0
  • 聊天消息
  • 系統(tǒng)消息
  • 評論與回復
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學習在線課程
  • 觀看技術(shù)視頻
  • 寫文章/發(fā)帖/加入社區(qū)
會員中心
电子发烧友
开通电子发烧友VIP会员 尊享10大特权
海量资料免费下载
精品直播免费看
优质内容免费畅学
课程9折专享价
創(chuàng)作中心

完善資料讓更多小伙伴認識你,還能領(lǐng)取20積分哦,立即完善>

3天內(nèi)不再提示

以太網(wǎng)幀格式和功能詳解

CHANBAEK ? 來源:網(wǎng)絡(luò)整理 ? 2024-10-08 10:03 ? 次閱讀

以太網(wǎng)幀(Ethernet Frame)是以太網(wǎng)(Ethernet)協(xié)議用于在局域網(wǎng)(LAN)中傳輸數(shù)據(jù)的基本單位。理解以太網(wǎng)幀的結(jié)構(gòu)和傳輸過程對于掌握局域網(wǎng)通信的原理至關(guān)重要。以下將從以太網(wǎng)幀的定義、格式以及功能三個方面進行詳細闡述。

一、以太網(wǎng)幀的定義

以太網(wǎng)幀是在以太網(wǎng)鏈路上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包,它包含了發(fā)送方和接收方的地址信息、數(shù)據(jù)類型以及實際傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。以太網(wǎng)幀通過物理層傳輸?shù)?a target="_blank">交換機或路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,這些設(shè)備根據(jù)幀中的目標地址將幀轉(zhuǎn)發(fā)到相應的接收方。以太網(wǎng)幀的傳輸過程遵循以太網(wǎng)協(xié)議,確保了數(shù)據(jù)的可靠傳輸和網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運行。

二、以太網(wǎng)幀的格式

以太網(wǎng)幀的格式通常包括前導碼、幀起始定界符、目標MAC地址、源MAC地址、類型/長度字段、數(shù)據(jù)字段和幀校驗序列等部分。以下是對這些部分的詳細解釋:

  1. 前導碼(Preamble)
    • 由7個字節(jié)組成,用于同步發(fā)送方和接收方的時鐘。前導碼通常是一個特定的二進制序列(如10101010),它使得接收方能夠調(diào)整其時鐘以匹配發(fā)送方的時鐘頻率,從而確保數(shù)據(jù)的正確接收。
  2. 幀起始定界符(Start Frame Delimiter,SFD)
    • 由1個字節(jié)組成,標志著以太網(wǎng)幀的開始。它通常是一個特定的二進制值(如10101011),用于告訴接收方一個新的以太網(wǎng)幀即將開始。
  3. 目標MAC地址(Destination Address)
    • 由6個字節(jié)組成,用于指定接收方設(shè)備的MAC地址。MAC地址是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在物理層上的唯一標識,通過它可以將數(shù)據(jù)包準確地發(fā)送到目標設(shè)備。
  4. 源MAC地址(Source Address)
    • 由6個字節(jié)組成,發(fā)送方設(shè)備的MAC地址。它告訴網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備,這個數(shù)據(jù)包是由哪個設(shè)備發(fā)送的。
  5. 類型/長度字段(Type/Length Field)
    • 由2個字節(jié)組成,指示封裝的數(shù)據(jù)類型或數(shù)據(jù)長度。對于以太網(wǎng)II幀(Ethernet II Frame),這個字段通常表示封裝的數(shù)據(jù)類型,如IP、ARP等。而對于一些非標準的以太網(wǎng)幀,這個字段可能表示數(shù)據(jù)的長度。
  6. 數(shù)據(jù)字段(Data Field)
    • 是實際傳輸?shù)臄?shù)據(jù),其長度可變,但通常有一個最大值(如1500字節(jié))。數(shù)據(jù)字段可以包含上層協(xié)議的數(shù)據(jù),如IP數(shù)據(jù)包、TCP數(shù)據(jù)段等。
  7. 幀校驗序列(Frame Check Sequence,F(xiàn)CS)
    • 由4個字節(jié)組成,用于確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中未發(fā)生錯誤。FCS是一個循環(huán)冗余校驗(CRC)值,由發(fā)送方計算并附加在幀的尾部。接收方在接收到幀后,會重新計算CRC值并與FCS進行比較,以檢測數(shù)據(jù)是否發(fā)生了錯誤。

