Ethernet-Frame (Rahmenformat)

Ethernet ist ein paketvermittelndes Netzwerk. Die Daten werden in mehrere kleine Pakete aufgeteilt. Diese Pakete werden Frames oder Rahmen genannt. Es gibt verschiedene Ethernet-Rahmenformate.

Grundsätzliches zu Ethernet-Rahmenformaten bzw. Ethernet-Frames

Dem Ethernet-Frame wird eine Präambel vorangestellt. Sie dient zur Synchronisation der Empfänger. Sie besteht aus einer Schwingung von 6,4 µs Länge. Es handelt sich dabei um eine Folge von 1010..., auf einer Länge von 8 Byte. Der Präambel folg Start Frame Delimiter (SFD). Das ist ein Bitfolge, die das Ethernet-Frame einleitet.

In einem Frame werden neben den Daten (Datenpakete aus den oberen Protokoll-Schichten) auch Zieladresse, Quelladresse und Steuerinformationen verpackt. Als Adressen dienen MAC-Adressen. Das sind die Hardware-Adressen der Netzwerkadapter, die vom Hersteller vergeben werden. Für die MAC-Adressen stehen jeweils 6 Byte zur Verfügung. Die Steuerinformationen nehmen je nach Rahmenformat unterschiedlich viel Platz ein.

Das Ethernet-Frame muss eine Mindestlänge von 64 Byte haben. Wenn die Nutzdaten weniger als 42 bzw. 46 Byte (mit bzw. ohne VLAN-Tag) betragen, dann muss der Rest aufgefüllt werden. Durch das PAD-Feld (Padding-Bits) wird das Ethernet-Frame auf die Minimalgröße gebracht. In der weiteren Betrachtung der verschiedenen Ethernet-Rahmenformate wird das PAD-Feld nicht berücksichtigt.

Das Ethernet-Frame endet mit der Frame Check Sequence (FCS). Das ist eine 32-Bit-CRC-Prüfsumme. Sie wird über das gesamte Frame berechnet. Beginnend von der Ziel-MAC-Adresse bis zum PAD-Feld. Die Präambel und der SFD sind nicht in der Prüfsumme enthalten.
Nach dem Senden eines Frames erfolgt eine Pause von 9,6 µs. Diese Pause wird als Inter Frame GAP bezeichnet.

Ethernet II

Präambel SFD Ethernet-Frame: min. 64 Byte / max. 1518 Byte Inter Frame Gap 9,6 µs
101010.. Zieladresse Quelladresse Typ Daten FCS  
8 Byte 6 Byte 6 Byte 2 Byte 46 - 1500 Byte 4 Byte  

Die klassische Frame-Struktur entspricht "Ethernet II". Das herausragende Merkmal ist das Typenfeld mit 2 Byte. Es kennzeichnet verschiedene Schicht 3 Protokolle. Andere Ethernet-Frames haben an dieser Stelle eine Längeninformation.

Ethernet 802.3 raw (von Novell für IPX)

Präambel SFD Ethernet-Frame: min. 64 Byte / max. 1518 Byte Inter Frame Gap 9,6 µs
101010.. 10101011 Zieladresse Quelladresse Länge 0xFFFF Daten FCS  
8 Byte 6 Byte 6 Byte 2 Byte 2 Byte 44 - 1498 Byte 4 Byte  

"Ethernet 802.3 raw" ist das Rahmenformat von Novell für IPX. Es stammt noch aus der Zeit vor der Normierung durch das IEEE. Es kann ausschließlich IPX transportieren und enthält deshalb auch keine Protokoll-Kennung (Typenfeld).
Der Start Frame Delimiter (SFD) vor dem eigentlichen Frame weist eine Besonderheit auf. Sein letztes Bit ist eine "1". Daran erkennt man, dass das Frame beginnt.
Dieses Rahmenformat erkennt man an der Folge von Einsen nach dem Längenfeld. Wäre dieses Feld nicht vorhanden, dann würde man das Längenfeld mit dem Typenfeld von Ethernet II verwechseln.

Ethernet 802.3

Präambel SFD Ethernet-Frame: min. 64 Byte / max. 1518 Byte Inter Frame Gap 9,6 µs
101010.. 10101011 Zieladresse Quelladresse Länge DSAP SSAP Control Daten FCS  
8 Byte 6 Byte 6 Byte 2 Byte 1 Byte 1 Byte 1 Byte 42 - 1497 Byte 4 Byte  

"Ethernet-802.3"-Frames verzichten auf ein Typenfeld. Es folgen der Destination Service Access Point (DSAP) und der Source Service Access Point (SSAP). Das Control-Feld enthält den Typ des LLC-Frames.

Ethernet 802.3 SNAP

Präambel SFD Ethernet-Frame: min. 64 Byte / max. 1518 Byte Inter Frame Gap 9,6 µs
101010.. 10101011 Zieladresse Quelladresse Länge DSAP SSAP Control SNAP Daten FCS  
8 Byte 6 Byte 6 Byte 2 Byte 0xAA 0xAA 0×03 5 Byte 38 - 1492 Byte 4 Byte  

Dieses Ethernet-Frame hat als DSAP und SSAP immer "0xAA" und im Control-Feld immer "0x03". Vor dem Datenfeld wird ein zusätzliches Feld von 5 Byte hinzugefügt. Es wird als SNAP bezeichnet. Das ist die Abkürzung für Subnetwork Access Protocol. Die 5 Byte enthalten in 3 Byte den Organizationally Unique Identifier (OUI) des Herstellers und in den folgenden 2 Byte die Protokollnummer (Typenfeld).

Ethernet II tagged

Präambel SFD Ethernet-Frame: min. 68 Byte / max. 1522 Byte Inter Frame Gap 9,6 µs
101010.. Zieladresse Quelladresse Tag Typ Daten FCS  
8 Byte 6 Byte 6 Byte 4 Byte 2 Byte 46 - 1500 Byte 4 Byte  

Ethernet 802.3 tagged

Präambel SFD Ethernet-Frame: min. 68 Byte / max. 1522 Byte Inter Frame Gap 9,6 µs
101010.. 10101011 Zieladresse Quelladresse Tag Länge DSAP SSAP Control Daten FCS  
8 Byte 6 Byte 6 Byte 4 Byte 2 Byte 1 Byte 1 Byte 1 Byte 42 - 1497 Byte 4 Byte  

Tagged-Frames enthalten nach der Quelladresse eine Kennzeichnung, die man als Tag bzw. VLAN-Tag bezeichnet. Dahinter steckt die Möglichkeit bestimmte Frames einem VLAN zuzuordnen. Das Ziel von VLANs ist, die Trennung von logischer und physikalischer Netzwerkstruktur. Anhand des Tags erkennen die Stationen auf dem Weg zum Empfänger, zu welchem VLAN das Frame gehört. VLANs werden nach IEEE 802.1q gebildet.

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