关于以太网帧格式的那点事儿

以太网帧格式

目前，有四种不同格式的以太网帧在使用，它们分别是：

• lEthernet II即DIX2.0：Xerox与DEC、Intel在1982年制定的以太网标准帧格式。Cisco名称为：ARPA。
• lEthernet 802.3 raw：Novell在1983年公布的专用以太网标准帧格式。Cisco名称为：Novell-Ether。
• lEthernet 802.3 SAP：IEEE在1985年公布的Ethernet 802.3的SAP版本以太网帧格式。Cisco名称为：SAP。
• lEthernet 802.3 SNAP：IEEE在1985年公布的Ethernet 802.3的SNAP版本以太网帧格式。Cisco名称为：SNAP。

在每种格式的以太网帧的开始处都有64比特（8字节）的前导字符，如图3所示。其中，前7个字节称为前同步码（Preamble），内容是16进制数0xAA，最后1字节为帧起始标志符0xAB，它标识着以太网帧的开始。前导字符的作用是使接收节点进行同步并做好接收数据帧的准备。



　　

除此之外，不同格式的以太网帧的各字段定义都不相同，彼此也不兼容。

Ethernet II帧格式

如图所示，是Ethernet II类型以太网帧格式。
在每种格式的以太网帧的开始处都有64比特（8字节）的前导字符，如图3所示。其中，前7个字节称为前同步码（Preamble），内容是16进制数0xAA，最后1字节为帧起始标志符0xAB，它标识着以太网帧的开始。前导字符的作用是使接收节点进行同步并做好接收数据帧的准备。

6字节	6字节	2字节	46-1500字节	4字节
目标地址	源地址	类型	数据	FCS

Ethernet II类型以太网帧的最小长度为64字节（6＋6＋2＋46＋4），最大长度为1518字节（6＋ 6

＋2＋1500＋4）。其中前12字节分别标识出发送数据帧的源节点MAC地址和接收数据帧的目标节点MAC地址。　　

接下来的2个字节标识出以太网帧所携带的上层数据类型，如16进制数0x0800代表IP协议数据，16进制数0x809B代表AppleTalk协议数据，16进制数0x8138代表Novell类型协议数据等。

在不定长的数据字段后是4个字节的帧校验序列（Frame Check Sequence，FCS），采用32位CRC循环冗余校验对从"目标MAC地址"字段到"数据"字段的数据进行校验。
　　
Ethernet 802.3 raw帧格式
如图5所示，是Ethernet 802.3 raw类型以太网帧格式。

6字节	6字节	2字节	2字节	44-1498字节	4字节
目标MAC地址	源MAC地址	总长度	0xFFFF	数据	FCS

在Ethernet 802.3 raw类型以太网帧中，原来Ethernet II类型以太网帧中的类型字段被"总长度 "

字段所取代，它指明其后数据域的长度，其取值范围为：46-1500。

接下来的2个字节是固定不变的16进制数0xFFFF，它标识此帧为Novell以太类型数据帧。
　
Ethernet 802.3 SAP帧格式
如图6所示，是Ethernet 802. 3 SAP类型以太网帧格式。
　　

6字节	6字节	2字节	1字节	1字节	1字节	43-1497字节	4字节
目标MAC地址	源MAC地址	总长度	DSAP	SSAP	控制	数据	FCS

图6　 Ethernet 802. 3 SAP帧格式

从图中可以看出，在Ethernet 802.3 SAP帧中，将原Ethernet 802.3 raw帧中2个字节的0xFFFF变为各1个字节的DSAP和SSAP，同时增加了1个字节的"控制"字段，构成了802.2逻辑链路控制（LLC）的首部。LLC提供了无连接（LLC类型1）和面向连接（LLC类型2）的网络服务。LLC1是应用于以太网中，而LLC2应用在IBM SNA网络环境中。