此外,一些以太網(wǎng)幀還可能包含可選的字段,如IEEE 802.1Q VLAN標簽,用于說明VLAN成員關(guān)系和傳輸優(yōu)先級。這些字段的存在取決于具體的以太網(wǎng)幀類型和配置。

三、以太網(wǎng)幀的功能

以太網(wǎng)幀在局域網(wǎng)通信中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,其主要功能包括封裝和解封裝、尋址、錯誤檢測、同步、多路復用、廣播和多播以及自適應速率控制等。以下是對這些功能的詳細解釋:

  1. 封裝和解封裝
    • 以太網(wǎng)幀將上層協(xié)議數(shù)據(jù)封裝成可以在以太網(wǎng)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元。在發(fā)送端,數(shù)據(jù)鏈路層將上層協(xié)議的數(shù)據(jù)(如IP數(shù)據(jù)包、TCP數(shù)據(jù)段等)封裝成以太網(wǎng)幀,并添加必要的頭部和尾部信息。在接收端,以太網(wǎng)驅(qū)動程序?qū)⒔夥庋b數(shù)據(jù)并向上層協(xié)議傳遞,從而完成數(shù)據(jù)的傳輸和處理。
  2. 尋址
    • 以太網(wǎng)幀中的目標地址和源地址用于在網(wǎng)絡(luò)中尋址和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。通過指定目標地址,數(shù)據(jù)包可以被正確地發(fā)送到目標設(shè)備。同時,源地址也告訴網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備,這個數(shù)據(jù)包是由哪個設(shè)備發(fā)送的。這使得網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備能夠相互通信并交換數(shù)據(jù)。
  3. 錯誤檢測
    • 以太網(wǎng)幀中的校驗和(FCS)可以檢測數(shù)據(jù)在傳輸過程中是否發(fā)生了錯誤。如果校驗和不匹配,接收端將丟棄該幀并發(fā)送錯誤報告。這確保了數(shù)據(jù)的完整性和可靠性,避免了因數(shù)據(jù)傳輸錯誤而導致的網(wǎng)絡(luò)故障。
  4. 同步
    • 以太網(wǎng)幀的前導碼和開始幀分隔符可以幫助接收端和發(fā)送端保持時鐘同步。這使得接收端能夠準確地接收和處理數(shù)據(jù),避免了因時鐘不同步而導致的數(shù)據(jù)丟失或錯誤。
  5. 多路復用
    • 以太網(wǎng)幀可以承載不同類型的數(shù)據(jù),如IP、ARP等,從而實現(xiàn)多路復用和協(xié)議透明性。這使得以太網(wǎng)能夠支持多種上層協(xié)議和應用程序,提高了網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可擴展性。
  6. 廣播和多播
    • 以太網(wǎng)幀可以通過廣播方式發(fā)送到所有設(shè)備,也可以通過多播方式發(fā)送到特定設(shè)備或組。這使得以太網(wǎng)能夠支持廣播和多播通信,提高了網(wǎng)絡(luò)的通信效率和靈活性。在廣播通信中,發(fā)送方將數(shù)據(jù)包發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備,而接收方則根據(jù)數(shù)據(jù)包的內(nèi)容進行篩選和處理。在多播通信中,發(fā)送方將數(shù)據(jù)包發(fā)送到特定的設(shè)備或組,而只有這些設(shè)備或組才會接收和處理數(shù)據(jù)包。
  7. 自適應速率控制
    • 以太網(wǎng)幀可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)擁堵情況動態(tài)調(diào)整發(fā)送速率,以避免網(wǎng)絡(luò)擁堵并提高傳輸效率。這使得以太網(wǎng)能夠適應不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和負載情況,保證了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性。在網(wǎng)絡(luò)擁堵時,發(fā)送方會降低發(fā)送速率以減少網(wǎng)絡(luò)負載;而在網(wǎng)絡(luò)空閑時,發(fā)送方則會提高發(fā)送速率以提高傳輸效率。

