计网—以太网帧

MAC地址

• MAC地址固化在网卡中，又称物理地址，它是网络节点全球唯一的物理标识，与其物理位置无关。
• MAC地址是数据链路层进行寻址的依据。
• 网络节点的每一个网络接口都有一个唯一的MAC地址。一个节点允许有多个MAC地址，取决于该站点网络接口的个数。

格式

总长度为48位每八位做一个分隔。

在windows下输入ipconfig/all查看本机的MAC地址：

MAC帧的格式

常用的以太网MAC帧格式有两种标准：

• DIX Ethernet V2 标准
• IEEE 的 802.3 标准

下面主要分析Ethernet V2标准的以太网帧格式

当以太网帧到达物理层后，会在帧的前面插入的 8 字节中的第一个字段共 7 个字节，是前同步码，用来迅速实现 MAC 帧的比特同步。第二个字段是帧开始定界符，表示后面的信息就是以太网帧。以太网帧并不是最终的传输形式。

Ethernet Ⅱ 帧格式

• 前导符和起始符：8 Bytes

7个10101010 字节尾随1个10101011字节，用来同步收发双方的时钟速率，稳定收发电路状态，并进行帧定界 。

• 目的地址和源地址：6 Bytes + 6 Bytes

发送主机和接收主机的物理MAC地址。

• 类型：2 Bytes

以太网支持多种网络层的协议，比如IP协议的编号就是0800，ARP协议的编号就是0806。

• 数据：46~1500 Bytes

以太网规定，以太网数据帧数据域长度最小为46 Bytes，总长度最小为64 Bytes，即6 + 6 + 2 + 46 + 4 = 64，当数据的字节不足46 Bytes时，会对其进行填充；以太网的MTU为1500 Bytes，即最大字节数为1500 Bytes。

• CRC：4 Bytes

采用32位的CRC校验，在接收端校验，如果出错，则将该帧丢弃。

最小帧长度问题

在CSMA/CD协议一节中提到了使用载波侦听技术来检测冲突，靠判断总线的电平是否出现跳变来判断总线的闲忙。以太网帧的最小帧长度的限制就和CSMA/CD协议有关。

在上图的第一个过程中，A主机发送了一个以太网帧，如果帧长度过短的话，就会造成在发生冲突之前就收到了发送完毕的信号，就检测不到冲突了，所以最小帧长度必须要保证发送时间大于所有工作站监测到冲突并发送碰撞的时间。

所以为了避免上述情况的产生，就要求以太网帧至少需要冲突窗口时间才能发送完毕，即发送方在发送的时候，如果有冲突一定在发送完以前能检测到。
$数据帧的传输时延t_1 = 数据帧长度 / 数据传输速率$数据帧的传输时延t1​=数据帧长度/数据传输速率

$信号的传输时延t_2 = 两站点之间的距离 / 信号传播速度$信号的传输时延t2​=两站点之间的距离/信号传播速度

如果要保证帧在传输中可以正常检测到冲突，则有
$t_1 >= 2t_2$t1​>=2t2​
按照标准，10Mbps以太网采用中继器时，连接的最大长度是2500米，最多经过4个中继器，因此规定对10Mbps以太网一帧的最小发送时间为51.2微秒。这段时间所能传输的数据为512位，512位＝64字节，这就是以太网帧最小64字节的原因。

结论

在以太网中，由于冲突窗口的限制，最小帧长 $F_{min}$Fmin​、传输速率 $R$R、网络跨距 $S$S 三者之间必须满足一定的关系：
$F_{min} = kSR，(k:系数)$Fmin​=kSR，(k:系数)

冲突窗口的限制，最小帧长 $F_{min}$Fmin​、传输速率 $R$R、网络跨距 $S$S 三者之间必须满足一定的关系：
$F_{min} = kSR，(k:系数)$Fmin​=kSR，(k:系数)