Ethernet-frame

Een datapakket op een Ethernet-verbinding wordt een Ethernet-pakket, waarin een Ethernet-frame als lading vervoert.

Een Ethernet-frame wordt voorafgegaan door een preambule en startframebegrenzer, die zowel een deel van de laag 1 een Ethernet pakket zijn. Elk Ethernet-frame begint met een Ethernet-header, die bestemming en de bron MAC-adressen bevat als de eerste twee velden. Het middengedeelte van het frame payload data inclusief headers van andere protocollen uitgevoerd in het frame. Het frame eindigt met een frame controle sequentie, die een 32-bit cyclische redundantiecontrole gebruikt om in-transit beschadiging van data te detecteren.

Structuur

Een datapakket op de draad en het frame zijn lading uit binaire gegevens. Gegevens over Ethernet is het meest significante byte eerst uitgezonden. Binnen elk octet, maar de minst significante bit wordt eerst verzonden.

Onderstaande tabel toont de complete Ethernetframe als verzonden, de beladingsmaat tot de MTU van 1500 bytes. Sommige implementaties van Gigabit Ethernet ondersteunen grotere frames, bekend als jumbo frames.

De interne structuur van een Ethernet-frame wordt gespecificeerd in IEEE 802,3-2.012.

Preambule en startframebegrenzer

Een Ethernet-frame begint na een 7-octet aanhef en 1-octet startframebegrenzer, die beide deel uitmaken van het Ethernet-pakket omhult het frame. Vóór Fast Ethernet, de on-the-wire bitpatroon voor dit gedeelte van het frame 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101011. Aangezien octets minst significante bit eerst uitgezonden, de bijbehorende hexadecimale representatie 0x55 0x55 0x55 0x55 0x55 0x55 0x55 0xD5.

De SFD is een 8-bits waarde die het einde van de preambule, dat is het eerste veld van een Ethernet pakket, met vermelding van het begin van de Ethernet-frame. De SFD wordt onmiddellijk gevolgd door het betreffende MAC-adres, dat het eerste veld in een Ethernet-frame. SFD de waarde van 171, die eerst met minst significante bit wordt verzonden als 213.

De aanhef van een Ethernet-pakket bestaat uit een 56-bits patroon van afwisselend 1 en 0 bits, waarmee apparaten op het netwerk om een ​​binnenkomende lijst eenvoudig te detecteren. De KRB beoogt dit patroon te doorbreken en het signaal van de start van het werkelijke beeld.

Fysieke laag transceiver chips nodig de MAC aansluiten op het fysieke medium. De verbinding tussen de PHY en MAC onafhankelijk van het fysieke medium en gebruikt een bus van het mediumonafhankelijke interface familie.

Fast Ethernet transceiver chips gebruik maken van de MII bus, die een 4-bit brede bus, dus de aanhef is voorgesteld als 14 gevallen van 0x5, en startframebegrenzer is 0x5 0xD. Gigabit Ethernet transceiver chips gebruiken de GMII bus, dat is een 8-bits brede interface waardoor de opeenvolging zou zijn 0x55 0x55 0x55 0x55 0x55 0x55 0x55 0xD5.

Header

De header voorzien bestemming en de bron MAC-adressen, het veld Ethertype en eventueel een IEEE 802.1Q tag.

Het veld Ethertype twee bytes lang en kan worden gebruikt voor twee verschillende doeleinden. Waarden van 1500 en hierna betekenen dat deze wordt gebruikt om de grootte van de payload in bytes geven, terwijl waarden van 1536 en hoger geven aan dat het wordt gebruikt als een Ethertype, om aan te geven welk protocol wordt ingekapseld in de payload van het frame. Bij gebruik als Ethertype, wordt de lengte van het frame bepaald door de plaats van de interpacket gap en geldig Frame Check sequentie.

De IEEE 802.1Q tag, indien aanwezig, is een vier-octet veld dat Virtual LAN-lidmaatschap en IEEE 802.1p prioriteit geeft.

Payload

De minimale laadvermogen is 42 octetten wanneer een 802.1Q tag aanwezig is en 46 octetten bij afwezigheid. Het maximale laadvermogen is 1500 bytes. Niet-standaard jumbo frames zorgen voor grotere maximale laadvermogen grootte.

Frame check opeenvolging

Het frame check volgorde is een 4-octet cyclische redundantiecontrole die detectie van beschadigde gegevens mogelijk maakt binnen het gehele frame. Het uitvoeren van de FCS-algoritme over de ontvangen frame gegevens inclusief de FCS zal altijd leiden tot het magische getal of CRC32 residu 0xC704DD7B wanneer gegevens correct is verzonden. Dit maakt het mogelijk voor het ontvangen van een frame en valideren van de FCS zonder te weten waar het gebied FCS daadwerkelijk begint.

