以太网帧格式

IEEE 802.3 标准定义了所有 MAC 实现所需的基本帧格式。然而，协议的核心功能正在通过几种可选形式进行扩展。

物理层操作的前导码和 SFD 标志着以太网帧的开始。在包含源和目标 MAC 地址的以太网头部之后是数据包的有效载荷。用于查找错误的最后一个字段是 CRC。现在让我们检查一下基本帧格式的每个部分。

1. 前导码 (PREAMBLE) - 以太网帧以 7 字节的序列开始。这是一个交替的 0 和 1 的序列，表示帧的开始并允许发送器和接收器之间的位同步。PRE (Preamble) 最初是为了适应信号延迟导致的少量比特丢失而开发的。然而，当今高速以太网中的帧比特在不需要前导码的情况下也得到了保护。
   PRE (Preamble) 在实际帧开始之前，会通知接收方即将开始一个帧，并允许接收方锁定数据流。
2. 帧起始定界符 (SFD) - 这个 1 字节的字段始终设置为 **10101011**。SFD 指示下一个比特集将开始帧，即目标地址。由于 SFD 有时被视为 PRE 的一部分，因此前导码通常被称为 8 字节。SFD 通知站点或站点，同步现在不可能。
3. 目标地址 (Destination Address) - 这个 6 字节的元素包含数据旨在接收的设备的 MAC 地址。
4. 源地址 (Source Address) - 这个 6 字节的元素包含源机器的 MAC 地址。由于源地址始终是唯一地址 (Unicast)，因此 0 始终是第一个字节的最低有效位。
5. 长度 (Length) - 一个称为长度的 2 字节字段表示整个以太网帧的大小。由于以太网的一些固有限制，此 16 位字段可以存储从 0 到 65534 的长度值，但不允许长度值大于 1500。
6. 数据 (Data) - 此区域，有时称为有效载荷 (Payload)，是放置实际数据的地方。如果通过以太网使用 Internet Protocol，IP 头部和数据都将放置在此处。最长的数据可能是 1500 字节。如果数据长度小于最小长度（46 字节），则会附加填充的 0 以弥补差额。
7. 循环冗余校验 (CRC) - CRC 是一个 4 字节的字段。此字段中的数据是使用目标地址、源地址、长度和数据字段创建的 32 位哈希码。如果目标计算的校验和与提供的校验和值不同，则数据会损坏。

注意 - 以太网 IEEE 802.3 帧的大小范围为 64 到 1518 字节，包括数据长度（46 到 1500 字节）。

扩展以太网帧（以太网 II 帧）的完整图示

下面提供了 IEEE 802.3 基本帧格式的详细解释。让我们看一下扩展以太网帧头，它允许有效载荷超过 1500 字节。

DA [目标 MAC 地址]: 6 字节

SA [源 MAC 地址]: 6 字节

Type [0x8870 (Ethertype)]: 2 字节

DSAP [802.2 目标服务访问点]: 1 字节

SSAP [802.2 源服务访问点]: 1 字节

Ctrl [802.2 控制字段]: 1 字节

Data [协议数据]: > 46 字节

FCS [帧校验和]: 4 字节

尽管以太网 II 帧缺少长度字段，但网络接口知道帧的长度，因为它接收了该帧。

使用以太网的优点

1. 易于实现
2. 易于维护
3. 成本较低

以太网的缺点

1. 它不能应用于实时情况。实时应用程序需要数据在特定时间范围内交付。由于碰撞的可能性很高，以太网不可靠。由于碰撞次数的增加，数据可能延迟才能到达其目的地。
2. 需要交互的应用无法使用它。即使是极小量的数据也必须交付给诸如聊天之类的交互式应用程序。以太网要求的最小数据长度为 46 字节。
3. 它与客户端-服务器应用程序不兼容。使用客户端-服务器体系结构的应用程序要求服务器优先于客户端。以太网中无法设置优先级。