乙太網幀結構以及CRC校驗
阿新 • • 發佈：2019-02-18
MAC幀報文結構
在乙太網鏈路上的資料包稱作以太幀。以太幀起始部分由前導碼和幀開始符組成。後面緊跟著一個乙太網報頭，以MAC地址說明目的地址和源地址。幀的中部是該幀負載的包含其他協議報頭的資料包(例如IP協議)。以太幀由一個32位冗餘校驗碼結尾。它用於檢驗資料傳輸是否出現損壞。
幀結構圖：
說一下各個欄位的作用：
- 前同步碼：第一個欄位是7個位元組的前同步碼，1和0交替，作用是用來使接收端的介面卡在接收MAC幀時能夠迅速調整時鐘頻率，使它和傳送端的頻率相同。
- 幀開始定界符：第二個欄位是1個位元組的幀開始定界符，前六位1和0交替，最後的兩個連續1表示告訴接收端介面卡：“幀資訊要來了，你準備接收把。
- MAC 目的地址：第三個欄位是6位元組（MAC地址佔48位，如：FF,FF,FF,FF,FF），傳送方的網絡卡（MAC）地址，用處是當網絡卡接收到一個數據幀時，首先會檢查該幀的目的地址，是否與當前介面卡的實體地址相同，如果相同則會進一步處理，不同則直接丟棄。
- 源MAC地址：傳送端的MAC地址同樣佔6個位元組。
- 型別：該欄位在網路協議棧分解中及其重要，考慮當PDU（協議資料單元）來到某一層時，它需要將PDU交付給上層，而上層協議眾多，所以在處理資料的時候，必須要一個欄位標識我這個交付給誰。如，該欄位為0x0800時，表示將有效載荷交付給IP協議，為0x0806交付給ARP，0X8035交付給RARP。
- 資料：資料也叫有效載荷，除過當前層協議需要使用的欄位外，即需要交付給上層的資料，乙太網幀資料長度規定最小為46位元組，最大為1500位元組，如果有不到46位元組時，會用填充位元組填充到最小長度。最大值也叫最大傳輸單元（MTU），我們可以再 Linux輸入 ifconfig 可以看到有一項MTU:1500。
- 幀檢驗序列FCS（使用CRC校驗法）：檢測該幀是否出現差錯。
無效的MAC幀
當出現下列情況之一即為無效的MAC幀：
- 幀的長度不是8的倍數。
- 檢驗序列檢驗出差錯。
- 幀長度資料欄位不在46-1500之間。
CRC校驗步驟
（1）、在傳送端先把陣列按照一定劃分大小劃分為組，假設每組K個位元，要傳輸的資料記位M，傳送方要做的就是在資料M後面新增用於差錯檢測的 n 位冗餘碼，然後構成一個幀傳送出去，也就是說此時傳送的資料在原來基礎上曾家了n位冗餘碼。
（2）、n 位冗餘碼怎麼來的？
首先在原資料M後面新增n個0相當於左移n位，此時資料長度變為原來的每組K個位元加n即（k+n）位。然後用該序列除以在計算之前規定的一個長度為（n+1）位的除數P，根據二進位制的模2 運算
模 2 運算：加法不進位，減法和加法一樣，比如：
1111+1010 = 0101；
（3）、接收方把收到的每一個幀都處於同樣的餘數，然後檢查得到的餘數R：
- 若餘數R = 0，則判定這個幀沒有錯，接受。
- 若餘數R ！= 0，則判定這個幀有差錯。（只能檢測出該幀出現錯誤，無法定位出錯位置）。
注意：該檢測只能保證無位元差錯，而不能保證可靠傳輸。