Einde van het frame

Het einde van een kader wordt gewoonlijk aangeduid eind gegevensstroom in de fysieke laag of door het verlies van het draagsignaal; Een voorbeeld is 10Base-T, waarbij het ontvangstation het einde van een verzonden frame verlies van de drager detecteert. Sommige fysieke lagen gebruiken een expliciete einde van data of einde van stroom symbool of volgorde om dubbelzinnigheid te vermijden; Een voorbeeld is Gigabit Ethernet met 8b / 10b coderingstechniek die speciale symbolen die voor en na een frame verzonden worden overgedragen gebruikt.

Interpacket gap

Interpacket kloof is inactiviteit tussen pakketten. Nadat een pakket is verzonden, zijn zenders verplicht om een ​​minimum van 96 bits van inactieve lijn staat overdragen voordat het verzenden van het volgende pakket.

Ethernet frametypen

Er zijn verschillende soorten Ethernet frames:

  • Ethernet II lijst of Ethernet versie 2 of DIX kader is het meest voorkomende type in gebruik zijn, zoals vaak wordt direct gebruikt door de Internet Protocol.
  • Novell ruwe IEEE 802.3 niet-standaard variant kader
  • IEEE 802.2 Logical Link Control kader
  • IEEE 802.2 Subnetwork Access Protocol kader

De verschillende frametypen hebben verschillende formaten en MTU waarden, maar naast elkaar kunnen bestaan ​​op dezelfde fysieke medium. Differentiatie tussen frametypes is mogelijk op basis van de tabel rechts.

Bovendien alle vier Ethernet frames types kan eventueel een IEEE 802.1Q tag te bepalen welke VLAN het behoort en de prioriteit. Deze inkapseling wordt gedefinieerd in de IEEE 802.3ac specificatie en verhoogt de maximale frame 4 octetten.

De IEEE 802.1Q tag, indien aanwezig, is geplaatst tussen de Source Address en de Ethertype of lengte velden. De eerste twee bytes van de tag zijn de Tag Protocol Identifier waarde van 0x8100. Deze bevindt zich op dezelfde plaats als het veld Ethertype / lengte in untagged frames, dus een Ethertype waarde van 0x8100 betekent dat het frame is gecodeerd, en de ware Ethertype / lengte bevindt zich na de Q-tag. De TPID wordt gevolgd door twee octetten met de Tag Control Information (de IEEE 802.1p prioriteit en VLAN id). De Q-tag wordt gevolgd door de rest van het frame, via een van de hierboven beschreven types.

Ethernet II

Ethernet II framing, definieert het Ethertype veld twee-octet in een Ethernet-frame, voorafgegaan door bestemming en de bron MAC-adressen, die een bovenste laag protocol inkapselen van het frame gegevens identificeert. Bijvoorbeeld, een Ethertype waarde 0x0800 signalen dat het frame bevat een IPv4-datagram. Ook een Ethertype van 0x0806 geeft een ARP frame, 0x8100 duidt op een IEEE 802.1Q frame en 0x86DD duidt op een IPv6-frame.

Aangezien dit de industrie ontwikkelde standaard ging door een formele IEEE normalisatieproces, werd het veld Ethertype veranderd tot een lengte veld in de nieuwe 802.3 norm. Aangezien de ontvanger moet nog weten hoe het frame te interpreteren, de vereiste norm IEEE 802.2 header om de lengte te volgen en geef het type. Vele jaren later, de 802.3x-1997 norm, en latere versies van de 802.3 norm, formeel goedgekeurd van beide typen van framing. In de praktijk beide formaten worden veel gebruikt met originele Ethernet bepalen van de meest voorkomende ethernet lokale netwerken, wegens zijn eenvoud en lagere overheadkosten.

Om enige frames toe via Ethernet v2 framing en enkele met de originele versie van 802,3 framing worden gebruikt op dezelfde Ethernetsegment moeten Ethertype waarden hoger dan of gelijk aan 1536 is de waarde werd gekozen omdat de maximale lengte van de payload veld van een Ethernet 802.3 frame 1500 bytes. Dus als de waarde van het veld groter is dan of gelijk aan 1536, moet het frame een Ethernet v2 kader zijn, waarbij dit gebied als een veldtype. Als het minder is dan of gelijk aan 1500, moet het een IEEE 802,3 kader zijn met dit gebied zijn een lengteveld. Waarden tussen 1500 en 1536, exclusief zijn gedefinieerd. Dit verdrag maakt het mogelijk software te bepalen of een frame is een Ethernet II frame of een IEEE 802.3 frame, waardoor het naast elkaar bestaan ​​van beide standaarden op dezelfde fysieke medium.

Novell ruwe IEEE 802.3

Novell "raw" 802,3 kaderformaat was gebaseerd op vroege IEEE 802.3 werk. Novell gebruikte dit als een startpunt om de eerste uitvoering van haar eigen IPX Network Protocol over Ethernet maken. Ze hadden geen LLC header niet gebruiken, maar begon het IPX-pakket direct na het veld lengte. Dit voldoet niet aan de IEEE 802.3-standaard, maar aangezien IPX altijd FF in de eerste twee octetten, dit in de praktijk meestal bestaat naast op de draad met andere Ethernet-implementaties, met de opmerkelijke uitzondering van enkele vroege vormen van DECnet die raakte in de war door deze .

