基本介紹
- 中文名：乙太網幀格式
- IEEE802.3：Original
- IEEE802：Revised 1997
- V1：原始的一種格式
- V2(ARPA)：更改EthernetV1電氣特性物理接口
- RAW 802.3：跟正式的IEEE 802.3標準不兼容
簡介,結構,前導碼和幀開始符,報頭,幀校驗碼,幀間距,以太幀類型,Ethernet II,802.2 LLC,子網接入協定,Novell raw 802.3,矮幀,
簡介
在乙太網鏈路上的數據包稱作以太幀。以太幀起始部分由前導碼和幀開始符組成。後面緊跟著一個乙太網報頭，以MAC地址說明目的地址和源地址。幀的中部是該幀負載的包含其他協定報頭的數據包(例如IP協定)。以太幀由一個32位冗餘校驗碼結尾。它用於檢驗數據傳輸是否出現損壞。
結構
來自線路的二進制數據包稱作一個幀。從物理線路上看到的幀，除其他信息外，還可看到前導碼和幀開始符。任何物理硬體都會需要這些信息。
| 前導碼 | 幀開始符 | MAC 目標地址 | MAC 源地址 | 802.1Q標籤 (可選) | 以太類型 | 負載 | 冗餘校驗 | 幀間距 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
10101010 7個octet | 10101011 1個octet | 6 octets | 6 octets | (4 octets) | 2 octets | 46–1500 octets | 4 octets | 12 octets |
64–1522 octets | ||||||||
72–1530 octets | ||||||||
84–1542 octets | ||||||||
前導碼和幀開始符
參見：Syncword
一個幀以7個位元組的前導碼和1個位元組的幀開始符作為幀的開始。快速乙太網之前，線上路上幀的這部分的位模式是10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101011。由於在傳輸一個位元組時最低位最先傳輸(LSB)，因此其相應的16進制表示為0x55 0x55 0x55 0x55 0x55 0x55 0x55 0xD5。
10/100M 網卡(MIIPHY)一次傳輸4位(一個半字)。因此前導符會成為7組0x5+0x5,而幀開始符成為0x5+0xD。1000M網卡(GMII)一次傳輸8位，而10Gbit/s(XGMII) PHY晶片一次傳輸32位。 注意當以octet描述時，先傳輸7個01010101然後傳輸11010101。由於8位數據的低4位先傳送，所以先傳送幀開始符的0101，之後傳送1101。
報頭
報頭包含源地址和目標地址的MAC地址，以太類型欄位和可選的用於說明VLAN成員關係和傳輸優先權的IEEE 802.1QVLAN 標籤。
幀校驗碼
幀校驗碼是一個32位循環冗餘校驗碼，以便驗證幀數據是否被損壞。
幀間距
主條目：en:Interframe gap
當一個幀傳送出去之後，傳送方在下次傳送幀之前，需要再傳送至少12個octet的空閒線路狀態碼。
以太幀類型
以太幀有很多種類型。不同類型的幀具有不同的格式和MTU值。但在同種物理媒體上都可同時存在。
- 乙太網第二版或者稱之為Ethernet II 幀，DIX幀，是最常見的幀類型。並通常直接被IP協定使用。
- Novell的非標準IEEE 802.3幀變種。
- IEEE 802.2邏輯鏈路控制(LLC) 幀
- 子網接入協定(SNAP)幀
所有四種以太幀類型都可包含一個IEEE 802.1Q選項來確定它屬於哪個VLAN以及他的IEEE 802.1p優先權(QoS)。這個封裝由IEEE 802.3ac定義並將幀大小從64位元組擴充到1522位元組(註：不包含7個前導位元組和1個位元組的幀開始符以及12個幀間距位元組)。
IEEE 802.1Q標籤，如果出現，需要放在源地址欄位和以太類型或長度欄位的中間。這個標籤的前兩個位元組是標籤協定標識符(TPID)值0x8100。這與沒有標籤幀的以太類型/長度欄位的位置相同，所以以太類型0x8100就表示包含標籤的幀，而實際的以太類型/長度欄位則放在Q-標籤的後面。TPID後面是兩個位元組的標籤控制信息(TCI)。(IEEE 802.1p 優先權(QoS)和VLANID)。Q標籤後面就是通常的幀內容。
