乙太網路訊框格式

在乙太網路鏈路上的封包稱作以太訊框。以太訊框起始部分由前導碼和訊框開始符組成。後面緊跟著一個乙太網路報頭，以MAC位址說明目的位址和源位址。訊框的中部是該訊框負載的包含其他協定報頭的封包（例如IP協定）。以太訊框由一個32位元冗餘校驗碼結尾。它用於檢驗資料傳輸是否出現損壞。

結構

來自線路的二進制封包稱作一個訊框。從物理線路上看到的訊框，除其他資訊外，還可看到前導碼和訊框開始符。任何物理硬體都會需要這些資訊。^{[note 1]}

下面的表格顯示了在以1500個八位元組為MTU傳輸（有些十億位元乙太網路甚至更高速乙太網路支援更大的訊框，稱作巨型訊框）時的完整訊框格式。^{[note 2]} 一個八位元組是八個位組成的資料（也就是現代電腦的一個位元組）。

802.3 乙太網路訊框結構
前導碼	訊框開始符	MAC 目標位址	MAC 源位址	802.1Q 標籤（可選）	以太類型	負載	冗餘校驗	訊框間距（英語：Interframe gap）
10101010 7個octet	10101011 1個octet	6 octets	6 octets	（4 octets）	2 octets	46–1500 octets	4 octets	12 octets
		64–1522 octets
72–1530 octets
84–1542 octets

前導碼和訊框開始符

一個訊框以7個位元組的前導碼和1個位元組的訊框開始符作為訊框的開始。快速乙太網路之前，線上路上訊框的這部分的位元型樣是10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101011。由於在傳輸一個位元組時最低位最先傳輸（LSB），因此其相應的16進制表示為0x55 0x55 0x55 0x55 0x55 0x55 0x55 0xD5。

10/100M 網卡（媒介無關介面 PHY）一次傳輸4位元（一個半位元組（英語：nibble））。因此前導符會成為7組0x5+0x5,而訊框開始符成為0x5+0xD。1000M網卡（GMII（英語：Gigabit Media Independent Interface））一次傳輸8位元，而10Gbit/s（XGMII（英語：nibble）） PHY晶片一次傳輸32位元。注意當以octet描述時，先傳輸7個01010101然後傳輸11010101。由於8位元資料的低4位元先傳送，所以先傳送訊框開始符的0101，之後傳送1101。

報頭

報頭包含源位址和目標位址的MAC位址，以太類型欄位和可選的用於說明VLAN成員關係和傳輸優先級的IEEE 802.1Q VLAN 標籤。

訊框校驗碼

訊框校驗碼是一個32位元迴圈冗餘校驗碼，以便驗證訊框資料是否被損壞。

訊框間距

當一個訊框傳送出去之後，傳送方在下次傳送訊框之前，需要再傳送至少12個octet的空閒線路狀態碼。

以太訊框類型

以太訊框有很多種類型。不同類型的訊框具有不同的格式和MTU值。但在同種物理媒體上都可同時存在。

乙太網路第二版^{[note 3]} 或者稱之為Ethernet II 訊框，DIX訊框，是最常見的訊框類型。並通常直接被IP協定使用。
Novell的非標準IEEE 802.3訊框變種。
IEEE 802.2 邏輯鏈路控制（LLC）訊框
子網路接入協定（SNAP）訊框

所有四種以太訊框類型都可包含一個IEEE 802.1Q選項來確定它屬於哪個VLAN以及他的IEEE 802.1p優先級（QoS）。這個封裝由IEEE 802.3ac定義並將訊框大小從64位元組擴充到1522位元組（註：不包含7個前導位元組和1個位元組的訊框開始符以及12個訊框間距位元組）。

IEEE 802.1Q標籤，如果出現，需要放在源位址欄位和以太類型或長度欄位的中間。這個標籤的前兩個位元組是標籤協定識別碼（TPID）值0x8100。這與沒有標籤訊框的以太類型/長度欄位的位置相同，所以以太類型0x8100就表示包含標籤的訊框，而實際的以太類型/長度欄位則放在Q-標籤的後面。TPID後面是兩個位元組的標籤控制資訊（TCI）。（IEEE 802.1p 優先級（QoS）和VLAN ID）。Q標籤後面就是通常的訊框內容。