新增的802.2 LLC首部包括两个服务访问点：源服务访问点（SSAP）和目标服务访问点（DSAP）。它们用于标识以太网帧所携带的上层数据类型，如16进制数0x06代表IP协议数据，16进制数0xE0代表Novell类型协议数据，16进制数0xF0代表IBM NetBIOS类型协议数据等。
　　
至于1个字节的"控制"字段，则基本不使用（一般被设为0x03，指明采用无连接服务的802.2无编号数据格式）。

Ethernet 802.3 SNAP帧格式

如图7所示，是Ethernet 802. 3 SNAP类型以太网帧格式。

6字节	6字节	2字节	1字节	1字节	1字节	3字节	2字节	38-1492字节	4字节
目标地址	源地址	总长度	0xAA	0xAA	0x03	OUI ID	类型	数据	FCS

图7　 Ethernet 802. 3 SNAP帧格式


Ethernet 802. 3 SNAP类型以太网帧格式和Ethernet 802. 3 SAP类型以太网帧格式的主要区别在于：
●2个字节的DSAP和SSAP字段内容被固定下来，其值为16进制数0xAA。
●1个字节的"控制"字段内容被固定下来，其值为16进制数0x03。
●增加了SNAP字段，由下面两项组成：
　　◆新增了3个字节的组织唯一标识符（Organizationally Unique Identifier，OUI ID）字段，其值通常等于MAC地址的前3字节，即网络适配器厂商代码。
　　◆2个字节的"类型"字段用来标识以太网帧所携带的上层数据类型。

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。

补充Ethernet II帧格式中Ethertype字段

顺便提供一下各种Ethertype（以太网类型）：

知名协议已经分配了 EtherType 值，下面表格中列出了 EtherType 字段中常用值及其对应的协议：

Ethertype ( 十六进制 )	协议
0x0000 - 0x05DC	IEEE 802.3 长度
0x0101 �C 0x01FF	实验
0x0600	XEROX NS IDP
0x0660 0x0661	DLOG
0x0800	网际协议（IP）
0x0801	X.75 Internet
0x0802	NBS Internet
0x0803	ECMA Internet
0x0804	Chaosnet
0x0805	X.25 Level 3
0x0806	地址解析协议（ARP ： Address Resolution Protocol）
0x0808	帧中继 ARP （Frame Relay ARP） [RFC1701]
0x6559	原始帧中继（Raw Frame Relay） [RFC1701]
0x8035	动态 DARP （DRARP：Dynamic RARP） 反向地址解析协议（RARP：Reverse Address Resolution Protocol）
0x8037	Novell Netware IPX
0x809B	EtherTalk
0x80D5	IBM SNA Services over Ethernet
0x 80F 3	AppleTalk 地址解析协议（AARP：AppleTalk Address Resolution Protocol）
0x8100	以太网自动保护开关（EAPS：Ethernet Automatic Protection Switching）
0x8137	因特网包交换（IPX：Internet Packet Exchange）
0x 814C	简单网络管理协议（SNMP：Simple Network Management Protocol）
0x86DD	网际协议v6 （IPv6，Internet Protocol version 6）
0x880B	点对点协议（PPP：Point-to-Point Protocol）
0x 880C	通用交换管理协议（GSMP：General Switch Management Protocol）
0x8847	多协议标签交换（单播） MPLS：Multi-Protocol Label Switching <unicast>）
0x8848	多协议标签交换（组播）（MPLS, Multi-Protocol Label Switching <multicast>）
0x8863	以太网上的 PPP（发现阶段）（PPPoE：PPP Over Ethernet <Discovery Stage>）
0x8864	以太网上的 PPP（PPP 会话阶段） （PPPoE，PPP Over Ethernet<PPP Session Stage>）
0x88BB	轻量级访问点协议（LWAPP：Light Weight Access Point Protocol）
0x88CC	链接层发现协议（LLDP：Link Layer Discovery Protocol）
0x8E88	局域网上的 EAP（EAPOL：EAP over LAN）
0x9000	配置测试协议（Loopback）
0x9100	VLAN 标签协议标识符（VLAN Tag Protocol Identifier）
0x9200	VLAN 标签协议标识符（VLAN Tag Protocol Identifier）
0xFFFF	保留