Ethernet II
例如，一個0x0800的以太類型說明這個幀包含的是IPv4數據報。同樣的，一個0x0806的以太類型說明這個幀是一個ARP幀，0x8100說明這是一個IEEE 802.1Q幀，而0x86DD說明這是一個IPv6幀。
當這個工業界的標準通過正式的IEEE標準化過程後，在802.3標準中以太類型欄位變成了一個(數據)長度欄位。(最初的以太包通過包括他們的幀來確定它們的長度，而不是以一個明確的數值。)但是包的接收層仍需知道如何解析包，因此標準要求將IEEE802.2頭跟在長度欄位後面，定義包的類型。多年之後，802.3x-1997標準，一個802.3標準的後繼版本，正式允許兩種類型的數據包同時存在。實際上，兩種數據包都被廣泛使用，而最初的以太數據包在以太區域網路中被廣泛套用，因為他的簡便和低開銷。
為了允許一些使用以太II版本的數據報和一些使用802.3封裝的最初版本的數據包能夠在同一個乙太網段使用，以太類型值必須大於等於1536(0x0600)。這個值比802.3數據包的最大長度1500byte (0x05DC)要更大。因此如果這個欄位的值大於等於1536，則這個幀是以太II幀，而那個欄位是類型欄位。否則(小於1500而大於46位元組)，他是一個IEEE 802.3幀，而那個欄位是長度欄位。1500～1536(不包含)的數值未定義。
802.2 LLC
一些協定，尤其是為OSI模型設計的，會直接在802.2 LLC層上操作。802.2 LLC層同時提供數據報和面向連線的網路服務。
802.2乙太網變種沒有在常規網路中普遍使用。只有一些大公司的沒有與IP網路融合的Netware設備。以前，很多公司Netware網路支持802.2乙太網，以便支持從乙太網到IEEE 802.5令牌環網或FDDI網路的透明橋接。當今最流行的數據包是乙太網版本二，由基於IP協定的網路使用，將其以太類型設定為0x0800用於封裝IPv4或者0x86DD來支持IPv6。
還有一個英特網標準來使用LLC/SNAP報頭將IPv4封裝在IEEE 802.2幀中。這幾乎從未在乙太網中實現過。(但在FDDI以及令牌環網，IEEE 802.11和其他IEEE 802網路中使用)。如果不使用SNAP,IP傳輸無法封裝在IEEE 802.2 LLC幀中。這是因為LLC協定中雖然有一種IP協定類型，卻沒有ARP。IPv6同樣可使用LLC/SNAP在IEEE 802.2乙太網上傳播，但，如同IPv4，它也絕少被這樣使用。(儘管LLC/SNAP的IPv6數據包在IEEE 802網路中被使用)。
子網接入協定
通過檢查802.2 LLC頭，可以確定他是否後繼一個SNAP頭。LLC頭包含兩個附加的8位地址欄位，在OSI模型術語中稱作服務訪問點(SAPs)。當源和目標SAP都設定為0xAA時，就會使用SNAP服務。SNAP頭允許以太類型值被任何IEEE 802協定使用，即使支持的是私有協定ID空間。在IEEE 802.3x-1997中，IEEE 以太標準被修改為明確允許緊接著MAC地址的16位欄位即可用於長度欄位，也可用於類型欄位。
Novell raw 802.3
Novell的"raw"802.3幀格式基於早期IEEE 802.3的工作。Novell以它作為起點來創建他自己的乙太網上IPX協定的的第一個實現。他們沒有使用LLC頭，而是直接在長度欄位後面開始IPX數據包。這不匹配IEEE 802.3標準，但由於IPX的前兩個位元組一直是FF(而在IEEE 802.2 LLC中這種模式雖然理論上是可能的但實際上機率極其微小)，實用中這種方式與其他以太實現共同存在。但須注意在一些早期的DECnet可能無法識別之。
直到90年代中期，Novell NetWare默認使用這個幀類型，而由於Netware曾如此流行，而那時IP還不是那么流行，在過去的一些時候，大多數的乙太網上都運載著負載IPX的"raw" 802.3數據包。直到Netware 4.10，當使用IPX時，Netware才默認使用IEEE 802.2和LLC(Nerware 幀類型Ethernet_802.2)。
矮幀
矮幀是一個尺寸不及IEEE 802.3定義的最小長度64位元組的乙太網幀。可能的原因是乙太網通訊衝突，數據不足，網卡錯誤或軟體錯誤。
