以太网帧最小字节数以及以太网碰撞

转自：http://blog.csdn.net/21aspnet/article/details/7269462

说明：本文源自多个网页，原文链接已经不可寻

以太网是无连接的，不可靠的服务，采用尽力传输的机制。以太网CSMA/CD我就不多讲了，我相信大家都了解这个原理。
以太网是不可靠的，这意味着它并不知道对方有没有收到自己发出的数据包，但如果他发出的数据包发生错误，他会进行重传。以太网的错误主要是发生碰撞，碰撞是指两台机器同时监听到网络是空闲的，同时发送数据，就会发生碰撞，碰撞对于以太网来说是正常的。
我们来看一下，假设A检测到网络是空闲的，开始发数据包，尽力传输，当数据包还没有到达B时，B也监测到网络是空闲的，开始发数据包，这时就会发生碰撞，B 首先发现发生碰撞，开始发送碰撞信号，所谓碰撞信号，就是连续的01010101或者10101010,十六进制就是55或AA。这个碰撞信号会返回到 A，如果碰撞信号到达A时，A还没有发完这个数据包，A就知道这个数据包发生了错误，就会重传这个数据包。但如果碰撞信号会返回到A时，数据包已经发完，则A不会重传这个数据包。
我们先看一下，以太网为什么要设计这样的重传机制。首先，以太网不想采用连接机制，因为会降低效率，但他又想有一定的重传机制，因为以太网的重传是微秒级，而传输层的重传，如TCP的重传达到毫秒级，应用层的重传更达到秒级，我们可以看到越底层的重传，速度越快，所以对于以太网错误，以太网必须有重传机制。
要保证以太网的重传，必须保证A收到碰撞信号的时候，数据包没有传完，要实现这一要求，A和B之间的距离很关键，也就是说信号在A和B之间传输的来回时间必须控制在一定范围之内。IEEE定义了这个标准，一个碰撞域内，最远的两台机器之间的round-trip time 要小于512bit time.(来回时间小于512位时，所谓位时就是传输一个比特需要的时间）。这也是我们常说的一个碰撞域的直径。
512个位时，也就是64字节的传输时间，如果以太网数据包大于或等于64个字节，就能保证碰撞信号到达A的时候，数据包还没有传完。
这就是为什么以太网要最小64个字节，同样，在正常的情况下，碰撞信号应该出现在64个字节之内，这是正常的以太网碰撞，如果碰撞信号出现在64个字节之后，叫 late collision。这是不正常的。

MAC帧格式图

碰撞槽时间
假设公共总线媒体长度为S，帧在媒体上的传播速度为0.7C（光速），网络的传输率为R（bps）， 
帧长为L（bps），tPHY为某站的物理层时延； 
则有： 
碰撞槽时间=2S/0.7C+2tPHY 
因为Lmin/R=碰撞槽时间 
所以：Lmin =（2S/0.7C+2tPHY ）×R 
Lmin 称为最小帧长度。 
碰撞槽时间在以太网中是一个极为重要的参数，有如下特点： 
（1）它是检测一次碰撞所需的最长时间。 
（2）要求帧长度有个下限。（即最短帧长）
（3）产生碰撞，就会出现帧碎片。 
（4）如发生碰撞，要等待一定的时间。t=rT。（T为碰撞槽时间）

下面我们来估计在最坏情况下，检测到冲突所需的时间 
（1）A和B是网上相距最远的两个主机，设信号在A和B之间传播时延为τ，假定A在t时 
刻开始发送一帧，则这个帧在t+τ时刻到达B，若B在t+τ－ε时刻开始发送一帧，则B在t+τ时就 
会检测到冲突，并发出阻塞信号。 
（2）阻塞信号将在t+2τ时到达A。所以A必须在t+2τ时仍在发送才可以检测到冲突，所以一帧的 
发送时间必须大于2τ。 
（3）按照标准，10Mbps以太网采用中继器时，连接最大长度为2500米，最多经过4个中继器，因 
此规定对于10Mbps以太网规定一帧的最小发送时间必须为51.2μs。 
（3）51.2μs也就是512位数据在10Mbps以太网速率下的传播时间，常称为512位时。这个时间定 
义为以太网时隙。512位时=64字节，因此以太网帧的最小长度为512位时=64字节。 

以太网18字节，我想应该是“目的MAC（6）＋源MAC（6）＋Type（2）＋CRC（4）

至于IP最大传输单元1500，只是规定

有些把以太网帧的前导字符部分也算到帧头里面了

IEEE 802 .3标准的第一个版本于1983年６月24日发布，由于Xerox将关于CSMA/CD的４件专利转交给IEEE，IEEE以极低的价格授权生产企业使用相应专利，所以使用IEEE 802 .3标准生产产品不存在高昂专利费用问题。随后，802 .3标准得到了ANSI和ISO的认可，使IEEE 802.3标准成为一个开放的、权威的标准。
虽然与Ethernet II标准发布时间差不多，而且IEEE 802 .3的标准级别比前者高得多，但在标准发布后的十多年，802.3标准在应用中仅仅能与Ethernet II平分秋色，其本质原因是802 .3标准中的帧结构必须配合802.2标准使用，这大大减小了应用的灵活性并显著增加了协议的开销，复杂加之效率低使802 .3难以占上风。
在1998年编辑中802.3工作组对802.3标准进行了重大改动，最后完成了新版标准IEEE 802 .3-2002。2002版的802.3标准对MAC帧结构进行了重大改进使之具备Ethernet II封装灵活性，从而在应用中完全取代了Ethernet II，使IEEE 802 .3-2002标准成为以太网的唯一标准。
2005年以来又开始制定802.3标准的新版本 。
802.3-2002标准定了以太网的头结构为DA(6)+SA(6)+Len/Type(2)=14字节 。

64字节的由来即以太网帧的18 Byte (目的MAC（6）＋源MAC（6）＋Type（2）＋CRC（4）)加上实际载荷的最小长度46 Byte(数据：46～1500字节) ，总共64字节！