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Datenframe
Ein Datenframe ist eine Protocol Data Unit auf der Sicherungsschicht (Schicht 2) des OSI-Modells. Er ist klar vom Datenpaket zu unterscheiden, das für die …
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Begriff und Aufbau
Ein Datenframe ist eine Protocol Data Unit (PDU), also eine abgeschlossene Dateneinheit, auf der Sicherungsschicht (Schicht 2) des OSI-Modells. Er darf nicht mit einem Datenpaket verwechselt werden: Dieses gehört zur Vermittlungsschicht (Schicht 3).
Ein Datenframe besteht aus drei Hauptteilen:
- Der Header enthält die Ziel- und Quelladresse. Diese schichtspezifischen Adressen heißen auch Hardware- oder MAC-Adressen. Hinzu kommen Steuerinformationen für den Datenfluss, beispielsweise ein 802.1Q-Tag und der EtherType.
- Die Nutzdaten enthalten das Paket der Vermittlungsschicht.
- Der Trailer enthält die Frame Check Sequence, eine Prüfsumme zur Kontrolle der Datenintegrität.
Aufbau eines Ethernet-Frames
Bei Ethernet nach IEEE 802.3 enthält ein Frame nacheinander die MAC-Adresse des Empfängers mit 6 Oktetten, die MAC-Adresse des Absenders mit 6 Oktetten, optional ein 802.1Q-Tag mit 4 Oktetten, den EtherType mit 2 Oktetten, bis zu 1500 Byte Nutzdaten und die Frame Check Sequence mit 4 Oktetten. Ein Oktett entspricht dabei einem Byte.
Auf der Bitübertragungsschicht (Schicht 1) kommen eine Präambel mit 7 Oktetten, das Start-of-Frame-Feld mit 1 Oktett und nach der Übertragung ein Interpacket Gap mit 12 Oktetten hinzu. Diese Bestandteile gehören zum Ethernet-Paket auf Schicht 1 und nicht zum eigentlichen Datenframe auf Schicht 2.
Framegrößen und Nutzdaten
Ein Ethernet-Datenframe ist standardmäßig höchstens 1518 Byte groß. Davon sind 18 Byte für Header und Trailer reserviert, sodass 1500 Byte für Nutzdaten verfügbar bleiben.
Ein IEEE-802.1Q-Tag dient VLANs oder der Priorisierung. Wird dieses optionale Feld verwendet, wächst der Header um 4 Byte und die maximale Framegröße auf 1522 Byte. Die mögliche Nutzdatenmenge bleibt trotzdem bei 1500 Byte.
Die minimale Ethernet-Framegröße beträgt 64 Byte. Sie ist erforderlich, damit Kollisionen erkannt werden können. Deshalb müssen ohne 802.1Q-Tag mindestens 64 − 18 = 46 Byte Nutzdaten verwendet werden.
Beispiel mit IPv4 und TCP
Bei maximalen IPv4-/TCP-Daten kann die Nutzlast des Ethernet-Frames von 1500 Byte aus einem IP-Header mit 20 Byte und einer IP-Nutzlast mit 1480 Byte bestehen. Die IP-Nutzlast enthält wiederum einen TCP-Header mit 20 Byte und eine TCP-Nutzlast von 1460 Byte. Je nach tatsächlicher TCP-Nutzlast nennt die Übersicht für diesen Bereich (6–)1460 Byte.
MTU und Fragmentierung
Ein IP-Paket kann 64 kB groß sein und passt deshalb nicht immer in einen einzelnen Datenframe. Größere IPv4-Pakete werden vor der Übertragung auf Schicht 2 in Fragmente zerlegt, die jeweils in einen Datenframe passen. Dieser Vorgang heißt Fragmentierung.
Die Maximum Transmission Unit (MTU) gibt die größte IP-Paketgröße an, die über einen Netzwerk-Link übertragen werden kann, ohne das Paket fragmentieren zu müssen. IPv6 verwendet grundsätzlich Path MTU Discovery, um die geeignete MTU des Übertragungswegs zu bestimmen; dadurch ist keine Fragmentierung während des Transports notwendig.
Der zugrunde liegende Artikel weist darauf hin, dass seine Angaben nicht ausreichend mit Belegen abgesichert sind.