MACフレーム

・イーサネットのフレームフォーマット（フレーム形式）
・ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｃｏｎｔｒｏｌ，媒体アクセス制御）

・ＩＥＥＥ８０２．３で規定されている．

ＭＡＣフレームの定義：　プリアンブル/SFD ～FCS　までを指す
ＭＡＣフレーム長の定義：プリアンブルを除いた，あて先アドレス（ＤＡ）～ＦＣＳまでを指す．

■ＭＡＣフレームの構成

１．イーサネットＭＡＣフレームの構成（ＶＬＡＮタグなしの場合：アンタグフレーム）　
有効フレーム長(DA-FCS)の範囲(64-1518B)

プリアンブル/ＳＦＤ(8B)| 宛先アドレス(6B)|送信元アドレス(6B)|Type/Len(2B)|ユーザデータ,PAD(46-1500B)|FCS(4B)

２．VLANタグありの場合 有効フレーム長(DA-FCS)の範囲(64-1522B)

プリアンブル/ＳＦＤ(8B)| 宛先アドレス(6B)|送信元アドレス(6B)|VLANタグ(4B)|Type/Len(2B)|ユーザデータ,PAD(42-1500B)|FCS(4B)
      
２．プリアンブル/ＳＦＤフィールド

・ＭＡＣフレームの先頭に付加され，ここからＭＡＣフレームが開始することを表す．全８バイトのうち，前半の７バイトがプリアンブルで，最後の１バイトがＳＦＤになっている．ＳＦＤの１バイトは，その直後からＭＡＣフレームの中身が始まることを表す．

（２－１）プリアンブルのデータ形式

・１，０のビットが交互に５６ビット（７バイト）連続するパターンになっている．

（先頭）10101010  10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010

（２－２）ＳＦＤ(Start of Frame Delimiter)
その直後からＭＡＣフレームの中身が始まることを表す．
プリアンブルとビットパターンを変えてあり，最後に１が２つ連続する．

（先頭）10101011

※1010が連続するビットパターンは，初期のイーサネット(10BASE5,10BASE2,10BASE-T)で使用されるマンチェスタ符号化において，10MHz周期の矩形波の送信信号を形成し，受信側において同期確立を容易にする
働きをした．10BASE-Tより新しいイーサネットでは，マンチェスタ符号化は，用いられていないが，1010のビットパタンはＭＡＣフレームのプリアンブル/SFDとして，使用されている．

※プリアンブル短縮(Preamble Shirinkage)
８バイトのプリアンブル/SFDが伝送路上で７バイトに短縮されることがある現象のこと．
ファーストイーサネット，ギガビットイーサネットでは，ＭＡＣフレームとＭＡＣフレームの間に
「アイドル符号セット」を送信する．ギガビットイーサネットのアイドル符号セットは，２バイト単位に
なっているため，たまたま，送信フレームの先頭がアイドル符号セットの境界に一致しなかった場合，
プリアンブル/SFDを１バイト削って，その分先頭をずらして，送信することが規定されている．

・プリアンブル短縮がおこるのは，１０００ＢＡＳＥ－Ｘファミリーのみ
→アイドル符号セットとして，２バイト単位の符号セットを使用しているため．

・１０Ｇイーサの場合，プリアンブル短縮はおこらない．
→プリアンブルを短縮するのではなく，符号セットの境界に合わせて，
フレームの送信開始自体を遅らせたり，早めたりする手法をとっているため．

３．宛先アドレス(DA)/送信元アドレス(SA)

宛先アドレス：ＭＡＣフレームを届ける宛先の端末のアドレス
送信元アドレス：ＭＡＣフレームを送信した元の端末のアドレス

イーサネットでは，これらのアドレスとして，それぞれ４８ビット（６バイト）
のＭＡＣアドレスを使用している．

（３－１）ＭＡＣアドレスの構成

４８ビットのＭＡＣアドレスは，ＩＥＥＥの管理(ベンダに識別番号として割り当てるベンダ識別番号)と，
ＮＩＣベンダの管理（製造番号）によって，世界で唯一のＭＡＣアドレスになる．
ベンダは，この番号をＮＩＣボードやスイッチに書き込んで出荷する．

I/G (1bit)| U/L (1bit) | ベンダ識別番号(22bit) | 製造番号(24bit)

I/G:(Individual/Group) 　
　　０のとき：アドレスが特定のアドレス（個別アドレス，ユニキャストアドレス）を指す
　　１のとき：複数端末を指すか（マルチキャストアドレス）について表す．

U/L(Unique/Local)
     ０のとき：グローバルアドレス（ＭＡＣアドレスがＩＥＥＥから正式に取得された世界的に唯一無二のアドレス）
　　１のとき：ローカルアドレス（ユーザーまたはネットワーク管理者が独自に割り当て，
　　　　　　　　ローカルで運用，管理されているアドレス）
　　　
　　
ベンダ識別番号：ＩＥＥＥから取得
製造番号：ベンダが管理

※グローバルアドレスの先頭２４ビットは，「ＯＵＩ」とよばれ，ＩＥＥＥで申請企業に対して，重複しないようにユニークに割り当てている値（ネットワーク機器ベンダの識別番号）
例えば，Ａ社に対して，0x00-46-11というＯＵＩが割り当てられた場合，Ａ社から出荷されるイーサネット製品には，0x00-46-11-xx-xx-xxというグローバルアドレスがつけられて出荷される．

ＯＵＩ：Organizationally Unique Identifier

４．Type/Length

・２バイトのフィールド
・設定された値によって，２通りの解釈がある．

（１）値が１５００以下のとき
→Ｌｅｎｇｈ解釈になる．

Type/Legthフィールドが，ＭＡＣフレームの最大ユーザーデータ長（１５００バイト）以下の値を
とる場合，この値は，ユーザーデータ長(Length)を表すことになる．

