Ethernet-Frame

Was ist der Ethernet-Frame?

Innerhalb eines Ethernet-Netzwerks tauschen GerĂ€te untereinander Datenpakete aus. Zu den Inhalten dieser Pakete gehört auch der Ethernet-Frame. Dieser ist in mehrere DatensĂ€tze gegliedert. Die DatensĂ€tze bestehen aus einem BinĂ€rcode, der Informationen ĂŒber Adressen, Nutzdaten, Steuerinformationen und PrĂŒfsummen enthĂ€lt. WĂ€hrend der Übertragung der Daten ist der Ethernet-Frame fĂŒr die Regelsetzung und eine erfolgreiche Übermittlung zustĂ€ndig. Ein Frame kann zwischen 64 Byte und 1518 Byte groß sein, abhĂ€ngig von der Menge der zu ĂŒbertragenden Daten.

Im OSI-Model befindet sich der Ethernet-Frame auf der Sicherungsebene. Diese ist fĂŒr eine fehlerfreie Übertragung zustĂ€ndig und trennt den Datenstrom in Frames auf. Die erste Version des Ethernet (Ethernet I) verwendete noch 16 Bit große Datenfelder ohne definierte Bytes. Modernere Frames wurden erstmals in der Ethernet-II-Struktur eingesetzt. Ab 1983 wurde Ethernet dann vom IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) als Standardprotokoll (IEEE 802.3) weiterentwickelt. Erst wurde es als IEEE 802.3raw bezeichnet.

Ethernet-Frame im Ethernet II

Ein Ethernet-Frame muss mindestens eine GrĂ¶ĂŸe von 63 Byte haben, damit die Kollisionserkennung greift und darf maximal 1.518 Byte groß sein. Das Datenpaket fĂ€ngt immer mit einer PrĂ€ambel an, die eine Synchronisation zwischen Sender und EmpfĂ€nger herstellt und einem “Start Frame Delimiter” (SFD), welcher den Frame definiert. Im hauptsĂ€chlichen Frame befinden sich Informationen zur Ziel- und Quelladresse (MAC), Steuerinformationen (Type-Feld) und danach folgt der Datensatz. Die “Frame Check Sequence” (FCS) schließt den Frame dann mit einer PrĂŒfsumme. Das Datenpaket wird von einem “Inter Frame Gap” abgeschlossen, der eine 9,6 Millisekunden lange Sendepause festlegt.

Ethernet II nutzt die klassische Framestruktur. Diese beinhaltet das Type-Field, mit dem verschiedene Protokolle auf der Vermittlungsschicht definiert werden. Im OSI-Modell dient die Vermittlungsschicht der Schaltung von Verbindung und der Bereitstellung von Netzwerkadressen. Das Type-Field wurde in darauffolgenden Frame-Formaten mit einer LÀngenangabe ersetzt. Obwohl der Ethernet-II-Frame bereits 1982 entwickelt wurde, ist er auch heute noch sehr beliebt, da er dem Datenfeld mit 1.500 Byte den meisten Platz einrÀumt.

Ethernet-Frame im Ethernet 802.3raw

Diese Version wurde von der Firma Novell entwickelt, bevor der Standard IEEE 802.3 definiert wurde. UnglĂŒcklicherweise nannte die Firma Novell ihre Version 802.3, was zu Verwechselungen gefĂŒhrt hat. Daher wurde spĂ€ter der Zusatz “raw” hinzugefĂŒgt. Im Vergleich zur Ethernet-II-Struktur ist hier fĂŒr den SFD ein genaues Ende der Bitfolge definiert. Somit wird das Paket vom EmpfĂ€nger als 802.3-Standard erkannt. Das Type-Field entfĂ€llt dafĂŒr und an dessen Stelle steht eine LĂ€ngenangabe. Außerdem stehen vor den Daten immer 2 Byte, die aus Einsen bestehen. So kann ein “raw”-Frame von den anderen Frames des 802.3-Standards unterschieden werden.

Der IEEE 802.3raw-Frame ist allerdings nur im IPX-Protokoll nutzbar, da durch den Wegfall des Type-Fields auch die Protokollerkennung fehlt. Die Nutzung kann daher zu KompatibilitĂ€tsproblemen zwischen den GerĂ€ten fĂŒhren.

