802.3 ethernet ii_路由器芯片性能排行「建议收藏」

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1.前言

 Ethernet 和 802.3 并不是一回事，虽然我们经常混用这两个术语

2.历史上以太网帧格式

2.1 Ethernet V1

这是最原始的一种格式，是由Xerox PARC提出的3Mbps CSMA/CD以太网标准的封装格式，后来在1980年由DEC，Intel和Xerox标准化形成Ethernet V1标准

2.2 Ethernet V2(ARPA)

• Ethernet V2帧头结构

这是最常见的一种以太网帧格式，也是今天以太网的事实标准，由DEC，Intel和Xerox在1982年公布其标准，

主要更改了Ethernet V1的电气特性和物理接口，在帧格式上并无变化；

Ethernet V2出现后迅速取代Ethernet V1成为以太网事实标准；

Ethernet V2帧头结构为6bytes的源地址+6bytes的目标地址+2Bytes的协议类型字段+数据

• 常见协议类型

0800 IP 
0806 ARP 
8137 Novell IPX 
809b Apple Talk 
如果协议类型字段取值为0000-05dc(十进制的0-1500)，则该帧就不是Ethernet V2(ARPA)类型了，而是下面讲到的三种802.3帧类型之一；

Ethernet可以支持TCP/IP，Novell IPX/SPX，Apple Talk Phase I等协议；

RFC 894定义了IP报文在Ethernet V2上的封装格式； 

• Ethernet_II中所包含的字段

（1）前导字符

在每种格式的以太网帧的开始处都有64比特（8字节）的前导字符，如图所示。其中，前7个字节称为前同步码（Preamble），内容是16进制数0xAA，最后1字节为帧起始标志符0xAB，它标识着以太网帧的开始。

前导字符的作用是使接收节点进行同步并做好接收数据帧的准备

（2）PR

同步位，用于收发双方的时钟同步，同时也指明了传输的速率（10M和100M的时钟频率不一样，所以100M网卡可以兼容10M网卡），是56位的二进制数101010101010…..

（3）SD:

分隔位,表示下面跟着的是真正的数据,而不是同步时钟,为8位的10101011,跟同步位不同的是最后2位是11而不是10. 
（4）DA

目的地址,以太网的地址为48位(6个字节)二进制地址,表明该帧传输给哪个网卡.如果为FFFFFFFFFFFF,则是广播地址,广播地址的数据可以被任何网卡接收到. 
（5）SA

源地址,48位,表明该帧的数据是哪个网卡发的,即发送端的网卡地址,同样是6个字节. 
（6）TYPE

类型字段，表明该帧的数据是什么类型的数据，不同的协议的类型字段不同。

如：0800H 表示数据为IP包，0806H 表示数据为ARP包，814CH是SNMP包,8137H为IPX/SPX包，（小于0600H的值是用于IEEE802的，表示数据包的长度。） 
（7）DATA

数据段 ，该段数据不能超过1500字节。因为以太网规定整个传输包的最大长度不能超过1514字节。（14字节为DA，SA，TYPE） 
（8）PAD

填充位。由于以太网帧传输的数据包最小不能小于60字节, 除去（DA，SA，TYPE 14字节），还必须传输46字节的数据，当数据段的数据不足46字节时，后面补000000…..(当然也可以补其它值) 
（9）FCS

32位数据校验位.为32位的CRC校验,该校验由网卡自动计算,自动生成,自动校验,自动在数据段后面填入.对于数据的校验算法,我们无需了解. 
注：

[1]事实上,PR,SD,PAD,FCS这几个数据段我们不用理它 ,它是由网卡自动产生的,我们要理的是DA,SA,TYPE,DATA四个段的内容. 
[2]所有数据位的传输由低位开始(但传输的位流是用曼彻斯特编码的) 
[3]以太网的冲突退避算法就不介绍了,它是由硬件自动执行的. 
[4]DA+SA+TYPE+DATA+PAD最小为60字节,最大为1514字节. 
[5]以太网卡可以接收三种地址的数据,一个是广播地位,一个是多播地址(我们用不上),一个是它自已的地址.但网卡也可以设置为接收任何数据包(用于网络分析和监控). 
[6]任何两个网卡的物理地址都是不一样的,是世界上唯一的,网卡地址由专门机构分配.不同厂家使用不同地址段,同一厂家的任何两个网卡的地址也是唯一的.

