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一、以太网链路层协议封装格式
 
以太网数据在网络介质上传输需要遵循一定的机制，其中CSMA/CD介质访问控制机制约定了以太网在传输数据时，两帧之间需要等待一个帧间隙时间（IFG或IPG），为以太网接口提供了帧接收之间的恢复时间，该恢复时间最小值为传输96bit所花费的时间，对于10M线路，该时间为9.6uS，100M线路为960nS，1G的线路为96nS。同时以太网数据帧在传输时还需要有7byte的前导字段和1byte的定界符。因此以太网数据在传输过程中是由以下部分组成的：7byte（前导）＋1byte（定界符）＋以太网数据帧＋12byte（IPG）。
在全双工工作模式下，如果CSMA/CD介质访问控制机制发现传输冲突时，则会放弃当前帧发送，改为发送一个48比特的噪声帧。
其中以太网数据帧限制为最小长度为64byte，最大长度为1518byte，其格式为：6byte（目的MAC地址）＋6byte（源MAC地址）＋2byte（类型字段）＋数据字段＋4byte（FCS校验字
段）。其中帧类型字段标识其后的数据类型。
这里值得注意的是区分Ethernet II帧格式和802.3帧格式的不同，我们有时可能会混用了这两个术语。
Ethernet II帧是最常见的一种以太网帧格式，也是今天以太网的事实标准，由DEC，Intel和Xerox在1982年公布标准，Ethernet II可以支持TCP/IP，Novell IPX/SPX，Apple Talk Phase I等协议，其比较常见的类型字段为：0X0800（IP帧），0X0806（ARP请求/应答帧），0X8035（PARP请求/应答帧），0X8137（Novell IPX），0X809b（Apple Talk）。RFC 894定义了IP报文在Ethernet II上的封装格式。
802.3帧将Ethernet II帧头中的类型字段替换为帧长度字段（取值范围为0X0000-0X05dc，不包括CRC检验码），因此对于接收到的帧，如果类型字段取值范围为0X0000－0X05dc，则可以判断其为802.3帧，而非Ethernet II帧。其中RAW 802.3是1983年Novell发布Netware/86网络套件时采用的私有以太网帧格式，只支持IPX/SPX一种协议；802.3/802.2 LLC是IEEE 公布的正式802.3标准，它加入了3byte的LLC字段， 其中SAP值用以标志上层应用，每个tcp ip协议设置怎么填SAP字段为8bits，其中只有6bit用于标识上层协议，因此所能标识的协议数不超过32种，导
致802.3/802.2 LLC的使用有很大局限性；802.3/802.2 SNAP是IEEE为保证在802.2 LLC上支持更多的上层协议同时更好的支持IP协议而发布的标准，在802.3/802.2 LLC基础上添加了5byte的SNAP字段，从而使其可以标识更多的上层协议类型，OUI字段用于代表不同的组织（一般置为0），在802.3/802.2 SNAP基础上RFC1042定义了IP报文在802.2网络中的封装方法和ARP协议在802.2 SANP中的实现。
目前实际环境中大多数TCP/IP设备都使用Ethernet II格式的帧，它采用了RFC 894的实现标准。从上述帧格式中可以看出，Ethernet II格式帧数据段的长度限制在46byte－1500byte之间，当数据段长度小于46个字节时，加填充字段（PAD）补足。Ethernet II和802.3对数据帧的长度限制，其最大值分别是1500和1492字节，这一特性称作最大传输单元（MTU）。
 
图 IEEE802.2/802.3（RFC1042）和Ethernet II（RFC894）的封装格式
在TCP/IP协议族中，链路层主要有三个目的：（1）为IP模块发送和接收IP数据报；（2）为ARP模块发送ARP请求和接收ARP应答；（3）为RARP发送RARP请求和接收RARP应答。
 
二、以太网IP层协议封装格式
在TCP/IP协议族中基于链路层以上的协议主要有三种：IP协议、ARP协议和RARP协议，其中在IP数据报中又额外封装了ICMP协议和IGMP协议。IP层协议也就是通常的网络层协议，它提供点到点的服务（不同于传输层TCP/UDP协议提供端到端的服务）。
4 bits
4 bits
8 bits
3 bits
13 bits
版本号
首部长度
服务类型（TOS）
总长度（字节数）
标  识
标志
片偏移
生存时间（TTL）
协议
首部校验和
源IP地址
目的IP地址
选                    项
数                    据
IP包封装格式
版本号：IP包的版本，当前一般为IPv4，即0100。
首部长度：IP包头长度（Internet Header Length，IHL），是一个4bit字段，是头部占32比特的数字，包括可选项。普通IP数据报（没有任何选项），该字段的值是5，即160比特=20字节。此字段最大值为60字节，表示头部报文中没有发送可选部分数据。
服务类型（TOS）：其中前3比特为优先权子字段（Precedence，现已被忽略）。第8比特保留未用。第4至第7比特分别代表延迟、吞吐量、可靠性和花费。当它们取值为1时分别代表要求最小时延、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用。这4比特的服务类型中只能置其中1比特为1。可以全为0，若全为0则表示一般服务。服务类型字段声明了数据报被网络系统传输时可以被怎样处理。例如：TELNET协议可能要求有最小的延迟，FTP协议（数据）可能要求有最大吞吐量，SNMP协议可能要求有最高可靠性，NNTP（Network News Transfer Protocol，网络新闻传输协议）可能要求最小费用，而ICMP协议可能无特殊要求（4比特全为0）。实际上，大部分主机会忽略这个字段，但一些动态路由协议如OSPF（Open Shortest Path First Protocol）、IS-IS（Intermediate System to Intermediate System Protoc
ol）可以根据这些字段的值进行路由决策。
总长度：头部及数据项长度，最大长度为65535bytes。
标识：当IP包较大需要进行分段时，用于标识该段所属的分组。通常每发一份报文，它的值会加1。
标志：构成为[0][D][M]，其中D为1表示不分段，M为0表示为最后分段，为1表示非最后分段。
片偏移：即分段偏移。如果一份数据报要求分段的话，此字段指明该段偏移距原始数据报开始的位置。
生存时间（TTL）：表示一个IP数据流的生命周期，由发送数据的源主机设置，通常为32、64、128等。每次IP数据包经过一个路由器的时候TTL就减一，当减到0时，这个数据包就消亡了。
协议：传输层的协议类型。
协议代码
协 议 名 称
1
ICMP (Internet Control Message Protocol)
2
IGMP (Internet Group Management Protocol)
3
GGP (Gateway-to-Gateway Protocol)
4
IP (IP in IP encapsulation)
6
TCP (Transmission Control Protocol)
8
EGP (Exterior Gateway Protocol)
17
UDP (User Datagram Protocol
首部校验和：根据IP头部计算得到的校验和码。计算方法是：对头部中每个16比特进行二进制反码求和。（和ICMP、IGMP、TCP、UDP不同，IP不对头部后的数据进行校验）。

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