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以太网MAC协议
1位/字节顺序的表示方法

严格地讲,以太网对于字节中位的解释是完全不敏感的。也就是说,以太网并不需要将一个字节看成是一个具有8个比特的数字值。但是为了使位序更容易描述以及防止不兼容,以太网和多数数据通信系统一样,传输一个字节的顺序是从最低有效位(对应于20 的数字位)到最高有效位(对应于27的数字位)。另外****惯上在书写二进制数字时,最低值位写在最左面,而最高值位写在最右面。这种写法被称为“小端”形式或正规形式。一个字节可以写成两个十六进制数字,第一个数字(最左边)是最高位数字,第二个(最右边)是最低位数字。

如果所有有定义的数据值都是1字节长,则在介绍完位序后就可以停止了。但是很不幸事实并非如此,所以我们必须面对长于单个字节的域,这些域是以从左到右排列的,以连接符“-”分隔的字节串表示。每个字节包含两个十六进制数字。
多字节域的各个字节按第一个到最后一个(即从左到右)的顺序发送,而每个字节采用小端位序传送。例如,6字节域:
08-00-60-01-2C-4A
将按以下顺序(从左向右读)串行地发送:
0001 0000-0000 0000-0000 0110-1000 0000-0011 0100-0101 0010
2以太网地址
地址是一个指明特定站或一组站的标识。以太网地址是6字节(48比特)长。图1说明了以太网地址格式。
图1 以太网地址格式
在目的地址中,地址的第1位表明该帧将要发送给单个站点还是一组站点。在源地址中,第1位必须为0。
站地址要唯一确定是至关重要的,一个帧的目的地不能是模糊的。地址的唯一性可以是:
局限于本网络内。保证地址在某个特定LAN中是唯一的,但不能保证在相互连接的LAN中是唯一的。当使用局部唯一地址时,要求网络管理员对地址进行分配。
全局的。保证地址在所有的LAN中,在任何时间,以及对于所有的技术都是唯一的,这是一个强大的机制,因为:
(1)使网络管理员不必为地址分配而烦恼;
(2)使得站点可以在LAN之间移动,而不必重新分配地址;
(3)可以实现数据链路网桥/交换机。
全局唯一地址以块为单位进行分配,地址块由IEEE管理。一个组织从IEEE获得唯一的地址块(称为OUI),并可用该地址块创建224个设备。那么保证该地址块中地址(最后3个字节)的唯一性就是制造商的责任。
地址中的第2位指示该地址是全局唯一还是局部唯一。除了个别情况,历史上以太网一直使用全局唯一地址。
3以太网数据帧格式
图2 基本的以太网帧格式及传输次序
图2显示了以太网MAC帧各个字段的大小和内容以及传输次序。
该格式中每个字段的字节次序是先传输的字节在左,后传输的字节在右。在每个字节中的位次序正好相反,低位在左,高位在右。字节次序和位的次序通常用于FCS之外的所有字段。FCS将作为一个特殊的32位字段(最高位在左),而不是4个单独的字节。
(Preamble)和帧起始定界符(SFD)
前导码包含8个字节。前7个字节(56位)的职位0x55,而最后一个字节为帧起始定界符,其值为0xD5。结果前导码将成为一个由62个1和0间隔(10101010---)的串行比特流,最后2位是连续的1,表示数据链路层帧的开始。其作用就是提醒接收系统有帧的到来,以及使到来的帧与输入定时进行同步。在DIX以太网中,前导码被认为是物理层封装的一部分,而不是数据链路层的封装。

每个MAC帧包含两个地址字段:目标地址(Destination Address)和源地址(Source Address)。目的地址标识了帧的目的地站点,源地址标识了发送帧的站。
DA可以是单播地址(单个目的地)或组播地址(组目的地),SA通常是单播地址(即,第1位是0)。
(Length/Type )
长度/类型字段具有两种意义中的一种。如果这个字段的值小于1518,那么这个字段就是长度字段,并定义后面的数据字段的长度。但是如果这个字段的值大于1518,它就标识了在以太网上运行的客户端协议。
(Data)
数据字段包含46~1500字节。数据域封装了通过以太网传输的高层协议信息。由于CSMA/CD算法的限制,以太网帧必须不能小于某个最小长度。高层协议要保证这个域至少包含46个字节。数据域长度的上限是任意的,但已经被设置为1500字节。
(FCS)
帧校验序列包含4个字节。FCS是从DA开始到数据域结束这部分的校验和。校验和的算法是32位的循环冗余校验法(CRC)。关于FCS部分后面将做详细介绍。
4无效的MAC帧格式
满足下面条件至少一个的MAC帧即无效:
(1)帧长度和length/t