Ethernet帧格式

一. Ethernet帧格式的发展 

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 
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的路由器再设定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 
下面介绍一下各个帧格式

1.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 

2.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。 

3.IEEE 802.3/802.2 LLC
   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),一个控制域--1 byte! SAP用于标示帧的上层协议。 

4.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... 

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 
   如果帧头跟随source mac地址的2 bytes的值大于1500,则此Frame为EthernetII格式的 
    
   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

几种以太网帧格式 

相当长的一段时间里我都没搞明白一个很基础的问题---以太网的封装格式；最近查了查相关文档，总结如下；

首先说明一下，Ethernet和802.3并不是一回事，虽然我们经常混用这两个术语；

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 V2(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
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；

3.RAW 802.3：这是1983年Novell发布其划时代的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802.3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(Logical Link Control)头，这使得Novell的RAW 802.3格式跟正式的IEEE 802.3标准互不兼容；可以看到在Novell的RAW 802.3帧结构中并没有标志协议类型的字段，而只有Length字段(2bytes,取值为0000-05dc，即十进制的0-1500)，因为RAW 802.3帧只支持IPX/SPX一种协议；

4.802.3/802.2 LLC：这是IEEE 正式的802.3标准，它由Ethernet V2发展而来。它将Ethernet V2帧头的协议类型字段替换为帧长度字段(取值为0000-05dc;十进制的1500)；并加入802.2 LLC头用以标志上层协议，LLC头中包含DSAP，SSAP以及Crontrol字段；
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；

5.802.3/802.2 SNAP：这是IEEE为保证在802.2 LLC上支持更多的上层协议同时更好的支持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2Bytes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3Bytes的OUI字段用于代表不同的组织，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；

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；

CISCO设备的Ethernet Interface默认封装格式是ARPA(Ethernet V2) 

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 LLC        Ethernet_802.2         sap 
IEEE 802.3/802.2 SNAP         ETHERNET_SNAP         snap

 

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

Ethernet II协议报头结构
每个字段的详细解释如下：
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。l

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：
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。l

2 Ethernet 802.3/802.2 LLC

2.1Ethernet 802.3/802.2 LLC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 802.3/802.2 LLC协议报详解
Ethernet 802.3/802.2 LLC协议报头结构

 

每个字段的详细解释如下：
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（Destinationl Service Access Point）；
SSAP：源服务存取点（Source Service Accessl Point）；
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。l

2.3Ethernet 802.3/802.2 LLC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：
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；l

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 RAW

3.1Ethernet 802.3 RAW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 RAW协议报详解

Ethernet 802.3 RAW协议报头结构

每个字段的详细解释如下：
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。l
       有关IPX/SPX协议可参看http://hi.baidu.com/embedtec/blog/item/bc76924e342c320db3de05f8.html

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

下面我们对解码进行详细的介绍：
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：Ethernetl 802.3只支持IPX/SPX协议；
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。l

 

 

4 Ethernet 802.3/802.2 SNAP

4.1Ethernet 802.3/802.2 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 802.3/802.2 SNAP协议报头详解

Ethernet 802.3/802.2 SNAP协议报头结构.

4.3 Ethernet 802.3/802.2 SNAP解码
下面我们通过解码视图来学习Ethernet 802.3/802.2 SNAP协议

以下是对该数据包解码的详细介绍：
目标地址：01:00:81:00:01:01l
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；l

原文见：http://blog.sina.com.cn/s/blog_87bbe37e01013zim.html