（２）値が１５３６以上(0x0600)のとき
→Type解釈になる．

上位プロトコル（ネットワーク層プロトコル：ＩＰなど）のプロトコルタイプを表している．
Etherタイプ値は，ＩＥＥＥにおいて割り当てが行われている．

主なタイプ値

0x0800  :　ＩＰ
0x0806  :  ARP
0x8100 : 802.1Q Tagged VLAN
0x8137:  Novell IPX
0x8808: MPCP
0x8809:OAM slow protocol


５．データ（ユーザーデータ）

・ＭＡＣの上位層のユーザーデータが格納されている（例えば，ＩＰパケットのようなネットワーク層
の形式のデータ）

・データの長さが最小の４６バイトに満たない場合，ＰＡＤとして４６バイトになるようにする．

・Type/Lenをtype解釈する場合(1536(0x0600)以上）は，ＰＡＤの付加および削除は上位プロトコル
（ネットワーク層）の役割になっている．

６．ＦＣＳ（フレームチェックシーケンス）

・ＭＡＣフレームの誤り検査
・ＭＡＣフレームのプリアンブルを除いた，ＤＡ～ユーザデータ（ＰＡＤを含む）までの範囲
のデータについて，チェックサム計算を行った結果を格納する．

ＦＣＳは，ＭＡＣフレームの送信時に付加され，受信側で同じ計算を行った結果，値が
一致するかどうか確認する．（計算方法は，３２ビットのＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check 巡回冗長検査）
方式）値が一致しない場合，ＭＡＣフレームが伝送の途中でビット誤りを発生したとみなして，
そのＭＡＣフレームは廃棄する．
３２ビットＣＲＣが用いられるため，ＦＣＳフィールドをＣＲＣと呼ぶ場合もある．

７．ＶＬＡＮタグフレーム

・１９９８年のIEEE802.1Q規格(IEEE 802.1Q VLAN)に基づくＶＬＡＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ　ＬＡＮ，仮想ＬＡＮ）
でＭＡＣフレームの拡張が行われた．

・ＩＥＥＥ８０２．１Ｑ
ＶＬＡＮの動作およびタグに含まれる情報を規定している．
フレームの拡張の規定はＩＥＥＥ８０２．３ac（ＶＬＡＮ　ＴＡＧ）

■フレームの構成　有効フレーム長(DA-FCS)の範囲(64-1522B)
プリアンブル/ＳＦＤ(8B)| 宛先アドレス(6B)|送信元アドレス(6B)|VLANタグ(4B)|Type/Len(2B)|ユーザデータ,PAD(42-1500B)|FCS(4B)

・ＶＬＡＮタグフレームは通常のＭＡＣフレームに４バイトのＶＬＡＮタグを挿入したもの．
最大長は１５００のまま．
ＭＡＣフレームのフレーム長最大値が１５１８→１５２２バイトになる．
最小値６４は変わらない．（データサイズの最小値が４６→４２バイトになった）

（７－１）ＶＬＡＮタグ　　４バイト

先頭の２バイトは，イーサネットのタイプ値（0x8100）
→フレームがＩＥＥＥ８０２．１Ｑ　ＶＬＡＮに基づくＶＬＡＮタグフレームであることを示す．
残りの２バイトにタグ制御情報を格納する．

・タグ制御情報の内容

User Priority(3bit) | CFI bit(1bit) | VID (12bit)

・User Priority(3bit)　オプション

VLANタグフレームの優先度を表す．３ビットなので，８種類の優先度を設定することができ，
スイッチングＨＵＢ（レイヤ２スイッチ）などにおいて，これをもとに，ＭＡＣフレームを中継する際に
優先制御を行うことが可能．

・CFI bit(1bit)　　Canonical Format Indicator

キャノニカル形式の識別を意味する．キャノニカルとは，正統なという意味の英語．

キャノニカル形式（Little Endian)とは，１バイトのＬＳＢ（１バイトの最小ビット）が，送信ビット列の
一番先頭となるビット配列形式を意味している．

逆に非キャノニカル形式(Big Endian)とは，１バイトのＭＳＢ（１バイトの最大ビット）が送信バイト列の
先頭となるビット配列形式を表す．

イーサネット，ＦＤＤＩ　→キャノニカル形式
トークンリング→非キャノニカル形式

ＣＦＩ　０のとき：キャノニカル形式（送信元がキャノニカル形式であることを示す）
ＣＦＩ　１のとき：非キャノニカル形式（送信元が非キャノニカル形式であることを示す）

全ポートがイーサネットのＬ２スイッチの場合，データ部に含まれるＭＡＣアドレスの
キャノニカル形式を意識する必要はない．→ＣＦＩ＝１の値をもつＶＬＡＮタグフレームが
到着（トークンリングＬＡＮからブリッジを介して，イーサネットＬＡＮに中継されたフレーム）しても
レイヤ２のアドレス情報にもとづき，このフレームを中継することができる．

・VID(12ビット）

VID(VLAN Identifier)とは，仮想ＬＡＮの識別番号（VLAN ID)を示す．
１２ビットのとりうる範囲　０～４０９５ですが，通常のＶＬＡＮ　ＩＤとしては，１～４０９４が使用可能．

ＶＩＤ＝０は，無ＶＬＡＮ　ＩＤ（null VLAN ID)：
　　ユーザープライオリティビットに基づく優先度のみを指定する場合に使用する．
ＶＩＤ＝４０９５
　　スイッチ内部の管理処理などに使用するために未使用となっており，通常のＶＬＡＮ　ＩＤ
として使用することは，禁止されている．