Ethernet II

以太 II 訊框 （也稱作DIX乙太網路，是以這個設計的主要成員，DEC,Intel和Xerox的名字命名的。^[1]）,把緊接在目標和源MAC位址後面的這個兩位元組定義為乙太網路訊框資料類型欄位。

例如，一個0x0800的以太類型說明這個訊框包含的是IPv4資料報。同樣的，一個0x0806的以太類型說明這個訊框是一個ARP訊框，0x8100說明這是一個IEEE 802.1Q訊框，而0x86DD說明這是一個IPv6訊框。

當這個工業界的標準通過正式的IEEE標準化過程後，在802.3標準中以太類型欄位變成了一個（資料）長度欄位。（最初的以太包通過包括他們的訊框來確定它們的長度，而不是以一個明確的數值。）但是包的接收層仍需知道如何解析包，因此標準要求將IEEE802.2頭跟在長度欄位後面，定義包的類型。多年之後，802.3x-1997標準，一個802.3標準的後繼版本，正式允許兩種類型的封包同時存在。實際上，兩種封包都被廣泛使用，而最初的以太封包在以太區域網路中被廣泛應用，因為他的簡便和低開銷。

為了允許一些使用以太II版本的資料報和一些使用802.3封裝的最初版本的封包能夠在同一個乙太網路段使用，以太類型值必須大於等於1536（0x0600）。這個值比802.3封包的最大長度1500byte （0x05DC）要更大。因此如果這個欄位的值大於等於1536，則這個訊框是以太II訊框，而那個欄位是類型欄位。否則（小於1500而大於46位元組），他是一個IEEE 802.3訊框，而那個欄位是長度欄位。1500～1536（不包含）的數值未定義。^[2]

802.2 LLC

一些協定，尤其是為OSI模型設計的，會直接在802.2 LLC層上操作。802.2 LLC層同時提供資料報和面向連接的網路服務。

802.2乙太網路變種沒有在常規網路中普遍使用。只有一些大公司的沒有與IP網路融合的Netware裝置。以前，很多公司Netware網路支援802.2乙太網路，以便支援從乙太網路到IEEE 802.5權杖環網或FDDI網路的透明橋接。當今最流行的封包是乙太網路版本二，由基於IP協定的網路使用，將其以太類型設定為0x0800用於封裝IPv4或者0x86DD來支援IPv6。

還有一個網際網路標準來使用LLC/SNAP報頭將IPv4封裝在IEEE 802.2訊框中。^[3] 這幾乎從未在乙太網路中實現過。（但在FDDI以及權杖環網，IEEE 802.11和其他IEEE 802網路中使用）。如果不使用SNAP,IP傳輸無法封裝在IEEE 802.2 LLC訊框中。這是因為LLC協定中雖然有一種IP協定類型，卻沒有ARP。IPv6同樣可使用LLC/SNAP在IEEE 802.2乙太網路上傳播，但，如同IPv4，它也絕少被這樣使用。（儘管LLC/SNAP的IPv6封包在IEEE 802網路中被使用）。

子網路接入協定

通過檢查802.2 LLC頭，可以確定他是否後繼一個SNAP頭。LLC頭包含兩個附加的8位元位址欄位，在OSI模型術語中稱作服務訪問點（SAPs）。當源和目標SAP都設定為0xAA時，就會使用SNAP服務。SNAP頭允許以太類型值被任何IEEE 802協定使用，即使支援的是私有協定ID空間。在IEEE 802.3x-1997中，IEEE 以太標準被修改為明確允許緊接著MAC位址的16位元欄位即可用於長度欄位，也可用於類型欄位。

