数据帧的产生

Posted 2022-12-04 Ijuan_0712

帧到底是由谁来产生的？

网卡可以产生，交换机也可以产生。交换机产生的话是因为交换机之间需要一些协议来维护特定的功能，如STP,VTP而最重要的功能还是转发网卡（也就是主机）所产生的帧。

追问

那比如说，我的设备是这么连的：主机---路由器---交换机---外网。那网卡是在我计算机内的，也就是网卡直接跟路由器相连。那我要向外发送数据。网卡传给路由器的不是数据帧吗？可是路由器是工作在网络层的，比网卡高。在这里是什么样的情况，还有这里的交换机的作用？
真的对这些很模糊，希望能说得明白一点，谢谢。

追答

主机----交换机---路由器--外网，这样连是比较正常的。
而你那种连法，把交换机去掉，也是可以的。（也不是说交换机连了就不可以，而是，没必要）
所谓路由器工作在网络层，那指的是【实现功能中里最高的层次】，上层必须有底层的支持，也就是说路由器当然能支持数据链路层的功能。
你要弄清楚数据的流向：一个帧到了交换机，它不需要把帧解封装，也就是不会处理网络层里数据包的内容，而是根据帧的信息转发。而到了路由器，它需要解开帧的封装，查看数据包的信息，然后根据数据包的目标地址再结合自己的路由表查找路径，重新封装成帧发往下一个目标。这也是路由器工作在网络层的含义

追问

非常感谢你的回答。我还有疑问，那就是在计算机内部数据也是从高层（向外发送数据的时候）流向低层，也就是说在说算机内部也完成了对数据的封装，那计算机也具有网络层及以下层的功能吗？这种是不是只是协议上的用软件来实现的？也就是说这种功能不只有路由器才有（因为我们都说路由器工作在网络层）？
我就是对这里感到疑惑，还有你说的某设备工作在某层，那它是不是具备它所在层及以下层的功能？

追答

计算机具有所有层的功能，其中网卡完成数据链路层和物理层（可以看成硬件），TCP/IP协议栈完成其余上层功能。（可以看成软件）
路由器本质上就是计算机，里面也可以分底层模块和高层模块，一般都是底层由硬件实现而高层会涉及软件。其实高端路由器的一些比较强大的功能是可能超越网络层的（但路由器绝大部分还是在网络层）
对于你最后的问题：是的。还是那句话，高层必须有底层支持。其实物理层我没有提到，但所有设备都是有物理层功能的，也必须经过物理层

以太网(IEEE 802.3)帧格式：

1、前导码：7字节0x55,一串1、0间隔，用于信号同步
2、帧起始定界符：1字节0xD5(10101011)，表示一帧开始
3、DA(目的MAC)：6字节
4、SA(源MAC)：6字节
5、类型/长度：2字节，0～1500保留为长度域值，1536～65535保留为类型域值(0x0600～0xFFFF)
6、数据：46～1500字节
7、帧校验序列(FCS)：4字节，使用CRC计算从目的MAC到数据域这部分内容而得到的校验和。

据RFC894的说明，以太网封装IP数据包的最大长度是1500字节，也就是说以太网最大帧长应该是以太网首部加上1500，再加上7字节的前导同步码和1字节的帧开始定界符，具体就是：7字节前导同步吗＋1字节帧开始定界符＋6字节的目的MAC＋6字节的源MAC＋2字节的帧类型＋1500＋4字节的FCS。

按照上述，最大帧应该是1526字节，但是实际上我们抓包得到的最大帧是1514字节，为什么不是1526字节呢？原因是当数据帧到达网卡时，在物理层上网卡要先去掉前导同步码和帧开始定界符，然后对帧进行CRC检验，如果帧校验和错，就丢弃此帧。如果校验和正确，就判断帧的目的硬件地址是否符合自己的接收条件（目的地址是自己的物理硬件地址、广播地址、可接收的多播硬件地址等），如果符合，就将帧交“设备驱动程序”做进一步处理。这时我们的抓包软件才能抓到数据，因此，抓包软件抓到的是去掉前导同步码、帧开始分界符、FCS之外的数据，其最大值是6＋6＋2＋1500＝1514。

以太网规定，以太网帧数据域部分最小为46字节，也就是以太网帧最小是6＋6＋2＋46＋4＝64。除去4个字节的FCS，因此，抓包时就是60字节。当数据字段的长度小于46字节时，MAC子层就会在数据字段的后面填充以满足数据帧长不小于64字节。由于填充数据是由MAC子层负责，也就是设备驱动程序。