深入解析MAC物理层：前导码、帧起始界定符与MAC地址分类详解

深入解析MAC物理层：前导码、帧起始界定符与MAC地址分类详解

（）：MAC物理层使用7个字节同步代码（0和1交替（55-55-55-55-55-55-55-55-55-55-55-55-55-55-55-55-55-55-55-5555））进行同步数据。

框架启动定界符（SFD，启动帧）：使用1个字节SFD（固定值为0xD5）代表帧的开始，然后是以太网框架标头的传输。

目标MAC地址：即接收器的物理MAC地址，占据了6个字节。 MAC地址可以分为单播地址，多播地址和应用程序的广播地址。单播地址：第一个字节的最低位是0，例如00-00-00-11-11-11，通常用于标记唯一的设备；多播地址：第一个字节的最低位是1，例如01-00-00-11-11，通常用于标记同一组的多个设备。广播地址：所有48位均为1，即FF-FF-FF-ff-ff-ff-ff-ff-ff-ff，它使用同一网络段中的所有设备标记所有设备。

源MAC地址：即发送端的物理MAC地址，占据了6个字节。

长度/类型：上图中的长度/类型具有两个含义。当这两个字节的值小于1536（十六进制）时，它表示以太网中数据段的长度；如果这两个词如果该部分的值大于1536，则意味着以太网中的数据属于哪个上层协议，例如表示IP协议（协议），代表ARP协议（地址解决方案）， ETC。

数据：以太网中的数据段长度最少为46个字节，最大值为1500个字节。 1500的最大值称为以太网的最大传输单元（MTU，单位）。最大传输单元受到限制的原因是，当多台计算机具有数据框架以进行传输时，如果某个数据框架太大，则其他数据框架将会增加，从而导致更糟的体验。这就像十字路口的交通信号灯。您可以将绿灯保持一个小时，但是等待红灯的人绝对不想要它。此外，必须考虑诸如网络I/O控制器缓存区域资源和网络最大轴承能力之类的因素。因此，最大传输单元由各种综合因素决定。为了避免其他配置，以太网的有效数据字段通常小于1500个字节。

框架检查序列（FCS，框架检查）：确保数据末尾的正确传输数据

添加了4字节循环冗余检查代码（CRC检查），以检测数据是否错误地传输。 CRC数据验证

框架标头的开头不包含序言，框架启动定界符。常见的CRC标准包括CRC-8，CRC-16，CRC-32，其中最广泛使用的网络通信系统是CRC-32标准。

框架差距（IFG，差距）：这是以太网上两个相邻帧之间的时间间隔。框架差距的时间是，在接收帧后，网络设备和组件需要短时间恢复和准备接收下一个帧。 IFG的最小值是96位时间，即在介质中发送96位原始数据所需的时间。在不同媒体中，IFG的最小值是不同的。

iii。 TCP/IP协议集群

TCP（传输控制协议） / IP（Intib ）协议集群。尽管TCP/IP协议群集似乎只有两个协议，但TCP/IP协议群集实际上包含数百个协议，最常用的协议是TCP，IP和UDP。等待。其中，TCP协议和UDP协议是最广泛使用的。

1。IP协议

IP协议是TCP/IP协议集群中的核心协议。所有TCP，UDP和ICMP数据均以IP数据报格式传输。

从以太网数据包格式可以看出，IP数据报包括IP标头和数据段。

IP数据报内容

版本：4位版本编号，IPv4（0100），IPv6（0110），当前在以太网上使用IPv4，但是在计算机系统中，IPv6变得流行，因为IPv4仅使用32位来表示地址，IPv4地址总数到目前为止，IPv6几乎已经用光了；从理论上讲，不可能使用它来表示地址。

标头的长度：4位，表明IP标头中总共有多少32位（4个字）。假设没有可选字段（通常没有），并且IP标头中有20个字节，则标头的长度为5；最大值为15，即60字节。

服务类型：8位，用于普通服务，设置为0。您可以参考：IP标头中的服务类型（TOS）

总长度：16位（包括IP标头和IP数据部分）在字节中。我们可以使用IP标头长度和IP数据报的总长度来计算IP数据报中数据内容的启动位置和长度。

标识：通常为发送的每条消息添加16位，通常添加1位。

标志：3位，用于指示是否碎片，第一个位（最高位）保留，第二位（1-no shard，允许允许0片），第三位为1，这意味着以下内容“还有一个碎片的数据报。一个0表示这是几部数据报电影中的最后一部。

叶子偏移：13位，用于确定接收器重组数据报时碎片的顺序。

生存时间：8位，防止丢失的数据包的无休止传播，通常设置为64或128。ipv6地址具有两个生命：首选的寿命和有效的寿命，而首选的寿命始终小于或等于有效的生命周期。有关详细信息，请参阅官方文件。

协议：8位，指示该数据报携带的上层数据使用的协议类型，TCP为6，UDP为17。用于指定IP的上层协议。

标题校验和：该部分需要自行计算，以验证IP数据报标头是否已被损坏，篡改和丢失，并且没有验证数据。

源MAC地址，目标MAC地址：是发送和接收IP地址。

可选字段：是数据报中可变长度的可选信息。选项字段由32位界定。如果不足，则插入具有0值的填充字节，以确保IP标头始终是32位的整数倍数。

第一次校验和计算

1。将16位校验和字段设置为0，IP标头为多个16位单元。

2。为每个单元使用逆代码添加操作

3。如果结果溢出，则将结果分为两个16位添加，直到没有发生。

如以下示例所示：

2。UDP协议

在以太网数据包中，我们可以看到TCP协议（IP层）比UDP层更复杂，更可靠，但是有许多UDP应用程序方案。

那么，为什么所有传输都不使用更可靠的TCP协议呢？就像销售手机一样。不可能使用最佳配置。毕竟，有些人不需要如此良好的配置。我只需要打个电话。 835就足够了。如果您要求我多花2,000元并购买865元人民币，那么我就不需要。因此，这是不同的要求，因此也通常使用UDP。

TCP和UDP：TCP之间的差异是可靠的传输协议，而UDP是不可靠的传输协议。 TCP协议可以确保数据的完整性和顺序，而UDP无法保证。 UDP不需要连接，因此传输速度比TCP快，并且其资源比TCP少。

应用程序方案：TCP适用于数据完整性很高的情况，例如文件传输；虽然UDP适用于数据完整性不高的情况，例如实时视频。毕竟，在实时广播中传输的像素更少。影响不大，实时视频广播要求数据传输非常快。如果文件数据较少或更多的字节，则可能会引起很大的问题。

UDP格式数据

UDP校验和与TCP协议的校验和计算方法相同，但是需要计算三个部分：UDP伪标头，UDP标头和UDP数据部分。

伪标头中的数据是从IP数据标头和UDP数据标头获得的，包括源IP地址，目标IP地址，协议类型和UDP长度。目的是让UDP两次检查数据是否已正确到达目的地，只是出于验证目的。在大多数使用情况下，接收器无法检测到UDP校验和。