Ethernet-Frame im IEEE 802.3

Die standardisierte Version 802.03 ist mit bis zu 256 Protokollen kompatibel. Außerdem sind wichtige Protokollinformationen in einem Datenfeld integriert. Die Felder “Destination Service Access Point” (DSAP) und “Source Service Access Point ” (SSAP) wurden hinzugefĂŒgt. Das neu definierte Control-Feld enthĂ€lt den Logical Link (LLC) des Protokolls. Das sichert die Transparenz der Verfahren zur Medienteilung. ZusĂ€tzlich werden Informationen ĂŒber die Steuerung des Datenflusses gespeichert.

Ethernet 802.3 ist die am weitesten verbreitete LAN-Struktur. Es gibt jedoch Protokolle und Netzwerke, die mehr Platz fĂŒr bestimmte Information voraussetzen. DafĂŒr gibt es Varianten mit zusĂ€tzlichen Datenblöcken, wie die SNAP-Erweiterung und das VLAN-Tag.

Ethernet IEEE 802.3 SNAP

Das SNAP-Feld (Subnetwork Access Protocol) ermöglicht die Definition von mehr als 256 Protokollen. DafĂŒr stehen 2 Byte fĂŒr eine Protokollnummer bereit. ZusĂ€tzlich kann ein einzigartiger Identifier mit 3 Byte integriert werden. Außerdem ist SNAP auch AbwĂ€rtskompatibel zum Ethernet II. Durch den Zusatz der Protokollinformationen ist SNAP sehr vielseitig. Es ist möglich eine KompatibilitĂ€t zwischen vielen unterschiedlichen Protokollen herzustellen, die in einem Netzwerk arbeiten. Der Platz fĂŒr die hauptsĂ€chlichen Daten ist dafĂŒr etwas geringer.

VLAN (802.1q) – Ethernet II- und IEEE 802.3- tagged

Ein getagter Ethernet-Frame enthĂ€lt ein VLAN-Tag. Dies dient der Zuordnung zu einem Virtual Local Area Network (VLAN). Dieses trennt die Netzstruktur auf in eine logische- und eine physikalische Ebene. Dadurch lassen sich Teilnetze erstellen, ohne dass zusĂ€tzlich Hardware beschafft werden muss. Diese Teilnetze sind also virtuell. Damit ein Ethernet-Frame innerhalb eines VLAN identifiziert werden kann, ist das Tag-Feld notwendig. Physikalisch lĂ€uft das VLAN ĂŒber Switches.

In der OSI-Struktur fungiert das VLAN auf dem Layer 2 (Sicherungsebene) und steuert die Datenflusskontrolle. Durch die Gliederung in Teilnetze können effizientere Netzwerke gebildet werden. FĂŒr die vom Switch verarbeiteten Informationen sind getaggte Frames zustĂ€ndig. Im Ethernet II wird das Tag-Feld vor dem Type-Feld integriert und hat eine GrĂ¶ĂŸe von 4 Byte. Das erhöht auch die MindestgrĂ¶ĂŸe des Ethernet-II-Frames um 4 Byte.

Im Standard IEEE 802.3 wird das Tag-Feld vor der LĂ€ngenangabe integriert und hat ebenfalls eine GrĂ¶ĂŸe von 4 Byte, was die MindestgrĂ¶ĂŸe des Frames auf 68 Byte anhebt.

Übersicht der Ethernet-Frame Bausteine

8 Byte – Synchronisiert den EmpfĂ€nger und leitete den Frame ein
6 Byte – Hardware-Adresse des Ziels
6 Byte – Hardware-Adresse des Senders
4 Byte – Optionales Tag fĂŒr die Einbindung in VLAN-Netze (IEEE 802.1q)
2 Byte – Kennzeichnung der Layer 3 Protokolle im Ethernet II
2 Byte – LĂ€ngeninformationen des Datensatzes
1 Byte – Adresse des Dienstzugangspunkts
1 Byte – Quelladresse des sendenden EndgerĂ€ts
1 Byte – Definiert den Logical Link (LLC)
5 Byte – Definiert den Organizationally Unique Identifer (OUI) des Herstellers und die Protokollnummer
44 – 1.500 Byte – EnthĂ€lt die zu ĂŒbermittelnden Daten
4 Byte – Berechnet mit einer PrĂŒfsumme den kompletten Frame
Inter Frame Gap (IFS): Leitet eine Sendepause von 9,6 Millisekunden ein

Sie haben noch Fragen?

Kontaktieren Sie uns

Kostenloser SEO-Check der OSG


Weitere Inhalte