常见的两种帧，因此，我们对它们进行一些比较。

Ethernet V2可以装载的最大数据长度是1500字节，而IEEE 802.3可以装载的最大数据是1492字节（SNAP）或是1497字节; Ethernet V2不提供MAC层的数据填充功能，而IEEE 802.3不仅提供该功能，还具备服务访问点（SAP）和SNAP层，能够提供更有效的数据链路层控制和更好的传输保证。那么我们可以得出这样的结 论：Ethernet V2比IEEE802.3更适合于传输大量的数据，但Ethernet V2缺乏数据链路层的控制，不利于传输需要严格传输控制的数据，这也正是IEEE802.3的优势所在，越需要严格传输控制的应用，越需要用 IEEE802.3或SNAP来封装，但IEEE802.3也不可避免的带来数据装载量的损失，因此该格式的封装往往用在较少数据量承载但又需要严格控制 传输的应用中。

在实际应用中，我们会发现，大多数应用的以太网数据包是Ethernet V2的帧（如HTTP、FTP、SMTP、POP3等应用），而交换机之间的BPDU（桥协议数据单元）数据包则是IEEE802.3的帧，VLAN Trunk协议如802.1Q和Cisco的CDP（思科发现协议）等则是采用IEEE802.3 SNAP的帧。大家有兴趣的话，可以利用Sniffer等协议分析工具去捕捉数据包，然后解码查看是不是这样的。

三. 如何区分不同的帧格式 
Ethernet中存在这四种Frame那些网络设备又是如何识别的呢? 如何区分EthernetII与其他三种格式的Frame? IEEE没有分配1500以下（十六进制数为0x05DC）的数为协议类型代码。如果帧头跟随source mac地址的2 bytes的值大于等于1536 则此Frame为EthernetII格式的，如果小于1500则为Ethernet 802.3格式。 
接着比较紧接着的两bytes如果为0xFFFF则为Novell Ether 类型的Frame ;如果为0xAAAA则为Ethernet SNAP格式的Frame;如果都不是则为Ethernet 802.3/802.2格式的帧.

1 Ethernet II
1.1 Ethernet II协议简介
以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。该标准定义了在局域网中采用的电缆类型和信号处理方法。Ethernet II由DEC，Intel和Xerox在1982年公布其标准，Etherent II主要更改了Ethernet I的电气特性和物理接口，在帧格式上并无变化。Etherent II采用CSMA/CD的媒体接入和广播机制。
1.2 Ethernet II报头详解

目标地址	源地址	协议类型	数据	FCS
6字节	6字节	2字节	46～1500字节	4字节

Ethernet II协议报头结构每个字段的详细解释如下：

l  目标地址：此数据包的目标MAC地址。

l  源地址：此数据包的源MAC地址。

l  协议类型：上层协议，表示网络层使用的协议。

l  数据：高层协议、数据和填充符，范围在46～1500字节。

l  FCS：数据帧校验序列，用于确定数据包在传输过程中是否损坏。

1.3 数据包解码
下面我们就通过实际解码来学习Ethernet II协议。

以下是对该数据包解码的详细介绍：

l  目标地址：00:00:59:AA:93:0D。

l  源地址：00:00:41:26:3F:9E。

l  协议类型：0x0800表示网络层使用的是IP协议。

l  数据：传输层和应用层的数据（UDP和QQ）。 

l  FCS：数据帧校验序列。

2 Ethernet 802.2
2.1 Ethernet 802.2协议简介
Ethernet 802.2协议是IEEE正式的802.3标准，它由Ethernet II发展而来。Ethernet 802.2将Ethernet II帧头的协议类型字段替换为帧长度字段，并加入LLC-802.2头，用以标记上层协议。LLC头包含目的服务访问点（DSAP）、源服务访问点 （SSAP）和控制（Control）字段。