Novell NetWare gebruikt dit type frame verzuim is tot het midden van de jaren negentig, en aangezien NetWare was toen zeer wijdverspreid, terwijl IP niet was, op een bepaald punt in de tijd de meeste van de wereld Ethernet verkeer liep over "raw" 802,3 dragen IPX. Sinds NetWare 4.10, NetWare nu standaard IEEE 802.2 met LLC bij het gebruik van IPX.

IEEE 802.2 LLC

Sommige protocollen, die zijn ontworpen voor het OSI stack, werken rechtstreeks op IEEE 802.2 LLC inkapseling, die zowel verbindinggerichte en verbindingsloze netwerkdiensten levert.

IEEE 802.2 LLC inkapseling is niet op grote schaal gebruikt over gemeenschappelijke netwerken op dit moment, met uitzondering van de grote zakelijke NetWare-installaties die nog niet zijn gemigreerd naar NetWare over IP. In het verleden zijn veel bedrijfsnetwerken gebruikt IEEE 802.2 transparante vertalen bruggen tussen Ethernet en Token Ring of FDDI-netwerken ondersteunen.

Er bestaat een Internet standaard voor het inkapselen van IPv4-verkeer in IEEE 802.2 LLC SAP / SNAP frames. Het is bijna nooit toegepast op Ethernet, hoewel het gebruikt op FDDI, Token Ring, IEEE 802.11 en andere IEEE 802 LANs. IP verkeer kan niet worden ingekapseld in IEEE 802.2 LLC frames zonder SNAP omdat, hoewel er een LLC SAP protocoltype voor IP, is er geen dergelijk voor ARP, die nodig is voor de werking van elke middelgrote tot grote netwerk. IPv6 kan ook worden verzonden over Ethernet met behulp van IEEE 802.2 LLC SAP / SNAP, maar nogmaals, dat is bijna nooit gebruikt.

IEEE 802.2 SNAP

Door onderzoek van de 802,2 LLC header, is het mogelijk te bepalen of het wordt gevolgd door een SNAP kop. De LLC header bevat twee extra acht-bits adres velden, genaamd de service access points in OSI terminologie; wanneer zowel bron- en SAP zijn ingesteld op de waarde 0xAA wordt de SNAP gevraagde dienst. De SNAP header laat Ethertype waarden die moeten worden gebruikt met alle IEEE 802-protocollen, evenals de ondersteuning van een eigen protocol ID ruimtes. In IEEE 802.3x-1997, werd de IEEE Ethernetstandaard gewijzigd expliciet maken het gebruik van het 16-bit veld na de MAC-adressen te gebruiken als een lengteveld of veldtype.

Mac OS maakt gebruik van IEEE 802.2 LLC SAP / SNAP inkapseling voor het AppleTalk v2-protocol suite op Ethernet.

Maximale doorvoer

We kunnen de protocol overhead berekenen voor Ethernet procenten

We kunnen het protocol efficiëntie voor Ethernet berekenen

Maximale efficiëntie wordt bereikt met de grootste Toegestane payload grootte en is:

voor untagged frames, omdat het pakket grootte is maximaal 1500 octet laadvermogen + 8 octet aanhef + 14 octet header + 4 octet trailer + minimum interpacket kloof die overeenkomt met 12 bytes = 1538 bytes. De maximale efficiëntie is:

wanneer 802.1Q VLAN-tagging wordt gebruikt.

De doorvoersnelheid kan worden berekend op basis van de efficiëntie

waarbij de fysieke laag net bitsnelheid afhankelijk van de Ethernet-standaard fysieke laag, en kan 10 Mbit / s, 100 Mbit / s, 1 Gbit / s of 10 Gbit / s. Maximale verwerkingscapaciteit voor 100BASE-TX Ethernet is bijgevolg 97,53 Mbit / s zonder 802.1Q en 97,28 Mbit / s met 802.1Q.

Kanaal gebruik is een concept vaak verward met protocol efficiëntie. Zij van oordeel is alleen het gebruik van het kanaal ongeacht de aard van de verstrekte gegevens - hetzij payload of overhead. Op de fysieke laag, doe de link kanaal en apparatuur die niet weten het verschil tussen data en controle frames. We kunnen het kanaal gebruik te berekenen:

De totale tijd beschouwt de rondreis tijd langs het kanaal, de verwerkingstijd van de gastheren en de tijd die het verzenden van gegevens en bevestigingen. De tijd besteed aan het verzenden van gegevens bevat gegevens en bevestigingen.

Runt frames

Een runt frame is een Ethernet-frame die kleiner is dan IEEE 802.3 de minimale periode van 64 octetten. Runt frames worden meestal veroorzaakt door botsingen; andere mogelijke oorzaken zijn underruns, een slechte netwerkkaart, of software bugs.

(0)
(0)
Commentaren - 0
Geen commentaar

Voeg een reactie

smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile
Tekens over: 3000
captcha