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Ethernet Frame

Der Ethernet-Frame oder auch Ethernet-Rahmen besitzt verschiedene unterschiedliche Felder, die nachfolgend vorgestellt werden sollen. Die Mindestgröße eines Ethernetframes beträgt 64 Bytes, die Maximalgröße sind 1518 Bytes. Diese Spanne ergibt sich aus der minimalen und maximalen Größe der Daten.
Anbei die Erklärung zu den unterschiedlichen Feldern im Ethernet-Frame:

Ethernet Frame

Präambel

Der Zweck der Präambel dient der Synchronisation. Der Datenrahmen „kündigt“ sich durch die Präambel an. Schließlich könnte es sich bei dem empfangenen Signal auch um ein Signalrauschen oder einer Störung handeln. Damit das Gerät aber weiß, dass nun ein Ethernet-Frame samt Daten kommt, kündigt die Präambel diesen mit einem vordefinierten Code an. Sie besteht nämlich aus einer sieben Byte langen, alternierenden Bitfolge „101010…1010“, auf diese dann der Start Frame Delimiter (SFD) folgt.

Start of Frame (SOF) / Start Frame Delimiter (SFD) / Starterkennung

Wie schon erwähnt, folgt nach der Präambel der Start of Frame. Schließlich ist nach der Präambel klar, dass ein Ethernet-Frame vorliegt und nun muss noch mitgeteilt werden, wann der Ethernet-Frame beginnt. Dies bewerkstelligt die Starterkennung (auch Start of Frame (SOF)/Start Frame Delimiter (SFD) genannt) mit zwei aufeinander folgenden Einserbits. Damit ist der SOF/SFD insgesamt 1 Byte groß.

Empfänger- und Absenderadresse

Die Empfänger und Absenderadresse sind Mac-Adressen mit der bekannten Größe von jeweils 6 Bytes (48 Bit). Der Aufbau der Mac-Adressen ist dabei folgendermaßen: Die ersten drei Byte sind als Herstellerkennung definiert. So entscheidet z.B. das erste übertragene Bit ob es sich um eine Unicast- (0) oder einer Broadcast-/Multicast-Adresse (1) handelt. Das zweite übertragene Bit entscheidet ob die restlichen 46 Bit global (0) oder lokal (1) administriert werden. Lediglich die letzten 3 Bytes kann der Hersteller bzw. Anbieter selbst bestimmen.

Typ

Das Typ-Feld gibt Auskunft über das Protokoll der nächst höheren Schicht. Die Werte sind größer als 0x0600. Werte für wichtige Protokolle sind z.B. 0x0800 für das Internet Protocol Version 4 (IPv4), 0x0806 für das Address Resolution Protocol (ARP), 0x809B AppleTalk, 0x86DD Internet Protocol Version 6 (IPv6).

Daten

Die Nutzdaten müssen im Ethernet-Frame eine Mindestgröße von 46 Bytes haben und besitzen pro Datenblock eine Maximalgröße von 1500 Bytes. Tatsächlich gibt es hier aber auch Ausnahmen, so erlauben z.B. sogenannte Jumbo Frames oder auch Super Jumbo Frames größere Datenblöcke. Diese spezielle Frames werden aber nicht offiziell unterstützt, bzw. sind nicht allgemein spezifiziert.

PAD-Feld

Das PAD-Feld taucht in der Darstellung nicht auf, weil es oft nicht erforderlich ist. Es wird nämlich nur dann benötigt, wenn der Ethernet-Frame nicht die Minimalgröße von 64 Byte erreicht. Bei diesem Fall füllt das PAD-Feld den Ethernet-Frame bis zur Minimalgröße auf. Wichtig ist dieses Auffüllen, um auf die Minimalgröße zu kommen, da wenn der Frame kleiner als 64 Byte wäre, es Konflikte bei der Kollisionserkennung geben könnte. Das nächst höhere Protokoll (steht im Typ-Feld) muss im übrigen dafür Sorge tragen, dass die im PAD-Feld eingefügten Bytes (Padding Bytes) nicht als Daten interpretiert werden.

FCS (Frame Check Sequence)

Die Frame Check Sequence oder auch nur kurz FCS, steht am Ende des Ethernet-Frames und ist noch einmal 4 Bytes groß. Im FCS befindet sich eine 32 Bit große Prüfsumme. Die FCS wird beim Sender erstellt und an den Frame daran gehängt. Die Berechnung der FCS beginnt mit der Ziel-MAC-Adresse und endet mit dem PAD-Feld. Die Präambel, der SFD/SOF sowie die FCS selbst sind darin nicht enthalten. Der Empfänger des Frames macht selbst eine CRC-Berechnung und vergleicht die beiden Werte. Stimmen diese nicht überein, dann geht er davon aus, dass die Übertragung fehlerhaft war und verwirft den Datenblock.