以太網數據格式與封裝解封

時間 2019-11-30

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咱們在上一文中介紹了以太網5層模型，這一節我想學習一下以太網數據封裝與解封的知識，瞭解以太網數據是如何傳輸的。

1、數據封裝

當咱們應用程序用TCP傳輸數據的時候，數據被送入協議棧中，而後逐個經過每一層，知道最後到物理層數據轉換成比特流，送入網絡。而再這個過程當中，每一層都會對要發送的數據加一些首部信息。整個過程以下圖。

如圖能夠看出，每一層數據是由上一層數據+本層首部信息組成的，其中每一層的數據，稱爲本層的協議數據單元，即PDU.

應用層數據在傳輸層添加TCP報頭後獲得的PDU被稱爲 Segment(數據段 )，圖示爲TCP段

傳輸層的數據（TCP段）傳給網絡層,網絡層添加IP報頭獲得的PDU被稱爲Packet(數據包); 圖示爲IP數據包

網絡層數據報（IP數據包）被傳遞到數據鏈路層,封裝數據鏈路層報頭獲得的PDU被稱爲Frame(數據幀)，圖示爲以太網幀。

最後,幀被轉換爲比特,經過網絡介質傳輸。這種協議棧逐層向下傳遞數據,並添加報頭和報尾的過程稱爲封裝。

2、數據格式

須要注意的是，這裏所說的以太網幀，與咱們常說的以太網是不同的。下面咱們就來介紹每一層數據的首部信息內容。

首先咱們知道世界上有個協會叫做IEEE，即電子工程師協會，裏面有個分會，叫做IEEE802委員會，是專門來制定局域網各類標準的。而802下面還有個分部，叫做802.3.就是咱們常常提到的 IEEE802.3，這個部門制定的規範叫以太網規範，這個以太網規範中就定義了上面提到的「以太網首部」，這個以太網規範，實際只定義了數據鏈路層中的MAC層和物理層規範。（注意數據鏈路層包括MAC子層和LLC子層兩個子層，而LLC子層是在IEEE802.2中規範的）。

一、以太網幀格式

以太網經常使用幀格式有兩種，一種是Ethernet II，另外一種是IEEE 802.3 格式。這兩種格式區別是：Ethernet II中包含一個Type字段,。而IEEE 802.3格式中,此位置是長度字段。其中Type字段描述了，以太網首部後面所跟數據包的類型，例如Type爲0x8000時爲IP協議包，Type爲8060時，後面爲ARP協議包。以太網中多數數據幀使用的是 Ethernet II幀格式。

a、 Ethernet II幀格式

b、 IEEE 802.3 幀格式

前導碼： Ethernet II是由 8個8‘b10101010構成， IEEE802.3由7個 8‘b10101010+1個字節SFD..

目的地址：目的設備的MAC物理地址。

源地址：發送設備的MAC物理地址。

類型( Ethernet II) ：以太網首部後面所跟數據包的類型，例如Type爲0x8000時爲IP協議包，Type爲8060時，後面爲ARP協議包。

長度( IEEE802.3 )：當長度小於1500時，說明該幀爲 IEEE802.3幀格式，大於1500時，說明該幀爲 Ethernet II幀格式。

數據：數據長度最小爲46字節，不足46字節時，填充至46字節。由於最小幀長度是64字節，因此，46+6+6+2+4=64。（不算前導碼）

FCS: 就是CRC校驗值

以太網首部就是：

二、IP數據包格式

IP數據包格式以下圖。IP首部，如圖也表示出來了。