2.2 Ethernet 802.2协议报详解
Ethernet 802.2协议报头结构

每个字段的详细解释如下：

l  目标地址：此数据包的目标mac地址；

l  源地址：此数据包的源mac地址；

l  长度：帧包含的数据量必须小于或等于1500（16进制的05DC）；

l  DSAP：目标服务存取点（Destination Service Access Point）；

l  SSAP：源服务存取点（Source Service Access Point）；

l  控制：无连接或面向连接的LLC；

l  数据：高层协议、数据和填充符；

l  FCS：数据帧校验序列，用于确定数据包在传输过程中是否损坏。

2.3 Ethernet 802.2协议解码
Ethernet 802.2协议的解码视图：

以下是对该数据包解码的详细介绍：

l  目标地址：01:80:C2:00:00:00；

l  源地址：00:04:0C:38:CD:C9；

l  长度：数包含的数量为38；

l  目标服务存取点：0x42；

l  源服务存取点：0x42；

l  控制：3；

注意：服务存取点标识的功能类似于以太网类型或TCP/IP传输协议中的端口号，为高协议提供相应的接口。
3 Ethernet 802.3
3.1 Ethernet 802.3协议简介
Ethernet 802.3是1983年Novell发布其Netware/86网络套件时采用的私有以太网帧格式，该格式以当时尚未正式发布的IEEE802.3标准为基础；但是当两年以后IEEE正式发布802.3标准时情况发生了变化（IEEE在802.3帧头中又加入了802.2 LLC头），这使得Novell的Ethernet 802.3协议与正式的IEEE 802.3标准互不兼容；Ethernet 802.3只支持IPX/SPX协议,是目前所用的最普通的一种帧格式，在802.2之前是IPX网络事实上的标准帧类型。
3.2 Ethernet 802.3协议报详解
Ethernet 802.3协议报头结构

每个字段的详细解释如下：

l  目标地址：此数据包的目标MAC地址。

l  源地址：此数据包的源MAC地址。

l  长度：帧包含的数量必须或等于1500。

l  数据：高层协议（IPX/SPX）、数据和填充符，范围在46～1500字节。

l  FCS：数据帧校验序列，用于确定数据包在传输过程中是否损坏。

有关IPX/SPX协议可参看：

http://hi.baidu.com/embedtec/blog/item/bc76924e342c320db3de05f8.html

3.3 Ethernet 802.3协议解码
下面我们就通过实际解码来学习Ethernet 802.3协议.

下面我们对Ethernet 802.3的解码进行详细的介绍：

l  目标地址：FF:FF:FF:FF:FF:FF；

l  源地址：00:E0:4C:50:6B:2E；

l  长度：协议长度为40；

l  数据：Ethernet 802.3只支持IPX/SPX协议；

l  FCS：数据帧校验序列，用于确定数据包在传输过程中是否损坏。

注意：从这里就能看出Etherent II和Ethernet 802.3的区别，即协议类型和协议长度。
4 Ethernet SNAP
4.1 Ethernet SNAP协议简介
Ethernet SNAP协议是IEEE为保证在802.2 LLC上支持更多的上层协议的同时更好地支持IP协议而发布的标准，与802.3/802.2 LLC一样802.3/802.2 SNAP也带有LLC头，但是扩展了LLC属性，新添加了一个2字节的协议类型域（同时将SAP的值置为AA），从而使其可以标识更多的上层协议类型；另 外添加了一个3字节的厂商代码字段用于标记不同的组织。RFC 1042定义了IP报文在802.2网络中的封装方法和ARP协议在802.2 SANP中的实现方法。

4.2 Ethernet SNAP协议报头详解
Ethernet SNAP协议报头结构.

4.3 Ethernet SNAP解码
下面我们通过解码视图来学习Ethernet SNAP协议

以下是对该数据包解码的详细介绍：

l  目标地址：01:00:81:00:01:01

l  源地址：00:04:0C:38:CD:C9；

l  长度：协议长度为19；

l  目标服务存取点：0xAA；

l  源服务存取点：0xAA；

l  厂商代码：129；

l  协议类型：417；

前面我们分别介绍了以太网标准中定义的四种不同的帧类型，即Ethernet II、Ethernet802.3、Ethernet SNAP和Ethernet 802.2，这每一种帧类型都由不同的实体为不同的目的而设计。它们可以共存于一个网络中，但互不兼容，当用不同封装类型的工作站要交换信息时，必须通过支持的路由器来通信。