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Ethernet/Frame

Aus Foxwiki

topic - Beschreibung

Beschreibung

Aufbau nach IEEE 802.3

Ethernet überträgt Daten seriell
  • Beginnend jeweils mit dem untersten, niederwertigsten Bit (der "Einerstelle") eines Bytes
  • Bytes der breiteren Felder werden als BigEndians übertragen (Byte mit der höheren Wertigkeit zuerst)
  • Das erste Bit eines Frames ist das Multicast-Bit (Multicastadressen: meist das erste Byte mit einer ungeraden Zahl)

Typen von Ethernet-Frames

Ethernet-Version I
  • Nicht mehr benutzt
  • Definition 1980 durch Konsortium DEC, Intel und Xerox
Ethernet-Version-2 oder Ethernet-II-Frame
  • DIX-Frame
  • Definition 1982 durch das Konsortium DEC, Intel und Xerox
Standard IEEE 802.3
  • Seit 1983
  • Definiert zwei weitere Frame-Formate
    1. IEEE 802.3 3.1.a Basic MAC frame
    2. 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

Ethernet Version 2

Heute ausschließlich 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

Ethernet-Header

Präambel und Start Frame Delimiter (SFD)

Präambel

Signal, das in einem Rechnernetz übertragenen Nachrichten vorangestellt wird
  • Besteht aus einer sieben Byte langen, alternierenden Bitfolge ("101010…1010")
  • Dient zur Bit-Synchronisation der Netzwerkgeräte

SFD (Start Frame Delimiter)

Folgt auf die Präambel
  • Besteht aus einer festen Bitequenz "1010 1011"
  • Kennzeichnet den Beginn des Frames (dient als Startmuster)
  • Dient dem Empfänger als Zeichen für den beginnenden Frame-Anfang

Ziel- und Quell-MAC-Adresse

Allgemeines
  • Die Quelladresse identifiziert den Sender, die Zieladresse den Empfänger.
  • Diese Adresse kann auch eine Multicast- oder Broadcast-Adresse sein.
  • Gekaufte Netzwerkkarten haben eine weltweit eindeutige MAC-Adresse, die global von einem Konsortium und der Herstellerfirma verwaltet wird.
Aufbau
  • MAC-Adressen werden traditionell als Hex-Zahlen dargestellt, die mit Doppelpunkten getrennt sind, beispielsweise "08:00:01:EA:DE:21".
  • Quell- und Ziel-Mac-Adressen haben eine Länge von sechs Bytes (48 Bit).
  • Zwei Bit der MAC-Adresse werden zu ihrer Klassifizierung verwendet.
Klassifizierung
  • Unicast- oder Broadcast-/Multicast-Adresse.
  • MAC-Adresse (46 Bit) global oder lokal administriert

siehe MAC-Adresse

VLAN-Tag (TPID/TCI)

Im Tagged-MAC-Frame (IEEE 802.1Q) folgen vier Bytes als VLAN-Tag

siehe VLAN

Typ-Feld (Ether-Type)

Ethertype beschreibt das Format bzw. das Protokoll zur Interpretation des Datenblocks
  • Zulässige Werte für Ethertype werden von der IEEE administriert (beschränkt sich auf die Vergabe neuer Ethertype-Werte)
  • Gibt Auskunft über das verwendete Protokoll der nächsthöheren Schicht innerhalb der Nutzdaten
  • Die Werte sind größer als 0x0600 (sonst ist das ein Ethernet-I-frame mit Längenfeld in dieser Position)
  • Ist ein VLAN-Tag vorhanden, darf das daran anschließende Typ-Feld nicht 0x8100 sein (0x8100 ist zur Kennzeichnung eines VLAN-Tags reserviert)
Typfeld Protokoll
0x0800 IP Internet Protocol, Version 4 (IPv4)
0x0806 Address Resolution Protocol (ARP)
0x0842 Wake on LAN (WoL)
0x8035 Reverse Address Resolution Protocol (RARP)
0x809B AppleTalk (EtherTalk)
0x80F3 Appletalk Address Resolution Protocol (AARP)
0x8100 VLAN Tag (VLAN)
0x8137 Novell Internetwork Packet Exchange (IPX)
0x8138 Novell
0x86DD IP Internet Protocol, Version 6 (IPv6)
0x8847 MPLS Unicast
0x8848 MPLS Multicast
0x8863 PPP over Ethernet PPPoE Discovery
0x8864 PPP over Ethernet PPPoE Session
0x8870 Jumbo Frames
0x888E 802.1X Port Access Entity
0x8892 Echtzeit-Ethernet PROFINET
0x88A2 ATA over Ethernet ATA over Ethernet Coraid AoE
0x88A4 Echtzeit-Ethernet (EtherCAT)
0x88A8 Provider Bridging
0x88AB Echtzeit-Ethernet Ethernet Powerlink (Ethernet POWERLINK)
0x88B8 IEC61850 Generic Object Oriented Substation Events (GOOSE)
0x88CC Link Layer Discovery Protocol (LLDP)
0x88CD Echtzeit-Ethernet Sercos III
0x88E1 HomePlug AV
0x88E5 MACsec
0x8906 Fibre Channel over Ethernet
0x8914 FCoE Initialization Protocol (FIP)
0x8947 GeoNetworking protocol

Nutzdaten

Payload
  • Pro Datenblock können maximal 1500 Bytes an Nutzdaten übertragen werden
  • Die Nutzdaten werden von dem unter Type angegebenen Protokoll interpretiert
  • Die Datenbytes werden in aufsteigender Byte-Reihenfolge verschickt
  • Jumbo Frames, Super Jumbo Frames und Jumbogramme erlauben auch größere Datenblöcke, diese Spezialmodi bewegen sich aber offiziell abseits von Ethernet (beziehungsweise IEEE 802.3)


Anhang

Siehe auch

Dokumentation

RFC
Man-Page
Info-Page

Links

Projekt

Weblinks

  1. Moderne LANs: IEEE 802.3ab 1000 BASE-T
  2. Ethernet-Paketformate
  3. Jürgen Plate: Grundlagen Computernetze. FH München
  4. Charles Spurgeon’s Ethernet Web Site (englisch)
  5. Projektseite der IEEE 802.3 Working Group (englisch)
  6. Ethernet-Standards als PDF auf der IEEE-Download-Seite (englisch)
  7. 10-Gigabit-Ethernet führt iSCSI und Fibre Channel zusammen
  8. W. Schulte: Metro- / Carrier Ethernet (PDF; 709 kB) DHBW Stuttgart. In: Funkschau, 16, S. 14