lwip - 链路层收发以太网数据帧

1、以太网帧结构

  数据包在以太网物理介质上传播之前必须封装头部和尾部信息。封装后的数据包称为数据帧，数据帧的封装的信息决定了数据如何传输。
  以太网中传输的帧有两种格式，IEEE 802.3 和 Ethernet II，选择哪种格式由TCP/IP协议簇中的网络层决定。

2、Ethernet II

• 目的地址和源地址均为48bit的MAC地址
• 类型字段：指明了承载的上层协议的类型， 常见的值有
  • 0x800 IP
  • 0x806 ARP
  • 0x86dd IPv6
• 数据字段：数据字段为承载的上层协议的数据， 长度为46～1500byte， 即使数据不够46byte， 也要填充到46byte。以太网的最大传输单元（MTU）是1500字节。这意味着如果IP数据报超过了1500字节，则主机必须将该数据报分片。当采用填充时，传递到网络层的数据包括数据报和填充部分，网络层使用IP数据报首部中的长度字段来去除填充部分。
• 32bit CRC校验， 校验从 “目的地址” 到 “数据” 的内容

  以太网帧中的数据长度规定最小46字节，最大1500字节，ARP和RARP数据包的长度不够46字节，要在后面补填充位。最大值1500称为以太网的最大传输单元（MTU），不同的网络类型有不同的MTU，如果一个数据包从以太网路由到拨号链路上，数据包长度大于拨号链路的MTU了，则需要对数据包进行分片（fragmentation）。ifconfig命令的输出中也有“MTU:1500”。注意，MTU这个概念指数据帧中有效载荷的最大长度，不包括帧首部的长度。

3、IEEE 802.3

• Length 字段取代了 Ethernet_II 中的 Type 字段，它定义了 Data 字段包含的字节数。
• LLC：Logical Link Control，逻辑链路控制由目的访问点 D.SAP （Destination Service Access Point）、源服务访问点 S.SAP（Source Service Access Point）和 Control 字段组成。Control 字段：无连接或面向连接的LLC， 基本不使用， 一般被设为0x03，指明采用无连接服务的802.2无编号数据格式
• IEEE802.3 帧根据 D.SAP 和 S.SAP 字段的取值不同，可分为以下几类：
  • 当 D.SAP 和 S.SAP 都取特定值 0xFF 时，802.3 帧就变成了 Netware-Ethernet 帧，用来承载 NetWare 类型的数据；
  • 当 D.SAP 和 S.SAP 都取特定值 0xAA 时，802.3 帧就变成了 Ethernet_SNAP 帧，可用于传输多种协议。
  • D.SAP 和 S.SAP 其它的取值均为纯 IEEE802.3 帧。

  IEEE802.3/802.2 SNAP 在 IEEE802.3/802.2 LLC 的基础上， 扩充了 LLC header。帧格式如下图：

• SNAP：Sub-network Access Protocol，子网访问协议由机构代码（Org Code）和类型（Type）字段组成。Org Code 通常与源mac地址的前三个bytes相同， 为厂商代码。Type 字段的含义与 Ethernet_II 帧中的 Type 字段相同。

4、不同帧格式的区分

• 检查帧中“源MAC”字段后面的2byte(在Ethernet II中为协议类型， 在其它帧中为 数据长度)， 若大于 0x05dc(即10进制的1500)， 则为 Ethernet 帧
• 继续比较后面的2个byte, 如果为0xFFFF则为Novell Ether 类型的帧。如果为 0xAAAA 则为 IEEE802.3/802.2 SNAP 帧， 否则， 为 IEEE 802.3/802.2 LLC 帧
• 这些以太网帧可以共存于一个网络中，但互不兼容，当用不同封装类型的工作站要交换信息时，必须通过支持的路由器来通信