以太网数据帧结构以及大小限制

 以太网数据帧结构    

       以太网是目前最流行的一种局域网组网技术（其他常见局域网组网技术还有令牌环局域网、无线局域网、ATM局域网），以太网技术的正式标准是IEEE 802.3标准，它规定了在以太网中传输的数据帧结构，如下图所示。

              

      1、前导码/帧起始定界符：7字节0x55，一串1、0间隔，用于信号同步，1字节0xD5(10101011)，表示一帧开始
　　2、目的地址：6字节
　　3、源地址：6字节
　　4、类型/长度：2字节，0～1500保留为长度域值，1536～65535保留为类型域值(0x0600～0xFFFF)
　　5、数据：46～1500字节
　　6、帧校验序列(FCS)：4字节，使用CRC计算从目的MAC到数据域这部分内容而得到的校验和。

        ARP报文是典型的以太网数据帧,他的结构为:

      以太网帧头部中的前两个字段是以太网的MAC地址和源MAC地址，目的地址为全1的特殊地址是以太网广播地址。在ARP表项建立前，源主机只知道目的主机的IP地址，并不知道其MAC地址，所以在数据链路上，源主机只有通过广播的方式将ARP请求数据包发送出去，同一网段上的所有以太网接口都会接收到广播的数据包。

       两个字节长的以太网帧类型表示帧中数据的类型。对于ARP包来说，该字段值为0x0806；对IP包来说，该字段的值为0x0800。接下来就是ARP数据包部分了，第一个硬件类型字段表示发送方想要知道的硬件接口类型，对于以太网MAC地址，它的值为1.协议类型字段表示要映射的协议地址类型，它的值为0x0800时，即表示要映射为IP地址，该值与以太网数据帧头中的类型字段的值使用相同的一组值。

接下来的两个单字节长度的字段，称为硬件地址长度和协议地址长度，它们分别指出硬件地址和协议地址的长度，长度单位为字节。对于以太网上ARP请求或应答来说，它们的值分别为6和4，代表MAC地址的长度和IP地址的长度。在ARP协议包中流出硬件地址长度和协议地址长度字段可以使得ARP协议在任何网络中被使用，而不仅仅只在以太网中。

      操作字段op指出ARP数据包的类型，它们可以使ARP请求（值为1）、ARP应答（值为2）。

      接下来的四个字段是发送端的以太网MAC地址、发送端的IP地址、目的端的以太网MAC地址和目的端的IP地址。

大小限制

    我们注意到上面提到数据的大小46~1500字节.46是如何算出来的呢?

    这里一句话带过,为了避免信号碰撞.也就是说信号在A和B之间传输 的来回时间必须控制在一定范围之内。IEEE定义了这个标准，一个碰撞域内，最远的两台机器之间的round-trip time 要小于512bit time.(来回时间小于512位时，所谓位时就是传输一个比特需要的时间）。这也是我们常说的一个碰撞域的直径。

　 512个位时，也就是64字节的传输时间，如果以太网数据包大于或等于64个字节，就能保证碰撞信号到达A的时候，数据包还没有传完。

    前面提到,以太网首部要占14个字节,最后一个帧校验序列(FCS)占4字节.(前导码/帧起始定界符并不能算是真正意义上的以太网数据帧，它们是以太网在物理层上发送以太网数据时添加上去的),所以数据最小必须是64-14-4=46字节.对于ARP协议,数据长度只有28字节,剩余必须全部补0,为18个字节.

    最长长度1500字节也是以太网的规定,目的是避免数据太长,导致数据一直占用信道.

    参考:

    为什么以太网数据帧最小为64字节

    以太网完整协议