Формат кадров Ethernet

В 1980-м году в институте IEEE был организован комитет 802 по стандартизации локальных сетей, в результате работы которого было принято семейство стандартов IEEE 802.х. Оно содержит рекомендации по проектированию нижних уровней локальных сетей. Помимо IEEE в работе по стандартизации протоколов локальных сетей принимают участие и другие организации (ANSI, ETSI и др.).Стандарты семейства IEEE 802.х охватывают только два нижних уровня модели OSI – физический и канальный, т.к. именно эти два уровня в наибольшей степени отражают специфику работы локальных сетей. Старшие же уровни, начиная с сетевого, в значительной степени имеют общие черты как для локальных, так и для глобальных сетей.

Специфика локальных сетей также нашла свое отражение в разделении канального уровня на два подуровня:

- управление логическим каналом (Logical Link Control, LLC)

- управление доступом к среде (Madia Access Control,MAC).

Уровень МАС появился из-за существования в локальных сетях разделяемой среды передачи. Именно этот уровень обеспечивает корректное совместное использование общей среды передачи. В современных локальных сетях получили распространение несколько протоколов уровня МАС, реализующие различные алгоритмы доступа к разделяемой среде, полностью определяющие специфику таких технологий как Ethernet, Fast- Ethernet, Gigabit-Ethernet, Token Ring, FDDI.

Подуровень LLC может пользоваться разделяемой средой, после того, как доступ к ней получен с помощью подуровня МАС. Он реализует функции интерфейса с прилегающим к нему сетевым уровнем. Подуровень LLC отвечает также за передачу данных с различной степенью надежности между узлами, передавая свои кадры либо дейтаграммным способом, либо с помощью процедур с установлением виртуального соединения и восстановления кадров.

На рис.1 показан формат кадра Ethernet

. Поля имеют следующие назначения:

· Преамбула: 7 байт, каждый из которых представляет чередование единиц и нулей 10101010. Преамбула позволяет установить битовую синхронизацию на приемной стороне.

· Ограничитель начала кадра (SFD, start frame delimiter): 1 байт, последовательность 10101011, указывает, что далее последуют информационные поля кадра. Этот байт можно относить к преамбуле.

· Адрес назначения (DA, destination address): 6 байт, указывает MAC-адрес станции (MAC-адреса станций), для которой (которых) предназначен этот кадр. Это может быть единственный физический адрес (unicast), групповой адрес (multicast) или широковещательный адрес (broadcast).

· Адрес отправителя (SA, source address): 6 байт, указывает MAC-адрес станции, которая посылает кадр.

· Поле типа или длины кадра (T or L, type or length): 2 байта. Существуют два базовых формата кадра Ethernet (это связано с длительной историей развития технологии Ethernet) - Ethernet_II и IEEE 802.3, причем различное назначение у них имеет именно рассматриваемое поле. Для кадра Ethernet_II в этом поле содержится информация о типе кадра. Ниже приведены значения в шестнадцатеричной системе этого поля для некоторых распространенных сетевых протоколов: 0x0800 для IP, 0x0806 для ARP, 0x809B для AppleTalk, 0x0600 для XNS, и 0x8137 для IPX/SPX. С указанием в этом поле конкретного значения (одного из перечисленных) кадр приобретает реальный формат, и в таком формате кадр уже может распространяться по сети. Для кадра IEEE 802.3 в этом поле содержится выраженный в байтах размер следующего поля - поля данных (LLC Data). Если общая длина кадра меньше 64 байт, то за полем LLC Data следует поле Pad. Для протокола более высокого уровня не возникает путаницы с определением типа кадра, так как для кадра IEEE 802.3 значение этого поля не может быть больше 1500 (0x05DC). Поэтому, в одной сети могут свободно сосуществовать оба формата кадров, более того один сетевой адаптер может взаимодействовать с обоими типами посредством стека протоколов.

· Данные (LLC Data): поле данных, которое обрабатывается подуровнем LLC.

· Дополнительное поле (pad - наполнитель) - заполняется только в том случае, когда поле данных невелико, с целью удлинения длины кадра до минимального размера 64 байта -преамбула не учитывается. Ограничение снизу на минимальную длину кадра необходимо для правильного разрешения коллизий.

· Контрольная последовательность кадра (FCS, frame check sequence): 4-х байтовое поле, в котором указывается контрольная сумма, вычисленная с использованием циклического избыточного кода по полям кадра за исключением преамбулы, SDF и FCS.

Сам по себе кадр IEEE 802.3 еще не окончательный. В зависимости от значений первых нескольких байт поля LLC Data, могут быть три окончательных формата кадра IEEE 802.3:

- Ethernet_802.3 (не стандартный, в настоящее время устаревающий формат, используемый Novell) - первые два байта LLC Data равны 0xFFFF;

- Ethernet_SNAP (стандартный IEEE 802.2 SNAP формат, которому отдается наибольшее предпочтение в современных сетях, особенно для протокола TCP/IP) - первый байт LLC Data равен 0xAA;

- Ethernet_802.2 (стандартный IEEE 802.2 формат, взят на вооружение Novell в NetWare 4.0) - первый байт LLC Data не равен ни 0xFF (11111111), ни 0xAA (10101010).