以太网帧结构

前言
网络中传输数据时需要定义并遵从一些标准，以太网是根据IEEE802.3标准来管理和控制数据帧的。了解IEEE802.3标准是充分理解以太网中链路层通信的基础

所以说。。。这看不懂的前言有个啥用呢？
凭什么以太网就根据IEEE802.3标准来管理和控制数据帧？
怎么管理和控制数据帧？
我不能自己制定自己的标准？

一、网络通信协议

20世纪60年代以来，网络发展迅速，各个厂商和标准组织为了在数据通信网络领域当老大，自然开始推出自己的标准，厂商又根据不同标准生产出不同硬件和软件：IBM的SNA协议，Novell的IPX/SPX协议，以及OSI参考模型和TCP/IP模型。

IEEE 802.3是工作组和工作组制定的电气和电子工程师协会 （IEEE）标准的集合，该工作组定义了有线以太网的物理层和数据链路层的 介质访问控制（MAC）。

主要内容为：
MAC子层的数据封装所包括的主要内容有：数据封装分为发送数据封装和接收数据封装两部分，包括成帧、编制和差错检测等功能。数据封装的过程：当LLC子层请求发送数据帧时，发送数据封装部分开始按MAC子层的帧格式组帧：
（1）将一个前导码P和一个帧起始定界符SFD附加到帧头部分；
（2）填上目的地址、源地址、计算出LLC数据帧的字节数并填入长度字段LEN；
（3）必要时将填充字符PAD附加到LLC数据帧后；
（4）求出CRC校验码附加到帧校验码序列FCS中；
（5）将完成封装后的MAC帧递交MAC子层的发送介质访问管理部分以供发送； 接收数据解封部分主要用于校验帧的目的地址字段，以确定本站是否应该接受该帧，如地址符合，则将其送到LLC子层，并进行差错校验。

由于TCP/IP 体系经常使用的局域网是 DIX Ethernet V2 而不是 802.3 标准中的几种局域网，因此现在 802 委员会制定的逻辑链路控制子层 LLC（即 802.2 标准）的作用已经不大了。

电气和电子工程师协会（IEEE，全称是Institute of Electrical and Electronics Engineers）是一个美国的电子技术与信息科学工程师的协会，是世界上最大的非营利性专业技术学会，其会员人数超过40万人，遍布160多个国家。IEEE致力于电气、电子、计算机工程和与科学有关的领域的开发和研究，在航空航天、信息技术、电力及消费性电子产品等领域已制定了900多个行业标准，现已发展成为具有较大影响力的国际学术组织。国内已有北京、上海、西安、武汉、郑州等地的55所高校成立IEEE学生分会。

所以就目前来说，使用的最多的是DIX Ethernet V2 标准，严格说来，“以太网”应当是指符合 DIX Ethernet V2 标准的局域网。D（EC）、I（ntel）、X（erox）合作提出的以太网规约DIX V1，是以太网的第一个标准，1982年又推出了第二版的DIX Ethernet V2。

DEC(美国数字设备公司):1958年初，即运出了第一批产品-数字实验室和数字系统组件
Intel:嘿嘿，这个就不用说了吧，虽然戏称为“牙膏厂”，但人家在微处理器领域地位没人敢否定吧。
Xerox(施乐):复印技术的发明公司
计算机设备生产公司+微处理器研发公司+复印技术发明公司，看起来要落实到实际，还得看生产商。

二、分层模型

1. 分层模型-OSI

国际标准化组织ISO于1984年提出OSI RM（开放式系统互联通信参考模型：Open System Interconnection Reference Model）

OSI参考模型优点：

1. 简化相关的网络操作

2. 提供了不同厂商之间的兼容性

3. 促进了标准化工作 （只是促进了标准化，细品）

4. 结构上进行了分层

5. 易于学习和操作 （层次明确，学习研究起来更加方便）

ISO负责当今世界上绝大部分领域（包括军工、石油、船舶等垄断行业）的标准化活动。ISO现有165个成员国（包括国家和地区）。ISO的最高权力机构是每年一次的“全体大会”，其日常办事机构是中央秘书处，设在瑞士日内瓦。中央秘书处现有170名职员，由秘书长领导。ISO的宗旨是“在世界上促进标准化及其相关活动的发展，以便于商品和服务的国际交换，在智力、科学、技术和经济领域开展合作。”ISO通过它的2856个技术结构开展技术活动，其中技术委员会（简称SC）共611个，工作组（WG）2022个，特别工作组38个。中国于1978年加入ISO，在2008年10月的第31届国际化标准组织大会上，中国正式成为ISO的常任理事国。

