以太網數據幀（802.3）最大與最小長度
2017年03月20日 19:40:01 Farmwang 閱讀數：5370更多
個人分類： TCP/IP
以太網(IEEE 802.3)幀格式：

1、前導碼：7字節0x55,一串1、0間隔，用於信號同步
2、幀起始定界符：1字節0xD5(10101011)，表示一幀開始
3、DA(目的MAC)：6字節
4、SA(源MAC)：6字節
5、類型/長度：2字節，0～1500保留為長度域值，1536～65535保留為類型域值(0x0600～0xFFFF)
6、數據：46～1500字節
7、幀校驗序列(FCS)：4字節，使用CRC計算從目的MAC到數據域這部分內容而得到的校驗和。

據RFC894的說明，以太網封裝IP數據包的最大長度是1500字節，也就是說以太網最大幀長應該是以太網首部加上1500，再加上7字節的前導同步碼和1字節的幀開始定界符，具體就是：7字節前導同步嗎＋1字節幀開始定界符＋6字節的目的MAC＋6字節的源MAC＋2字節的幀類型＋1500＋4字節的FCS。

按照上述，最大幀應該是1526字節，但是實際上我們抓包得到的最大幀是1514字節，為什麽不是1526字節呢？原因是當數據幀到達網卡時，在物理層上網卡要先去掉前導同步碼和幀開始定界符，然後對幀進行CRC檢驗，如果幀校驗和錯，就丟棄此幀。如果校驗和正確，就判斷幀的目的硬件地址是否符合自己的接收條件（目的地址是自己的物理硬件地址、廣播地址、可接收的多播硬件地址等），如果符合，就將幀交“設備驅動程序”做進一步處理。這時我們的抓包軟件才能抓到數據，因此，抓包軟件抓到的是去掉前導同步碼、幀開始分界符、FCS之外的數據，其最大值是6＋6＋2＋1500＝1514。

以太網規定，以太網幀數據域部分最小為46字節，也就是以太網幀最小是6＋6＋2＋46＋4＝64。除去4個字節的FCS，因此，抓包時就是60字節。當數據字段的長度小於46字節時，MAC子層就會在數據字段的後面填充以滿足數據幀長不小於64字節。由於填充數據是由MAC子層負責，也就是設備驅動程序。

以CSMA/CD作為MAC算法的一類LAN稱為以太網。CSMA/CD沖突避免的方法：先聽後發、邊聽邊發、隨機延遲後重發。一旦發生沖突，必須讓每臺主機都能檢測到。關於最小發送間隙和最小幀長的規定也是為了避免沖突。

考慮如下的情況，主機發送的幀很小，而兩臺沖突主機相距很遠。在主機A發送的幀傳輸到B的前一刻，B開始發送幀。這樣，當A的幀到達B時，B檢測到沖突，於是發送沖突信號。假如在B的沖突信號傳輸到A之前，A的幀已經發送完畢，那麽A將檢測不到沖突而誤認為已發送成功。由於信號傳播是有時延的，因此檢測沖突也需要一定的時間。這也是為什麽必須有個最小幀長的限制。

按照標準，10Mbps以太網采用中繼器時，連接的最大長度是2500米，最多經過4個中繼器，因此規定對10Mbps以太網一幀的最小發送時間為51.2微秒。這段時間所能傳輸的數據為512位，因此也稱該時間為512位時。這個時間定義為以太網時隙，或沖突時槽。512位＝64字節，這就是以太網幀最小64字節的原因。

512位時是主機捕獲信道的時間。如果某主機發送一個幀的64字節仍無沖突，以後也就不會再發生沖突了，稱此主機捕獲了信道。

由於信道是所有主機共享的，如果數據幀太長就會出現有的主機長時間不能發送數據，而且有的發送數據可能超出接收端的緩沖區大小，造成緩沖溢出。為避免單一主機占用信道時間過長，規定了以太網幀的最大幀長為1500。

100Mbps以太網的時隙仍為512位時，以太網規定一幀的最小發送時間必須為5.12μs。

1000Mbps以太網的時隙增至512字節，即4096位時，4.096μs。

以太網數據幀（802.3）最大與最小長度