綜上所述,以太網(wǎng)幀是以太網(wǎng)協(xié)議中用于在局域網(wǎng)中傳輸數(shù)據(jù)的基本單位。它具有特定的格式和功能,能夠確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸和網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運行。通過深入理解以太網(wǎng)幀的結(jié)構(gòu)和傳輸過程,我們可以更好地掌握局域網(wǎng)通信的原理和技術(shù),為網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計、配置和維護提供有力的支持。

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
  • 以太網(wǎng)
    +關(guān)注

    關(guān)注

    40

    文章

    5555

    瀏覽量

    174385
  • 局域網(wǎng)
    +關(guān)注

    關(guān)注

    5

    文章

    770

    瀏覽量

    46728
  • 以太網(wǎng)幀格式
    +關(guān)注

    關(guān)注

    0

    文章

    2

    瀏覽量

    5925
收藏 0人收藏

    評論

    相關(guān)推薦
    熱點推薦

    基于DWC_ether_qos的以太網(wǎng)驅(qū)動開發(fā)-MAC格式介紹

    本文轉(zhuǎn)自公眾號,歡迎關(guān)注 基于DWC_ether_qos的以太網(wǎng)驅(qū)動開發(fā)-MAC格式介紹 (qq.com) 一.前言 ? 在以太網(wǎng)驅(qū)動,應用,編寫調(diào)試等開發(fā)時,往往會抓包分析,此時有
    的頭像 發(fā)表于 08-30 09:23 ?2980次閱讀
    基于DWC_ether_qos的<b class='flag-5'>以太網(wǎng)</b>驅(qū)動開發(fā)-MAC<b class='flag-5'>幀</b><b class='flag-5'>格式</b>介紹

    以太網(wǎng)中的格式及不同端口速率下的quanta值介紹

    PAUSE以太網(wǎng)在全雙工模式下,MAC控制子層發(fā)出的流量控制。
    的頭像 發(fā)表于 02-29 10:04 ?3235次閱讀
    <b class='flag-5'>以太網(wǎng)</b>中的<b class='flag-5'>幀</b><b class='flag-5'>格式</b>及不同端口速率下的quanta值介紹

    FPGA學習-以太網(wǎng)的原理介紹

    以太網(wǎng)鏈路上的數(shù)據(jù)包稱作以太網(wǎng)。以太網(wǎng)起始部分由前導碼和開始符組成。后面緊跟著一個
    的頭像 發(fā)表于 04-02 16:26 ?2100次閱讀
    FPGA學習-<b class='flag-5'>以太網(wǎng)</b>的原理介紹

    EtherCAT實時以太網(wǎng)分析儀功能詳解#以太網(wǎng)

    以太網(wǎng)ethercat
    ZLG致遠電子
    發(fā)布于 :2022年12月12日 10:04:00

    以太網(wǎng)是什么鬼?以太網(wǎng)基礎(chǔ)知識詳解

    以太網(wǎng)
    電子學習
    發(fā)布于 :2023年02月07日 21:05:57

    78 76_實戰(zhàn)篇:以太網(wǎng)格式簡介 - 第2節(jié)

    以太網(wǎng)
    充八萬
    發(fā)布于 :2023年08月19日 23:03:09

    78 76_實戰(zhàn)篇:以太網(wǎng)格式簡介 - 第4節(jié)

    以太網(wǎng)
    充八萬
    發(fā)布于 :2023年08月19日 23:04:50

    以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)

