Tổng quan về Ethernet Frame và MAC address -

1.Tổng quan về Ethernet Frame

1.1 Ethermet Frame là gì ?

Một packet data (gói dữ liệu) trên một link Ethernet được gọi là một packet Ethernet. Frame Ethernet là payload (phần tải mang theo) do packet này vận chuyển. Một frame Ethernet có một preamble và một start frame delimiter (SFD) đi đầu, cả hai đều là một phần của packet Ethernet ở tầng vật lý. Mỗi frame Ethernet bắt đầu bởi một header Ethernet. Header này chứa địa chỉ MAC nguồn và đích ở hai trường đầu tiên. Phần ở giữa frame là data payload chứa các header bất kì của các protocol khác (ví dụ, Internet Protocol) được mang trong frame này. Frame kết thúc bởi một frame check sequence (FCS, chuỗi kiểm tra frame).Đây là một cyclic redundancy check 32 bit được dùng để phát hiện bất kì hư hỏng dữ liệu nào trong lúc truyền.

1.2 Các Cấu trúc Ethernet Frame

1.2.1 Packet Ethernet – tầng vật lý

Preamble và start frame delimiter

Khung Ethernet trong gói Ethernet, nơi SFD đánh dấu phần cuối của phần mở đầu gói và cho biết khung bắt đầu ở đâu. Một gói Ethernet bắt đầu với phần mở đầu 7-octet và Dấu phân cách khung bắt đầu 1-octet (SFD). Phần mở đầu chứa một mẫu dài 56 bit (bảy byte) gồm các số và số không xen kẽ cho phép các thiết bị trên mạng dễ dàng đồng bộ hóa đồng hồ thu của chúng, do đó cung cấp đồng bộ hóa mức bit. SFD theo sau để cung cấp đồng bộ hóa mức byte và đánh dấu khung đến mới. Đối với các biến thể Ethernet truyền các bit tuần tự thay vì các ký hiệu lớn hơn, mẫu bit nội tuyến (chưa được mã hóa) cho phần mở đầu được bao gồm cùng với phần SFD của khung 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101011; Vì các bit được truyền theo thứ tự từ trái sang phải nên biểu diễn thập lục phân tương ứng là 0xAA 0xAA 0xAA 0xAA 0xAA 0xAA 0xAA 0xAB.SFD là giá trị 8 bit (một byte) đánh dấu phần cuối của phần mở đầu, trường đầu tiên là Ethernet gói và cho biết sự bắt đầu của một khung Ethernet. SFD được thiết kế để ngắt mẫu bit mở đầu và báo hiệu sự bắt đầu của một khung thực tế. Địa chỉ MAC đích ngay sau SFD. Đây là trường đầu tiên của khung Ethernet.SFD có giá trị 171 (10101011 trong hệ nhị phân) với bit ít quan trọng nhất được truyền đầu tiên, ví dụ: 213 (hệ thập lục phân 0xD5).

1.2.2 Frame -Tầng liên kết dữ liệu

1.2.2.1 Header

Tiêu đề bao gồm địa chỉ MAC nguồn và đích (mỗi địa chỉ 6 octet), trường EtherType và thẻ IEEE 802.1Q tùy chọn. Trường EtherType dài hai octet và có thể được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau. Giá trị nhỏ hơn hoặc bằng 1500 được sử dụng để chỉ định kích thước của trọng tải trong các octet và giá trị lớn hơn hoặc bằng 1536 có nghĩa là chỉ định loại EtherType xác định giao thức nào được đóng gói trong sơ đồ. Được sử dụng làm EtherType, độ dài của khung được xác định bởi vị trí của khoảng cách giữa các gói và Trình tự kiểm tra khung (FCS) hợp lệ.

1.2.2.2 Payload

Tải trọng tối thiểu là 42 octet có thẻ 802.1Q và 46 octet không có thẻ. Tải trọng tối đa là 1500 octet. Khung jumbo phi tiêu chuẩn cho phép kích thước trọng tải lớn hơn kích thước tối đa.

1.2.2.3 Frame check sequence

Thực hiện thuật toán CRC trong dữ liệu khung đã nhận bao gồm mã CRC, luôn là kết quả của 0 nếu dữ liệu không nhận được lỗi vì CRC là cơ sở dữ liệu được chia sẻ bởi POLORNasty.

1.2.3 End of frame – tầng vật lý

Phần cuối của khung thường được biểu diễn bằng ký hiệu cuối luồng ở lớp vật lý hoặc bằng sự mất tín hiệu sóng mang; ví dụ là 10BASET nơi trạm nhận phát hiện điểm cuối của khung được truyền. Sau đó, lớp vật lý sử dụng ký hiệu kết thúc dữ liệu rõ ràng hoặc ký hiệu / chuỗi cuối luồng để tránh sự mơ hồ về ý nghĩa, đặc biệt khi phần mang được gửi liên tục. giữa các khung; Một ví dụ là Gigabit Ethernet với sơ đồ mã hóa 8b / 10b sử dụng các ký hiệu đặc biệt được truyền trước và sau khi truyền một khung.

