7.1.1 — Ethernet Encapsulation

Что такое Ethernet

Ethernet — самая распространённая проводная LAN-технология сегодня. Работает по витой паре, оптоволокну или коаксиалу.

Ethernet — это семейство стандартов, а не один протокол. Он охватывает сразу два уровня OSI:

IEEE 802.2 — LLC-подуровень (общий для всех IEEE 802 технологий). IEEE 802.3 — MAC-подуровень + Physical layer (специфично для Ethernet).

Поддерживаемые скорости Ethernet:

Скорость	Название
10 Mbps	Ethernet
100 Mbps	Fast Ethernet
1 Gbps	Gigabit Ethernet
10 Gbps	10G Ethernet
40 Gbps	40G Ethernet
100 Gbps	100G Ethernet

💡 Ethernet — это не просто “кабель в розетке”. Это стандарт, который определяет и то, как данные кодируются в физическом сигнале (Layer 1), и как они упаковываются во фреймы и адресуются (Layer 2). Именно поэтому он охватывает оба уровня OSI.

7.1.2 — Data Link Sublayers

Это повторение материала из 6.1.2, но теперь в контексте конкретно Ethernet. Коротко закрепим.

LLC и MAC в контексте Ethernet

LLC (IEEE 802.2) — общий для всех IEEE 802 технологий. Программный подуровень, который указывает во фрейме какой L3-протокол используется (IPv4, IPv6). Благодаря LLC одна и та же NIC может работать с несколькими протоколами сетевого уровня одновременно.

MAC (IEEE 802.3 для Ethernet) — аппаратный подуровень, реализован в NIC. Отвечает за инкапсуляцию данных (формирование фрейма с MAC-адресами и FCS) и управление доступом к среде.

Ключевой момент: LLC один и тот же для Ethernet, Wi-Fi и Bluetooth. MAC-подуровень у каждой технологии свой, потому что физическая среда разная и правила доступа к ней отличаются.

7.1.3 — MAC Sublayer

Две задачи MAC-подуровня

1. Data Encapsulation (инкапсуляция данных) включает три вещи:

Ethernet frame — формирует структуру фрейма
Ethernet Addressing — добавляет src и dst MAC-адреса (NIC → NIC в одной LAN)
Ethernet Error Detection — добавляет трейлер FCS (Frame Check Sequence) abbreviation для обнаружения ошибок через CRC

2. Accessing the Media (доступ к среде) — управляет тем, как и когда устройство может передавать данные.

Стандарты IEEE 802.3 в MAC-подуровне

IEEE 802.3 — это “зонтик” для множества конкретных Ethernet-стандартов:

Стандарт	Что это
IEEE 802.3u	Fast Ethernet (100 Mbps)
IEEE 802.3z	Gigabit Ethernet по оптоволокну
IEEE 802.3ab	Gigabit Ethernet по меди
IEEE 802.3ae	10 Gigabit Ethernet по оптоволокну
и т.д.	…

Все они используют один и тот же LLC (802.2) сверху, но имеют разные физические спецификации снизу.

MAC и доступ к среде: legacy vs современный Ethernet

Старый Ethernet (хабы, шина) — half-duplex, общая среда → использует CSMA/CD: слушай перед передачей, обнаруживай коллизии, жди случайное время (backoff) и повторяй.

Современный Ethernet (коммутаторы) — full-duplex, у каждого устройства выделенный канал к switch → CSMA/CD не нужен, коллизий нет, управление доступом не требуется.

💡 Именно поэтому современные сети со switch работают значительно быстрее и стабильнее, чем старые сети с хабами.

7.1.4 — Ethernet Frame Fields

Структура Ethernet-фрейма

Описание каждого поля

Preamble + SFD (8 байт) — не входит в размер фрейма. Преамбула (7 байт) — чередующиеся биты для синхронизации. SFD (Start Frame Delimiter abbreviation , 1 байт) — сигнал “фрейм начинается прямо сейчас”. По сути говорит получателю: “приготовься принимать”.

Destination MAC Address (6 байт) — MAC-адрес получателя. NIC сравнивает его со своим адресом: совпало → принимает фрейм. Может быть unicast, multicast или broadcast.

Source MAC Address (6 байт) — MAC-адрес отправляющей NIC.

Type / Length (2 байта) — указывает протокол Layer 3 внутри фрейма. Также называется EtherType. Значения: 0x0800 = IPv4, 0x86DD = IPv6, 0x0806 = ARP.

Data (46–1500 байт) — полезная нагрузка: IP-пакет. Минимум 46 байт — если пакет меньше, добавляются pad-биты для дополнения до минимального размера.

FCS (4 байта) — Frame Check Sequence abbreviation . Содержит результат CRC-вычисления. Получатель пересчитывает CRC и сравнивает с FCS: не совпало → фрейм повреждён → отбрасывается.

Размеры фреймов

Тип	Размер	Что происходит
Нормальный	64–1518 байт	Принимается
Runt frame	< 64 байт	Отбрасывается (признак коллизии)
Jumbo / Baby giant	> 1518 байт	Обычно отбрасывается, но Fast/Gigabit switch поддерживают