    以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)
    發(fā)表于 01-21 12:00 ?4次下載

    一文詳解什么是實時以太網(wǎng)

    工業(yè)以太網(wǎng)——實時以太網(wǎng)——在過去幾年中經(jīng)歷了巨大的增長。雖然經(jīng)典的現(xiàn)場總線仍大量存在,但它們已經(jīng)過了巔峰期。流行的實時以太網(wǎng)協(xié)議擴展了以太網(wǎng)標準,可以滿足實時
    發(fā)表于 08-04 09:49 ?1.4w次閱讀
    一文<b class='flag-5'>詳解</b>什么是實時<b class='flag-5'>以太網(wǎng)</b>

    千兆以太網(wǎng)傳輸速率_千兆以太網(wǎng)物理層標準

    千兆位以太網(wǎng)是一種新型高速局域網(wǎng),它可以提供1Gbps的通信帶寬,采用和傳統(tǒng)10M、100M以太網(wǎng)同樣的CSMA/CD協(xié)議、格式
    發(fā)表于 04-20 10:51 ?2.9w次閱讀

    以太網(wǎng)鏈路層協(xié)議封裝格式介紹

    以太網(wǎng)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)上傳輸需要遵循一定的機制,其中CSMA/CD介質(zhì)訪問控制機制約定了以太網(wǎng)在傳輸數(shù)據(jù)時,兩之間需要等待一個間隙時間(IFG或IPG),為
    的頭像 發(fā)表于 09-26 10:03 ?5026次閱讀
    <b class='flag-5'>以太網(wǎng)</b>鏈路層協(xié)議封裝<b class='flag-5'>格式</b>介紹

    基于FPGA的千兆以太網(wǎng)ARP和UDP的實現(xiàn)

    其他協(xié)議報頭的數(shù)據(jù)包(例如IP協(xié)議、ARP協(xié)議)。以太由一個32位冗余校驗碼結(jié)尾。它用于檢驗數(shù)據(jù)傳輸是否出現(xiàn)損壞。以太網(wǎng)格式如下圖所示。
    的頭像 發(fā)表于 02-16 16:35 ?2956次閱讀

    EtherCAT 數(shù)據(jù)格式和尋址方式簡介

    EtherCAT是一個高實時性,高速和高效率的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù),數(shù)據(jù)根據(jù)自身獨有的數(shù)據(jù)格式進行可靠傳輸,本文主要針對EtherCAT的數(shù)據(jù)格式
    的頭像 發(fā)表于 04-12 08:25 ?1349次閱讀
    EtherCAT 數(shù)據(jù)<b class='flag-5'>幀</b><b class='flag-5'>格式</b>和尋址方式簡介

    以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)是怎樣的

    以太網(wǎng)(Ethernet Frame)是以太網(wǎng)(Ethernet)協(xié)議用于在局域網(wǎng)(LAN)中傳輸數(shù)據(jù)的基本單位。理解以太網(wǎng)
    的頭像 發(fā)表于 10-08 10:00 ?2319次閱讀

    工業(yè)與IT網(wǎng)絡(luò)中的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)格式與用途全解析

    以太網(wǎng)數(shù)據(jù)是計算機網(wǎng)絡(luò)通信的基本單位,在不同的應用場景中,它的格式有所不同。從互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)自動化常見的以太網(wǎng) II ,到 VLAN 組網(wǎng)
    的頭像 發(fā)表于 03-14 17:35 ?629次閱讀
    工業(yè)與IT網(wǎng)絡(luò)中的<b class='flag-5'>以太網(wǎng)</b>數(shù)據(jù)<b class='flag-5'>幀</b>:<b class='flag-5'>格式</b>與用途全解析

    電子發(fā)燒友

    中國電子工程師最喜歡的網(wǎng)站

    • 2931785位工程師會員交流學習
    • 獲取您個性化的科技前沿技術(shù)信息
    • 參加活動獲取豐厚的禮品