1.2.4 Interpacket gap – tầng vật lý

Khoảng cách giữa các gói biểu thị thời gian nhàn rỗi giữa hai gói. Sau khi một gói được gửi đi, máy phát phải truyền ít nhất 96 bit (12 octet) trạng thái dòng nhàn rỗi trước khi truyền gói tiếp theo.

1.3 Các kiểu frame Ethernet

1.3.1 Ethernet II

Kết cấu Ethernet II (còn được gọi là DIX Ethernet, được đặt tên theo DEC, Intel và Xerox, các công ty chính tham gia vào thiết kế của nó [9]), xác định trường EtherType hai octet trong khung Ethernet, đứng trước MAC nguồn và đích. địa chỉ, nó định nghĩa một giao thức lớp trên đóng gói dữ liệu trong khung. Ví dụ: giá trị EtherType là 0x0800 chỉ ra rằng khung chứa một sơ đồ dữ liệu IPv4. Tương tự như vậy, giá trị EtherType 0x0806 đại diện cho khung ARP, 0x8100 là khung IEEE 802.1Q và 0x86DD là khung IPv6.

1.3.2 IEEE 802.3 thô của công ty Novell

Định dạng frame 802.3 "thô" của công ty Novell dựa trên công trình IEEE 802.3 ban đầu. Novell đã dùng cái này như một điểm bắt đầu để tạo ra implementation đầu tiên của IPX Network Protocol over Ethernet của chính họ. Họ không dùng bất kì header LLC nào nhưng đã khởi đầu packet IPX trực tiếp sau trường độ dài. Điều này không tương thích với tiêu chuẩn IEEE 802.3, nhưng vì IPX luôn có FF là hai octet đầu tiên (trong khi trong IEEE 802.2 LLC pattern đó có thể về mặt lí thuyết nhưng gần như không có khả năng), trong thực tiễn điều này thường cùng tồn tại trên dây với các implementation Ethernet khác, với ngoại lệ nổi bật là một số dạng ban đầu của DECnet có thể gây nhầm lẫn.

1.3.3 IEEE 802.2 LLC

Một số protocol thiết kế cho OSI Stack, hoạt động trực tiếp trên đỉnh của việc đóng gói LLC IEEE 802.2, cung cấp cả hai dịch vụ mạng hướng kết nối và không kết nối.

1.3.4 IEEE 802.2 SNAP

Bằng cách kiểm tra header LLC 802.2, có thể xác định có hay không một header SNAP theo sau nó. Header LLC gồm có hai trường địa chỉ 8-bit phụ, được gọi là các service access point (SAP, điểm truy cập dịch vụ) trong thuật ngữ học mô hình OSI; khi cả hai SAP nguồn và đích được gán giá trị 0xAA, dịch vụ SNAP sẽ được yêu cầu

2. Địa chỉ MAC

2.1. Khái niệm: Địa chỉ MAC là một dãy số 48-bit được nhà sản xuất card mạng nhúng vào và là địa chỉ duy nhất và không thể thay đổi được. Địa chỉ MAC được ví là địa chỉ vật lý của thiết bị mạng tương tự như việc muốn đi đến nhà nào cũng phải biết địa chỉ của nhà đó.

2.2. Phân loại

Unicast: Địa chỉ Unicast MAC luôn được sử dụng cho máy nguồn. Đây là địa chỉ mà nó chỉ được gửi đến một card mạng cụ thể. Nếu LSB (bit ít quan trọng nhất) của octet đầu tiên của một địa chỉ được đặt thành 0, thì địa chỉ Mac này chỉ tiếp cận một card mạng nhận.

Multicast: Địa chỉ Multicast cho phép gửi đến nhóm thiết bị. Trong địa chỉ Multicast Lớp-2 (Ethernet), LSB (bit ít quan trọng nhất) của octet đầu tiên của một địa chỉ được đặt thành 1. IEEE sẽ cấp các địa chỉ 01-80-C2-xx-xx-xx (01-80-C2-00-00-00 đến 01-80-C2-FF-FF-FF) cho các địa chỉ nhóm để kết nối với nhau.

Broadcast: Địa chỉ Broadcast cho phép các khung Ethernet có tất cả các bit của địa chỉ đến (FF-FF-FF-FF-FF-FF). Các khung có địa chỉ MAC FF-FF-FF-FF-FF-FF sẽ đến được với mọi máy tính thuộc phân đoạn mạng LAN đó.

2.3. Định dạng:

Địa chỉ MAC là một dãy số hexadecimal (hệ thập lục phân) 12 ký tự có thể là chữ, chữ số hoặc một ký tự đặc biệt nào đó. Trong đó 6 ký tự đầu tiên là những ký tự địa chỉ MAC định danh nhà sản xuất thiết bị đó, gọi là OUI (Organizational Unique Identifier), 6 ký tự bên phải đại diện cho card mạng, được gán bởi nhà sản xuất.