Mac OS使用 802.2/SNAP 封包來實現乙太網路上的AppleTalk V2協定套件（"EhterTalk"）。

Novell raw 802.3

Novell的"raw"802.3訊框格式基於早期IEEE 802.3的工作。Novell以它作為起點來建立他自己的乙太網路上IPX協定的的第一個實現。他們沒有使用LLC頭，而是直接在長度欄位後面開始IPX封包。這不符合IEEE 802.3標準，但由於IPX的前兩個位元組一直是FF（而在IEEE 802.2 LLC中這種模式雖然理論上是可能的但實際上概率極其微小），實用中這種方式與其他以太實現共同存在。但須注意在一些早期的DECnet（英語：DECnet）可能無法辨識之。

直到90年代中期，Novell NetWare預設使用這個訊框類型，而由於Netware曾如此流行，而那時IP還不是那麼流行，在過去的一些時候，大多數的乙太網路上都運載著負載IPX的"raw" 802.3封包。直到Netware 4.10，當使用IPX時，Netware才預設使用IEEE 802.2和LLC（Nerware 訊框類型Ethernet_802.2）。

效率

我們可以計算乙太網路的效率和位元速率：

${\text{Efficiency}}={\frac {\text{Payload size}}{\text{Frame size}}}$

當達到允許的最大負載值時可達到最高效率，對於無標籤的乙太網路封包是 ${\frac {1500}{1538}}=97.53\%$ ，而使用802.1Q VLAN標籤時是 ${\frac {1500}{1542}}=97.28\%$ 。

由效率中可計算位元速率：

${\text{Net bit rate}}={\text{Efficiency}}\times {\text{Wire bit rate}}\,\!$

不帶802.1Q標籤的100BASE-TX乙太網路的最大位元速率是97.53 Mbit/s. 註：不帶標籤的最大訊框尺寸=1518 + 20 (7-byte 前導符,1-byte 訊框開始符, 12-byte 訊框間距)= 1538。

矮訊框

矮訊框是一個尺寸不及IEEE 802.3定義的最小長度64位元組的乙太網路訊框。可能的原因是乙太網路碰撞，資料不足，網卡錯誤或軟體錯誤。^[4]

注釋

^ 前導碼和訊框開始符無法在包嗅探程式中顯示。這些資訊會在OSI第1層被網卡處理掉，而不會傳入嗅探程式採集資料的OSI第2層。也存在OSI實體層的嗅探工具以顯示這些前導碼和訊框開始符，但這些裝置大多昂貴，多用於檢測硬體相關的故障。
^ 前導碼和訊框開始符的位元型樣以位元串的方式給出，最左的位元最先傳輸(而非以位元組為單位，乙太網路傳輸最優先的位)。這個註腳與IEEE 802.3標準吻合。
^ 第一版以太訊框在早期乙太網路原型中使用，並使用8位元MAC位址，從未在商業中使用

參考資料

^ Drew Heywood; Zubair Ahmad. Drew Heywood's Windows 2000 Network Services. Sams. 2001: 53. ISBN 0672317419.
^ IEEE Std 802.3-2005, 3.2.6
^ RFC 1042
^ Glossary of Terms - R (Zarlink Semiconductor). [2011-03-01]. （原始內容存檔於2009-10-26）. 071227 products.zarlink.com

[1] 前導碼和訊框開始符無法在包嗅探程式中顯示。這些資訊會在OSI第1層被網卡處理掉，而不會傳入嗅探程式採集資料的OSI第2層。也存在OSI實體層的嗅探工具以顯示這些前導碼和訊框開始符，但這些裝置大多昂貴，多用於檢測硬體相關的故障。

[2] 前導碼和訊框開始符的位元型樣以位元串的方式給出，最左的位元最先傳輸(而非以位元組為單位，乙太網路傳輸最優先的位)。這個註腳與IEEE 802.3標準吻合。

[3] 第一版以太訊框在早期乙太網路原型中使用，並使用8位元MAC位址，從未在商業中使用

[4] Drew Heywood; Zubair Ahmad. Drew Heywood's Windows 2000 Network Services. Sams. 2001: 53. ISBN 0672317419.

[5] IEEE Std 802.3-2005, 3.2.6

[6] RFC 1042

[7] Glossary of Terms - R (Zarlink Semiconductor). [2011-03-01]. （原始內容存檔於2009-10-26）. 071227 products.zarlink.com

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