Ethernet/Frame
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Ethernet/Frame - Typen von Ethernet-Frames
Beschreibung
Formate
Ethernet Version 1
- Nicht mehr benutzt
Definition 1980 durch das DIX-Konsortium DEC, Intel und Xerox
Ethernet-Version-2 oder Ethernet-II-Frame
- DIX-Frame Version 2
- Definition 1982 durch das Konsortium DEC, Intel und Xerox
- Standard IEEE 802.3
- Seit 1983
- Definiert zwei weitere Frame-Formate
- IEEE 802.3 3.1.a Basic MAC frame
- IEEE 802.3 3.1.b Tagged MAC frame
- definiert das 16-bit-Feld nach den MAC-Adressen als Type/Length-Feld
- Ethernet ist quasi ein Synonym für diesen Standard
- Heute verwendetes Ethernet-Datenblockformat
| Bitfolge 1010101010 |
Ethernet-Frame 64-1518 Byte |
Inter Frame Gap 9,6 μs | |||||
| Präambel | SFD | Zieladresse | Quelladresse | Typ | Daten | FCS | |
| 8 Byte | 6 Byte | 6 Byte | 2 Byte | 46-1500 Byte | 4 Byte | ||
- Ethernet Version 2 Tagged
Ethernet-II Standard mit 802.1Q VLAN-Tag
| Bitfolge 1010101010 |
Ethernet-Frame 68-1522 Byte |
Inter Frame Gap 9,6 μs | ||||||
| Präambel | SFD | Zieladresse | Quelladresse | Tag | Typ | Daten | FCS | |
| 8 Byte | 6 Byte | 6 Byte | 2 Byte | 2 Byte | 46-1500 Byte | 4 Byte | ||
Ethernet 802.3 Raw (Novell)
| Bitfolge 1010 1010 |
1010 1011 |
Ethernet-Frame 64-1518 Byte |
Inter Frame Gap 9,6 μs | |||||
| Präambel | SFD | Zieladresse | Quelladresse | Länge | 0xFFFF | Daten | FCS | |
| 8 Byte | 6 Byte | 6 Byte | 2 Byte | 2 Byte | 44-1498 Byte | 4 Byte | ||
Ethernet IEEE 802.3 Basic
Neu sind "DSAP" und "SSAP", ersetzt Type-Field
| Bitfolge 1010 1010 |
1010 1011 |
Ethernet-Frame 64-1518 Byte |
Inter Frame Gap 9,6 μs | |||||||
| Präambel | SFD | Zieladresse | Quelladresse | Länge | DSAP | SSAP | Controle | Daten | FCS | |
| 8 Byte | 6 Byte | 6 Byte | 2 Byte | 1 Byte | 1 Byte | 1 Byte | 42-1497 Byte | 4 Byte | ||
Ethernet 802.3 Tagged
Ethernet-II nach IEEE 802.3 (mit 802.1Q VLAN-Tag)
| Bitfolge 1010 1010 |
1010 1011 |
Ethernet-Frame 68-1522 Byte |
Inter Frame Gap 9,6 μs | ||||||||
| Präambel | SFD | Zieladresse | Quelladresse | Tag | Länge | DSAP | SSAP | Controle | Daten | FCS | |
| 8 Byte | 6 Byte | 6 Byte | 4 Byte | 2 Byte | 1 Byte | 1 Byte | 1 Byte | 42-1497 Byte | 4 Byte | ||
Jumbo Frames
- Nicht standardisierte und übergroße Frames
- Frames länger als die Standardgröße (IEEE 802.3), werden als Jumbo Frames bezeichnet
Maximum Transmission Unit (MTU)
- Maximale Paketgröße eines Protokolls der Vermittlungsschicht
- gemessen in Oktetten (Bytes)
- die Maximum Transmission Unit (MTU) kann ohne Fragmentierung in den Frame eines Netzes der Sicherungsschicht (Schicht 2) übertragen werden
Maximale Frame-Größe
- Maximale Rahmengröße = Größte MTU aller benutzten Protokolle der Vermittlungsschicht + Größe der Sicherungsschichtheader
Padding-Feld (PAD-Feld)
- Ethernet-Frame auf Minimalgröße erweitern
- 64 Byte
- Wichtig bei alten Übertragungsverfahren, um Kollisionen in der sogenannten Collision-Domain sicher zu erkennen
- Präambel und SFD (8 Bytes) werden bei der Mindestlänge des Frames nicht mitgezählt (ein VLAN-Tag schon)
- Ein PAD-Feld wird somit erforderlich, wenn als Nutzdaten weniger als 46 bzw. 42 Bytes (ohne bzw. mit 802.1Q-VLAN-Tag) zu übertragen sind
- Das in Type angegebene Protokoll muss dafür sorgen, dass diese als Pad angefügten Bytes (auch "Padding Bytes" genannt) nicht interpretiert werden (üblicherweise eine eigene Nutzdaten-Längenangabe)
Frame Check Sequence (FCS)
- Allgemeines
- 32-Bit-CRC-Prüfsumme
- Wird über dem eigentlichen Frame berechnet, also beginnend mit der Ziel-MAC-Adresse und endend mit dem PAD-Feld
- Präambel, der SFD und die FCS selbst sind nicht in der FCS enthalten
- Ablauf
- Wird ein Paket beim Sender erstellt, wird eine CRC-Berechnung über die Bitfolge durchgeführt und die Prüfsumme an den Datenblock angehängt.
- Der Empfänger führt nach dem Empfang die gleiche Berechnung aus.
- Stimmt die empfangene nicht mit der selbst berechneten Prüfsumme überein, geht der Empfänger von einer fehlerhaften Übertragung aus, und der Datenblock wird verworfen.
- Berechnung
- Zur Berechnung der CRC-32-Prüfsumme werden die ersten 32 Bit der Mac-Adresse invertiert und das Ergebnis der Prüfsummenberechnung wird ebenfalls invertiert (Vermeidung des Nullproblems).
- In üblichen CRC-Implementierungen als rückgekoppelte Schieberegister werden Datenbits in übertragener Reihenfolge, also vom LSB (least significant bit) zum MSB (most significant bit), durch ein Schieberegister geschickt, das aber selbst vom LSB aus beschickt wird.
- In Schieberichtung steht damit das MSB der CRC zuerst zur Verfügung und gerät auch in Abweichung zu allen anderen Daten zuerst auf die Leitung.
- Wird nun der Datenstrom beim Empfänger inklusive empfangenem CRC-Wert in das Schieberegister geschrieben, enthält die CRC im fehlerfreien Fall den Wert Null.
- Ein von Null abweichender Wert deutet auf einen Übertragungsfehler hin.
- Durch die Invertierung der ersten 32 Bit und der CRC-Summe ist das Ergebnis nicht mehr Null.
- Wenn kein Übertragungsfehler aufgetreten ist, dann enthält das Schieberegister immer dieselbe Zahl, auch Magic Number genannt.
- Beim Ethernet lautet die Magic Number 0xC704DD7B.
Mindestgröße
Ein Frame muss mindestens 64 Byte groß sein
- 68 Byte bei Tagged
- Minimale Slot-Time zur Erkennung von Kollisionen
- Andernfalls werden Bit ergänzt
| Standard | Mindestgröße Daten |
|---|---|
| Ethernet II | 46 Bytes |
| Ethernet 802.3 | 42 Bytes |
- VLAN 802.1q (tagged)
| Standard | Mindestgröße Daten |
|---|---|
| Ethernet Version 2.0 tagged | 46 Bytes |
| IEEE 802.3 tagged | 46 Bytes |