以太网帧结构

简介

网络中传输数据时需要定义并遵循一些标准，以太网是根据IEEE 802.3标准来管理和控制数据帧的。了解这个标准是充分理解以太网中链路层通信的基础。

网络通信协议：

不同的协议栈用于定义和管理不同网络的数据转发规则：

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数据封装：

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注意：帧结构的封装是加了帧头和帧尾。

帧格式

数据包在以太网物理介质上传播之前必须封装头部和尾部信息。封装后的数据包称为数据帧，数据帧的封装的信息决定了数据如何传输。
以太网中传输的帧有两种格式，选择哪种格式由TCP/IP协议簇中的网络层决定。

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20世纪80年代初提出的，Ethernet II后来被IEEE 802 标准接纳，并写进了IEEE 802.3x-1997的3.2.6节。IEEE802.3 是1983年提出的帧格式。这两种区别是，Ethernet_II格式中包含一个Type字段，标识以太帧处理完成之后将被发送到哪个上层协议进行处理。IEEE 802.3格式中，同样的位置是长度字段。
不同的Type字段值可以用来区别这两种帧的类型，当Type字段值小于或者等于1500（或者16进制的0x05DC）时，帧使用的是IEEE 802.3格式。当Type字段值大于等于1536（或者16进制的0x0600）时，帧使用的是Ethernet_II格式。
以太网中大多数的数据帧使用的是Ethernet_II格式。

Ethernet_II 帧格式

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Ethernet_II帧类型值（Type）大于1536（0x0600）。
以太网数据帧的长度在64-1518字节之间。数据部分在46~1500 B之间。

Ethernet_II数据帧中各字段说明如下：
1.DMAC（Destination MAC） 是目的MAC地址。DMAC字段长度为6个字节，标识帧的接受者。
2.SMAC（Source MAC）是源MAC地址。SMAC字段长度为6个字节，标识帧的发送者。
3.类型字段（Type）用于表示数据字段中包含的高层协议，该字段长度为2个字节。类型字段取值为0x0800的帧代表IP协议帧；类型字段取值为0806的帧代表ARP协议帧（ARP是工作在链路层）。所以说，以太网帧中的Ethernet_II格式的Type可以标识是3层的协议，也可以标识为2层的协议。

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4.数据字段（Data）是网络层数据，最小长度必须为46字节（）以保证帧长度至少为64字节，数据字段的最大长度为1500字节。
5.循环冗余校验字段（FCS）提供了一种错误检测机制。该字段长度为4个字节。

IEEE802.3帧格式

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IEEE 802.3帧长度字段值小于等于1500（0x05DC）

IEEE802.3帧格式类似于Ethernet_II帧，只是Ethernet_II帧的Type域被802.3帧的Length域取代，并且占用了Data字段的8个字节作为LLC和SNAP字段。

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数据帧传输

数据链路层基于MAC地址进行帧的传输。
以太网在二层链路上通过MAC地址来唯一标识网络设备，并且实现局域网上网络设备之间的通信。MAC地址也叫物理地址。大多数网卡厂商把MAC地址烧录到了网卡的ROM中。发送端的MAC地址作为目的地址。以太帧封装完成后会通过物理层转换为比特流在物理介质上传输。

以太网的MAC地址

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MAC地址分为两部分：
供应商代码（OUI，Origanizationally Unique Identifier）和序列号。前24位代表该供应商代码，由IEEE管理和分配。剩下的24位序列号由厂商自己分配。

局域网上的帧可以通过三种方式发送
注意是发送方式：下面讨论的都是目的MAC地址,第一个字节的最后一个bit是0啊，是1啊，所有字节全部是f啊这样的情况。目的地址是发送方自己写的。
1.单播：
2.广播
3.组播

重要：https://blog.csdn.net/yygydjkthh/article/details/6751611

单播

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单播：指从单一的源端发送到单一的目的端。每个主机接口由一个MAC地址唯一标识，MAC地址的OUI中，第一字节第8个比特标识地址类型。对于主机MAC地址，这个比特固定为0，标识目的MAC地址为此MAC地址的帧都是发送到某个唯一的目的端。在冲突域中，所有主机都能收到源主机发送的单播帧，但是其他主机发现目的地址与本地MAC地址不一致后会丢弃收到的帧，只有真正的目的主机才会接受并处理收到的帧。

MAC地址类型：
https://blog.csdn.net/luobin1984/article/details/12185797

广播

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组播

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数据帧的发送和接收

数据帧的Type：

IP:  0x0800
ARP: 0x0806

当主机接收到的数据帧所包含的目的MAC地址是自己时，会把以太网封装剥掉后送往上层协议。
帧从主机的物理接口发送出来后，通过传输介质传输到目的端。共享网络中，这个帧可能到达多个主机。主机检查帧头中的目的MAC地址，如果目的MAC地址不是本机MAC地址，也不是本机监听的组播或广播MAC地址，则主机会丢弃收到的帧。

如果目的MAC地址是本机MAC地址，则接受该帧，检查帧校验序列（FCS）字段，并与本机计算的值对比来确定帧在传输过程中是否保持了完整性。如果帧的FCS值与本机计算的不同，那么就会丢弃该帧。如果该帧通过了FCS校验，则主机会根据帧头部中的Type字段来确定该帧发送给上层（或者本层）哪个协议处理。本例中，Type字段的值为0x0800,表明该帧需要发送到IP协议上处理。在发送给IP协议之前，帧的头部和尾部会被剥掉。

问题：
1.网络设备如何确定以太网数据帧的上层协议？
以太网帧中包含一个Type字段，表示帧中的数据应该发送到上层（或者本层）哪个协议处理。
eg: IP: 0x0800, ARP: 0x0806

2.终端设备接收到数据帧时，会如何处理？
主机检查帧头中的目的MAC地址，如果目的MAC地址不是本机MAC地址，也不是本机侦听的组播或广播MAC地址，则主机会丢弃收到的帧。如果目的MAC地址是本机MAC地址，则接收该帧，检查帧校验序列（FCS）字段，并与本机计算的值对比来确定帧在传输过程中是否保持了完整性。如果检查通过，剥离帧头帧尾，然后根据帧头的Type字段来决定把数据发送到哪个上层协议进行后续处理。