为何以太网帧长计算没有覆盖前导码?

VSole2023-04-23 10:06:34

帧长,即帧的长度(Frame Length),是指链路层协议数据单元(MPDU)的长度,单位为字节byte。而前导码(Preamble)属于物理层协议数据单元(PPDU),并不属于MPDU的管辖势力范围,故不一并计算。

什么是链路层协议数据单元(MPDU)?

MPDU是MAC

Protocol Data Unit英文首字母缩写,这里的特指Ethernet链路层(二层)。这个链路层又分为两个部分:

  • LLC (Logical Link Control),这个是与上层协议(ARP、IP、IPv6、802.1Q)的接口。
  • MAC(Media Access
  • Control),这个是与底层协议(Ethernet物理层)的接口。

链路层LLC接到电话,一个上层客户(IP)要去春游。LLC专业称呼客户什么?

甲方粑粑?

No,No。而是叫链路层服务单元MSDU(MAC Service Data Unit)

甲方粑粑通常会在电话里告知,自己希望乘某种交通工具,比如:

  • Ethernet II 单厢小汽车
  • 802.3 + 802.2 两厢小汽车
  • 802.3 + 802.2 + SNAP 三厢小汽车

于是LLC将上层客户MSDU,放入客户要求的小汽车内。LLC就给同部门的MAC打电话,MAC层配合LLC将小汽车载着的客户,添加上所有必要的汽车头、车尾校验(FCS)。车头+ 客户(MSDU) + 车尾整体就是一个帧(Frame)。这是通俗的叫法,专业的叫法为MPDU。

MAC忙完之后,就要给跨部门的同事,物理层打电话派活了,并把MPDU小汽车开到了物理层。。

物理层协议数据单元(PPDU)

在物理层眼里,MPDU就不再叫MPDU了,而是叫PSDU(PHY Service Data Unit),虽然MPDU和PSDU是一回事,但是在物理层部门,只会叫PSDU,意思为物理层的服务单元。

物理层要做的,需要在PSDU这辆小汽车前加上Preamble,由于Preamble码在周期性重复同样一个波形(010101010101...),非常方便接收方通过相干检测(automatic correlation)来完成时间同步(帧从何处开始),相位同步(信号载波、本地信号发生器载波)。相位同步了,也意味着信号载波、本地信号发生器的载波频率同步。有一个闭环管理的自动相位跟踪电路(锁相环PLL),会一直跟踪(Track)双方相位差,并予以补偿。使得相位差控制在极小的范围内,避免相位差过大造成误码。

有了前置Preamble小汽车,就上路了。很快到了目的地,接收方通过Preamble重复波形,检测到自相关系数> 设定阈值,意味着一辆小汽车极大概率incoming。于是接收方物理层打鸡血一样拉起了警铃,所有电路立马从午睡中爬起来干活。

Preamble + SFD的作用仅仅为了同步、以及警示接收方的物理层Preamble在哪里结束,真正的小汽车(Frame)从哪里开始,一旦这两个使命完成,物理层就把Preamble + SFD给扔掉了。

物理层真正接收的数据是PSDU,并给MAC层,MAC层检查FCS,没有问题之后给LLC,LLC检查客户到底是谁,打客户电话来取走MSDU,整个春游结束。。。

物理层以太网协议
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基于TCP/IP的参考模型将协议分成四个层次,它们分别是链路层、网络层、传输层和应用层。下图表示TCP/IP模型与OSI模型各层的对照关系。TCP/IP协议族按照层次由上到下,层层包装。出栈的过程,数据接收方每层不断地拆除首部与尾部,得到最终传输的数据。上图以HTTP协议为例,具体说明。原理是用类型码为0的ICMP发请求,受到请求的主机则用类型码为8的ICMP回应。因此,应用程序必须选择合适大小的报文。
数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。以太网协议详解MAC地址:每一个设备都拥有唯一的MAC地址,共48位,使用十六进制表示。网络层网络层的目的是实现两个端系统之间的数据透明传送,具体功能包括寻址和路由选择、连接的建立、保持和终止等。
数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。与IP协议配套使用实现其功能的还有地址解析协议ARP、逆地址解析协议RARP、因特网报文协议ICMP、因特网组管理协议IGMP。ARP 是即插即用的,一个ARP表是自动建立的,不需要系统管理员来配置。
数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。与IP协议配套使用实现其功能的还有地址解析协议ARP、逆地址解析协议RARP、因特网报文协议ICMP、因特网组管理协议IGMP。ARP 是即插即用的,一个ARP表是自动建立的,不需要系统管理员来配置。
数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。以太网协议详解MAC地址:每一个设备都拥有唯一的MAC地址,共48位,使用十六进制表示。与IP协议配套使用实现其功能的还有地址解析协议ARP、逆地址解析协议RARP、因特网报文协议ICMP、因特网组管理协议IGMP。ARP 是即插即用的,一个ARP表是自动建立的,不需要系统管理员来配置。
数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。以太网协议详解MAC地址:每一个设备都拥有唯一的MAC地址,共48位,使用十六进制表示。与IP协议配套使用实现其功能的还有地址解析协议ARP、逆地址解析协议RARP、因特网报文协议ICMP、因特网组管理协议IGMP。ARP 是即插即用的,一个ARP表是自动建立的,不需要系统管理员来配置。
帧长,即帧的长度(Frame Length),是指链路层协议数据单元(MPDU)的长度,单位为字节byte。
这个划分方法称为 TCP/IP 五层协议。我们把位于应用层的信息分组称为报文。UDP 协议向它的应用程序提供无连接服务。物理层协议是和链路相关的,并且进一步与该链路的实际传输媒体相关。而有效载荷即来自于上一层的分组。
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网络安全专家