以太网帧结构以及CRC校验

MAC帧报文结构

在以太网链路上的数据包称作以太帧。以太帧起始部分由前导码和帧开始符组成。后面紧跟着一个以太网报头，以MAC地址说明目的地址和源地址。帧的中部是该帧负载的包含其他协议报头的数据包(例如IP协议)。以太帧由一个32位冗余校验码结尾。它用于检验数据传输是否出现损坏。

帧结构图：

说一下各个字段的作用：

前同步码：第一个字段是7个字节的前同步码，1和0交替，作用是用来使接收端的适配器在接收MAC帧时能够迅速调整时钟频率，使它和发送端的频率相同。

帧开始定界符：第二个字段是1个字节的帧开始定界符，前六位1和0交替，最后的两个连续1表示告诉接收端适配器：“帧信息要来了，你准备接收把。

MAC 目的地址：第三个字段是6字节（MAC地址占48位，如：FF,FF,FF,FF,FF），发送方的网卡（MAC）地址，用处是当网卡接收到一个数据帧时，首先会检查该帧的目的地址，是否与当前适配器的物理地址相同，如果相同则会进一步处理，不同则直接丢弃。

源MAC地址：发送端的MAC地址同样占6个字节。

类型：该字段在网络协议栈分解中及其重要，考虑当PDU（协议数据单元）来到某一层时，它需要将PDU交付给上层，而上层协议众多，所以在处理数据的时候，必须要一个字段标识我这个交付给谁。如，该字段为0x0800时，表示将有效载荷交付给IP协议，为0x0806交付给ARP，0X8035交付给RARP。

数据：数据也叫有效载荷，除过当前层协议需要使用的字段外，即需要交付给上层的数据，以太网帧数据长度规定最小为46字节，最大为1500字节，如果有不到46字节时，会用填充字节填充到最小长度。最大值也叫最大传输单元（MTU），我们可以再 Linux输入 ifconfig 可以看到有一项MTU:1500。

帧检验序列FCS（使用CRC校验法）：检测该帧是否出现差错。

无效的MAC帧

当出现下列情况之一即为无效的MAC帧：

帧的长度不是8的倍数。

检验序列检验出差错。

帧长度数据字段不在46-1500之间。

CRC校验步骤

（1）、在发送端先把数组按照一定划分大小划分为组，假设每组K个比特，要传输的数据记位M，发送方要做的就是在数据M后面添加用于差错检测的 n 位冗余码，然后构成一个帧发送出去，也就是说此时发送的数据在原来基础上曾家了n位冗余码。

（2）、n 位冗余码怎么来的？

首先在原数据M后面添加n个0相当于左移n位，此时数据长度变为原来的每组K个比特加n即（k+n）位。然后用该序列除以在计算之前规定的一个长度为（n+1）位的除数P，根据二进制的模2 运算，计算出余数R。这个余数R就会作为冗余码拼接在原数据后面发送出去。

模 2 运算：加法不进位，减法和加法一样，比如：

1111+1010 = 0101；



（3）、接收方把收到的每一个帧都处于同样的余数，然后检查得到的余数R：

- 若余数R = 0，则判定这个帧没有错，接受。

- 若余数R ！= 0，则判定这个帧有差错。（只能检测出该帧出现错误，无法定位出错位置）。

注意：该检测只能保证无比特差错，而不能保证可靠传输。