数据帧格式

2.2.2　数据帧格式

数据帧是以太网在M AC层的基本传输单位。由于历史发展的原因，实际的以太网数据帧格式或者说封装格式有多种，它们都相互兼容，分别是Ethernet_II格式、Raw Ethernet格式、802.3/802.2格式和SNAP格式等。

1．Ethernet-II格式

Ethernet-II格式是指以太网版本2.0的格式，与IEEE 802.3规范相互兼容，可直接用在TCP/IP网络中，具体格式如图2-4所示。

图2-4　以太网数据帧格式（Ethernet-II）

前导码由交替的1和0构成位序列，如果以10Mbps的速率传输，前导数据会形成一个频率为5MHz的位流，使接收端可以据此同步到来的位流。

帧首定界符表明数据信息的开始，是一个10101011的二进制序列。

目的地址，即接收站点的地址，共有48位。当接收方的M AC接收到数据帧时，判断此字段数据是否与自己的站点地址一致，来决定是否应该接收。目的地址的类型有三种：

①单站地址，即源站发送的数据帧只有一个目的站点；

②组地址，如果目的地址段的第一位是1，则表明数据帧有多个目的站点；

③广播地址，如果目的地址段的所有位都为1，则表明源站发送的数据帧向网段内所有站点广播。

（4）源地址，即发送数据帧站点的地址，共48位。

（5）FCS是整个数据帧的循环冗余校验码（CRC）。数据帧的范围包括目的地址、源地址、类型、数据。它处在帧尾，共占32位。接收站从DA开始边接收边逐位进行CRC检验。最后接收站形成的检验和若与帧的检验码相同，则表示总线上传输的帧未被破坏；反之，接收站认为帧已被破坏，并可通过一定的机制要求发送站重发该帧。

（6）类型域占2个字节，说明使用以太网的高层所使用的协议，例如可能是IP协议，也可能是NOVELL的IPX协议。其他的以太网格式在此域上有不同的定义。

（7）数据域的长度在46字节至1500字节之间，用于传输高层协议的数据分组。46字节保证了最小帧长度要求，能够使总线上所有的站点都能检测到该帧不是碎片。如果高层协议的分组小于46个字节，则由媒体接入控制层填充该域到46字节最小帧长度。

2．IEEE 802.3/802.2格式

严格地讲，这种封装格式应称为不带有子网访问协议（SNAP）的802.3/802.2格式，如图2-5所示。

图2-5　802.3/802.2数据帧格式

由于高层协议采用逻辑链路控制子层，即IEEE 802.2标准，因此在IEEE 802.3的帧格式中由LLC协议数据单元（LLC-PDU）取代以太网帧格式的DATA段。在以太网的DATA段中直接放置网络层的协议数据。

在IEEE 802.3帧格式中另一不同处是长度字段（L）取代了以太网帧格式中的类型字段。L表示了LLC-PDU的字节数，它的取值范围也在46～1500字节内。如果LLC-PDU的长度小于46字节，则发送站点也要自动填充代码。LLC-PDU中的某些字段用来说明携带的网络层的数据类型。

为了使以太网和IEEE 802.3两种帧能兼容，即接收站能识别这两种帧，使得在同一个网上的站能正常发送和接收帧，需要一个能够处理类型和长度的机制。解决的办法是：当长度字段位置上的值大于最大帧长度（即1 518字节）时，就认为该帧为以太网帧，应该按以太网帧结构来处理，该段表示为类型段，该段的值仅用来说明后继的DATA是何种网络层协议的分组；反之则认为该帧是IEEE 802.3帧结构，应该按IEEE 802.3帧结构来处理。实际的做法是取0600H（十进制1 536）作为界限，大于或等于0600H，认为是以太网帧，此段按类型段处理，例IP分组为0800。否则，认为是IEEE 802.3帧，该段为长度值。

两种帧结构另外的区别是：以太网帧的DA段上的最高位有特定的意义，用来区分是单址还是多址。而IEEE 802.3帧除了最高位外还定义了次高位，次高位为“0”表示全局管理地址，为“1”表示局部管理地址。一般来说地址总是全局管理，因此该位总设置为“0”。对于广播地址来说，两种帧结构中DA的次高位均设置为“1”。