以太幀格式，在以太網(wǎng)中有兩種數(shù)據(jù)幀封裝格式，分別是IEEE 802.3和Ethernet II(以太網(wǎng)二型)。

以太網(wǎng)物理層規(guī)范如圖1所示，該圖展示了IEEE 802.3中定義的以太網(wǎng)物理層規(guī)范。

圖1 以太網(wǎng)物理層規(guī)范

兩種以太網(wǎng)數(shù)據(jù)封裝結(jié)構(gòu)如圖2所示，該圖描述了IEEE 802.3和Ethernet II(以太網(wǎng)二型)兩種協(xié)議的封裝結(jié)構(gòu)。

圖2 兩種以太網(wǎng)數(shù)據(jù)封裝結(jié)構(gòu)

通過(guò)觀察可以發(fā)現(xiàn)，Ethernet II和IEEE 802.3數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)很類似，無(wú)論Ethernet II還是IEEE 802.3，數(shù)據(jù)幀的封裝長(zhǎng)度都是一樣的，幀頭為14字節(jié)，幀尾(FCS)為4字節(jié)，共計(jì)18字節(jié)，但是它們也有一些具體的區(qū)別，具體分析如下。Ethernet II數(shù)據(jù)幀封裝如圖3所示。

圖3 Ethernet II數(shù)據(jù)幀封裝?

1、以太網(wǎng)二型(Ethernet II)數(shù)據(jù)幀格式

① 前導(dǎo)碼：長(zhǎng)度為8字節(jié)，為交替的0和1，在每個(gè)分組的開(kāi)頭提供5 MHz的時(shí)鐘信號(hào)，讓接收設(shè)備能夠跟蹤到來(lái)的比特流。

② 目的地址：長(zhǎng)度為6字節(jié)，是接收者的MAC地址，標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)幀的接收者。目的地址類型可以是單播MAC地址、組播MAC地址或者廣播MAC地址，不同類型的MAC地址對(duì)應(yīng)的接收者不同。

單播MAC地址是一對(duì)一的通信，只有真正的接收者才能接收數(shù)據(jù)幀;組播MAC地址是一對(duì)多的通信，接收者需要先加入對(duì)應(yīng)的組播組才會(huì)接收數(shù)據(jù)幀，非組播組成員不會(huì)接收;廣播MAC地址也是一對(duì)多的通信，和組播MAC地址的區(qū)別在于廣播MAC地址是針對(duì)所有設(shè)備的，同一廣播域中的所有設(shè)備都能接收數(shù)據(jù)幀。

③ 源地址：長(zhǎng)度為6字節(jié)，是發(fā)送者的MAC地址，標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)幀的發(fā)送者，源地址類型只能使用單播MAC地址，不能使用組播或廣播地址。

④ 類型：長(zhǎng)度為2字節(jié)，用于標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)層封裝協(xié)議。常見(jiàn)的以太類型有：0x0800，代表IPv4;0x86DD，代表IPv6;0x0806，代表ARP;0x8100，代表IEEE 802.1q;等等。

⑤ 數(shù)據(jù)：長(zhǎng)度為46～1500字節(jié)，是網(wǎng)絡(luò)層可以填充的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。

⑥ FCS：Frame Check Sequence，幀校驗(yàn)序列，長(zhǎng)度為4字節(jié)。FCS字段用于存儲(chǔ)CRC(Cyclic Redundancy Check，循環(huán)冗余校驗(yàn))結(jié)果。接收者收到數(shù)據(jù)幀后會(huì)首先對(duì)數(shù)據(jù)幀頭進(jìn)行CRC校驗(yàn)，將校驗(yàn)結(jié)果和FCS中的內(nèi)容進(jìn)行對(duì)比，如果一致則接收數(shù)據(jù)幀，如果不一致則丟棄數(shù)據(jù)幀。

在采用Wireshark 抓包時(shí)看不到前導(dǎo)碼和FCS(幀尾)，這是由于網(wǎng)卡收到數(shù)據(jù)包后會(huì)先去掉前導(dǎo)碼并對(duì)數(shù)據(jù)幀頭進(jìn)行CRC校驗(yàn)，只有校驗(yàn)正確才會(huì)將數(shù)據(jù)幀交給上層應(yīng)用處理，之前的校驗(yàn)步驟都是由網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)完成的，所以當(dāng)采用Wireshark 抓包時(shí)是看不到前導(dǎo)碼和FCS(幀尾)的。一般情況下，以太網(wǎng)二型數(shù)據(jù)幀承載業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

2.IEEE 802.3數(shù)據(jù)幀格式

IEEE 802.3的數(shù)據(jù)幀格式和Ethernet II的數(shù)據(jù)幀格式類似，具體說(shuō)明如下。

① 前導(dǎo)碼：長(zhǎng)度為7字節(jié)，為交替的0和1，在每個(gè)分組的開(kāi)頭提供5 MHz的時(shí)鐘信號(hào)，讓接收設(shè)備能夠跟蹤到來(lái)的比特流。

② 幀起始位置分隔符(SOF)：長(zhǎng)度為1字節(jié)，其值為10101011，其中最后的兩個(gè)1讓接收者能夠識(shí)別中間0和1交替模式，從而同步并檢測(cè)到數(shù)據(jù)開(kāi)頭。

③ 目的地址：長(zhǎng)度為6字節(jié)，是接收者的MAC地址，標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)幀的接收者。作用和以太網(wǎng)二型數(shù)據(jù)幀中的目的MAC地址相同。