你要问为什么这么多标准组织？这个问题我也不清楚，度娘可能可以回答你，度娘不行问谷哥，再不行必应，应该能应你一声。

2. 分层模型-TCP/IP

OSI模型与TCP/IP模型对比如下：

三、帧格式

上文已经提到过两种标准帧格式：
IEEE802.3和DIX Ethernet V2

所以说，网络设备怎么区分两种帧…总不能两种帧到达网络设备时开口说话吧？看看下图，D.MAC（目的MAC）和S.MAC（源MAC）之后，不就是Type/Length吗，当网络设备一层一层拆这个帧的时候，拆到Type/Length时，他就看这个字段的大小，通过大小区分不同的数据帧。

• Type（类型）：IP(0x0800)、 ARP(0x0806)

• Length （长度）：Data字段包含的字节数

DIX Ethernet V2格式：

IEEE802.3格式：

看起来DIX Ethernet V2格式帧简洁不少，干脆直接，没那么多杂七杂八的字段。
诶？没人觉得为什么两个帧前面都要有D.MAC和S.MAC？
这MAC是个啥玩意儿？不要行不？
慢慢来，先百度看看怎么说的

MAC地址（英语：Media Access Control Address），直译为媒体存取控制位址，也称为局域网地址（LAN Address），MAC位址，以太网地址（Ethernet Address）或物理地址（Physical Address），它是一个用来确认网络设备位置的位址。在OSI模型中，第三层网络层负责IP地址，第二层数据链路层则负责MAC位址 。MAC地址用于在网络中唯一标示一个网卡，一台设备若有一或多个网卡，则每个网卡都需要并会有一个唯一的MAC地址 。

嗯，看起来像是个唯一识别码，俗套点说就是个 身份证号 吧，出厂就烧录到网卡上的识别码，那这是不是能理解为我想发个快递，除了要你的家庭住址，还得要个 手机号＋姓名 呢？哪天你搬家了，这快递最后你收到没我都不知道。
那这么说，这 快递 数据帧没有这MAC地址还真不行，那问题来了，我怎么知道你的MAC地址？ARP了解一下~~~

MAC地址由两部分组成，分别是供应商代码和序列号，前24位代表供应商代码，有IEEE管理和分配。剩下的24位序列号由厂商自己分配。（想要知道一个人身份证号，除了知道出生地址之外，还得知道出生年月日+随机码，前者是国家确定的，后者是由父母决定 懂的都懂）

四、数据帧发送与接收

1. 数据帧发送方式

• 单播：一对一发送 （MAC地址上的OUI第8个比特为0）

• 组播：分组发送 （MAC地址上的OUI第8个比特为1）

• 广播：发送到以太网上所有主机 （MAC地址为十六进制的FF:FF:FF:FF:FF:FF）

2. 数据帧发送与接收流程（Type为IP:0x0800）

主机检查帧头中的目的MAC地址，如果目的MAC不是本机MAC地址，也不是本机侦听的组播或广播MAC地址，则主机会丢弃收到的帧。如果目的MAC地址是本机MAC地址，则接收帧，检查帧校验序列（FCS）字段，并与本机计算的值比对来确定帧在传输过程中是否保持了完整性。如果检查通过，就会剥离帧头和帧尾，然后根据帧头中的Type字段来决定把数据发送到哪个上层协议进行后续处理。

帧校验序列(Frame Check Sequence)
判断过程如下：发送网卡利用多项式计算，称循环冗余校验（CRC),将计算结果写入FCS字段，接收方收到这个帧，对其做相同的CRC计算。如果计算结果与接收的FCS字段相同，则帧没有发生错误。如果不同，接收方就相信帧肯定发生了错误，并丢弃这个帧。

官方文档还是看着犯困，不如一张图来的舒服，自己整了张流程图：