[7]根据网卡的地址段(网卡地址的前三个字节),可以知道网卡的生产厂家.有些网卡的地址也可以由用户去设定,但一般不需要. 
[8]Ethernet_II的主要特点是通过类型域标识了封装在帧里的数据包所采用的协议，类型域是一个有效的指针，通过它，数据链路层就可以承载多个上层（网络层）协议。

但是，Ethernet_II的缺点是没有标识帧长度的字段。 

2.3 RAW 802.3：（NOVELL Ethernet 802.3） 

这是1983年Novell发布其划时代的Netware/86网络套件时采用的私有以太网帧格式，该格式以当时尚未正式发布的802.3标准为基础；

但是当两年以后IEEE正式发布802.3标准时情况发生了变化—IEEE在802.3帧头中又加入了802.2 LLC(Logical Link Control)头，这使得Novell的RAW 802.3格式跟正式的IEEE 802.3标准互不兼容；

可以看到在Novell的RAW 802.3帧结构中并没有标志协议类型的字段，而只有Length 字段(2bytes,取值为0000-05dc，即十进制的0-1500)，因为RAW 802.3帧只支持IPX/SPX一种协议； 

原始的802.3帧是早期的Novell NetWare网络的默认封装。它使用802.3的帧类型，但没有LLC域。同Ethernet_II的区别：将类型域改为长度域，其取值范围为：46-1500。

解决了原先存在的问题。但是由于缺省了类型域，因此不能区分不同的上层协议。 接下来的2个字节是固定不变的16进制数0xFFFF，它标识此帧为Novell以太类型数据帧。

2.4.IEEE 802.3/802.2 LLC

• IEEE 802.3/802.2 LLC帧格式

这是IEEE 正式的802.3标准，它由Ethernet V2发展而来。它将Ethernet V2帧头的协议类型字段替换为帧长度字段(取值为0000-05dc;十进制的1500 )；

并加入802.2 LLC头用以标志上层协议，LLC头中包含DSAP，SSAP以及Crontrol字段； 

• 802.2SAP

为了区别802.3数据帧中所封装的数据类型， IEEE引入了802.2SAP和SNAP的标准。它们工作在数据链路层的LLC（逻辑链路控制）子层。

通过在802.3帧的数据字段中划分出被称为服务访问点（SAP）的新区域来解决识别上层协议的问题，这就是802.2SAP。

• LLC标准

LLC标准包括两个服务访问点，源服务访问点（SSAP）和目标服务访问点（DSAP）。每个SAP只有1字节长，而其中仅保留了6比特用于标识上层协议，所能标识的协议数有限。

因此，又开发出另外一种解决方案，在802.2SAP的基础上又新添加了一个2字节长的类型域（同时将SAP的值置为AA），使其可以标识更多的上层协议类型，这就是802.2SNAP。

• 常见SAP值

0：Null LSAP[IEEE] 
4：SNA Path Control[IEEE] 
6：DOD IP[79,JBP] 
AA：SNAP[IEEE] 
FE：ISO DIS 8473[52,JXJ] 
FF：Global DSAP[IEEE] 

• Ethernet 802.3 SAP帧

在Ethernet 802.3 SAP帧中，将原Ethernet 802.3 raw帧中2个字节的0xFFFF变为各1个字节的DSAP和SSAP，同时增加了1个字节的”控制”字段，构成了802.2逻辑链路控制（LLC）的首部。

LLC提供了无连接（LLC类型1）和面向连接（LLC类型2）的网络服务。LLC1是应用于以太网中，而LLC2应用在IBM SNA网络环境中。

2.5.IEEE 802.3/802.2 SNAP

• IEEE 802.3/802.2 SNAP帧格式

这是IEEE为保证在 802.2 LLC上支持更多的上层协议同时更好的支持IP协议而发布的标准

与802.3/802.2 LLC一样，802.3/802.2 SNAP也带有LLC头，但是扩展了LLC属性，新添加了一个2Bytes的协议类型域（同时将SAP的值置为AA），从而使其可以标识更多的上层协议类型；

另外添加了一个3Bytes的OUI字段用于代表不同的组织，RFC 1042定义了IP报文在802.2网络中的封装方法和ARP协议在802.2 SNAP中的实现； 
 

今天的实际环境中大多数 TCP/IP设备都使用Ethernet V2格式的帧。

这是因为第一种大规模使用的TCP/IP系统(4.2/3 BSD UNIX)的出现时间介于RFC 894和RFC 1042之间，它为了避免不能和别的主机互操作的风险而采用了RFC 894的实现；

也由于大家都抱着这种想法，所以802. 3标准并没有如预期那样得到普及； 

CISCO设备的Ethernet Interface默认封装格式是ARPA(Ethernet V2) 

3.不同厂商对这几种帧格式通常有不同的叫法

比如：

Frame Type———————————-Novell/ —————————-Cisco 
Ethernet Version 2 ： ———————–Ethernet_II/— —————–arpa 
802.3—————————————— Raw ： Ethernet_802.3/ novell_ether 
IEEE 802.3/802.2 ： ————————-Ethernet_802.2/——– ——– sap 
IEEE 802.3/802.2 SNAP ： ——————ETHERNET_SNAP/————– snap

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