④ 源地址：長(zhǎng)度為6字節(jié)，是發(fā)送者的MAC地址，作用和以太網(wǎng)二型數(shù)據(jù)幀中的源MAC地址相同。

⑤ 長(zhǎng)度：長(zhǎng)度為2字節(jié)，標(biāo)識(shí)IEEE 802.3數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度。

⑥ IEEE 802.2報(bào)頭和數(shù)據(jù)：長(zhǎng)度為46～1500字節(jié)，是IEEE 802.2報(bào)頭和網(wǎng)絡(luò)層可以填充的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。

⑦ FCS：Frame Check Sequence，幀校驗(yàn)序列，長(zhǎng)度為4字節(jié)。FCS字段用于存儲(chǔ)CRC(Cyclic Redundancy Check，循環(huán)冗余校驗(yàn))的結(jié)果。接收者收到數(shù)據(jù)幀后會(huì)首先對(duì)數(shù)據(jù)幀頭進(jìn)行CRC校驗(yàn)，將校驗(yàn)結(jié)果與FCS中的內(nèi)容進(jìn)行對(duì)比，如果一致則接收數(shù)據(jù)幀，如果不一致則丟棄數(shù)據(jù)幀。

介紹完IEEE 802.3的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)，大家會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題，在IEEE 802.3的頭部中并沒(méi)有“以太網(wǎng)類型”字段，那么它是怎么來(lái)標(biāo)識(shí)上層協(xié)議封裝的呢?實(shí)際上，IEEE802.3是通過(guò)攜帶IEEE 802.2的報(bào)頭來(lái)標(biāo)識(shí)上層協(xié)議封裝的。

如圖4所示描述了IEEE 802.2封裝結(jié)構(gòu)。

圖4 IEEE 802.2封裝結(jié)構(gòu)

由圖4可知，從DSAP開(kāi)始到Protocol ID結(jié)束是IEEE 802.2的封裝結(jié)構(gòu)，IEEE802.2的封裝分為兩部分，分別是IEEE 802.2 LLC(Logical Link Control，邏輯鏈路控制)頭部和SNAP(Subnetwork Access Protocol，子網(wǎng)訪問(wèn)協(xié)議)擴(kuò)展。

① IEEE 802.2 LLC Header(IEEE 802.2 LLC頭部)長(zhǎng)度為3字節(jié)，具體說(shuō)明如下。

●DSAP(Destination Service Access Point，目的服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn))：1字節(jié)，標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)接收者的網(wǎng)絡(luò)層邏輯地址(封裝協(xié)議);

●SSAP(Source Service Access Point，源服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn))：1字節(jié)，標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送者的網(wǎng)絡(luò)層邏輯地址(封裝協(xié)議);

●Control(控制字段)：1或2字節(jié)，用于標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)格式，共有以下3種類型。

◆ U-fromat(Unnumbered format)PDU(無(wú)編號(hào)格式PDU)：使用1字節(jié)的控制字段，標(biāo)識(shí)用戶無(wú)連接服務(wù)的IEEE 802.2無(wú)編號(hào)數(shù)據(jù)格式，通常數(shù)據(jù)格式被設(shè)置為U-format;

◆ I-format(Information transfer format)PDU(信息傳輸格式PDU)：使用2字節(jié)的控制字段填充序列號(hào)，標(biāo)識(shí)面向連接的數(shù)據(jù)格式。

◆ S-format(Supervisory format)PDU(管理格式PDU)：使用2字節(jié)的控制字段，標(biāo)識(shí)在LLC中采用的管理數(shù)據(jù)格式。

② SNAP Extension(SNAP擴(kuò)展)長(zhǎng)度為5字節(jié)，由OUI和Type兩部分組成。

●OUI(Organizationally Unique Identifier，組織唯一標(biāo)識(shí)符，又稱廠商唯一代碼)：通常等于 MAC地址的前3字節(jié)，標(biāo)識(shí)網(wǎng)卡廠商。

●Protocol ID(Ethernet Type)：標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)層封裝協(xié)議，作用和以太網(wǎng)類型字段相同。

在IEEE 802.2的LLC頭部中已經(jīng)可以通過(guò)DSAP和SSAP標(biāo)識(shí)上層的封裝協(xié)議，那為什么還需要SNAP擴(kuò)展呢?這是因?yàn)長(zhǎng)LC的SSAP字段只有1字節(jié)，只能標(biāo)識(shí)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，像一些私有協(xié)議是無(wú)法標(biāo)識(shí)的，這就需要通過(guò)SNAP擴(kuò)展中的OUI和Protocol ID字段來(lái)標(biāo)識(shí)廠商和上層協(xié)議。

SNAP擴(kuò)展頭部是可選的，只有在封裝非標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議時(shí)才需要SNAP擴(kuò)展頭部。IEEE 802.2封裝PVST+協(xié)議報(bào)文結(jié)構(gòu)如圖5所示，該圖顯示了思科私有協(xié)議PVST+的報(bào)文封裝，IEEE 802.2通過(guò)攜帶SNAP擴(kuò)展頭部來(lái)標(biāo)識(shí)PVST+私有協(xié)議。

一般情況下，IEEE 802.3的幀承載二層協(xié)議數(shù)據(jù)。

圖5 IEEE 802.2封裝PVST+協(xié)議報(bào)文結(jié)構(gòu)