# Ethernet Frames: Die Anatomie der Datenpakete auf Layer 2

TL;DR / Management Summary Während wir auf Layer 3 über Pakete und IPs sprechen, bewegen wir uns auf Layer 2 in der Welt der Frames. Ein Ethernet-Frame ist der physische Container, der unsere Daten über das Kabel transportiert. Er enthält die MAC-Adressen von Quelle und Ziel sowie Mechanismen zur Fehlererkennung (CRC). Ein Senior Admin versteht den Frame-Aufbau, um MTU-Probleme (Artikel 706) und VLAN-Tagging-Fehler (Artikel 680) auf Bit-Ebene diagnostizieren zu können.

# 1. Aufbau eines Standard Ethernet II Frames

Vom Preamble bis zum Tail.

Ein Frame besteht aus mehreren Sektionen:

Preamble & SFD (8 Bytes): Synchronisiert den Takt zwischen Sender und Empfänger.
Destination MAC (6 Bytes): An wen geht das Paket?
Source MAC (6 Bytes): Wer schickt das Paket?
EtherType (2 Bytes): Welches Protokoll liegt im Payload? (z.B. 0x0800 für IPv4).
Payload (46 - 1500 Bytes): Die eigentlichen Daten (das IP-Paket).
FCS / CRC (4 Bytes): Die Prüfsumme. Erkennt, ob Bits auf dem Kabel gekippt sind.

# 2. VLAN Tagging (802.1Q)

Der Frame-Einsatz.

Wenn wir VLANs (Artikel 548) nutzen, wird der Ethernet-Frame um 4 Bytes erweitert.

TPID (2 Bytes): Markiert den Frame als “Tagged” (0x8100).
TCI (2 Bytes): Enthält die VLAN ID und die Priorität (PCP).
Wirkung: Der Frame wird von 1518 auf 1522 Bytes vergrößert. Switche, die kein VLAN unterstützen, droppen diese “zu großen” Frames als fehlerhaft.

# 3. Deep Dive: MTU & Payload-Grenzen

Warum 1500?

Die MTU (Maximum Transmission Unit) definiert den maximalen Payload eines Frames.

Standard: 1500 Bytes Payload + 18 Bytes Header/FCS = 1518 Bytes auf dem Draht.
Jumbo Frames: Erhöhen den Payload auf 9000 Bytes.
- Vorteil: Weniger Header-Overhead, weniger Interrupts für die CPU.
- Nachteil: Erfordert durchgängige Hardware-Unterstützung (Artikel 706).

# 4. Day-2 Operations: Fehlererkennung mit FCS

Das Gewissen der Schicht 2.

Jede Netzwerkkarte berechnet vor dem Senden eine Prüfsumme (CRC32) über den Frame.

Der Empfänger: Berechnet den Wert neu. Stimmen sie nicht überein -> Frame Drop.
Admin-Task: Prüfen Sie die CRC Errors oder Input Errors an Ihren Switch-Ports. Hohe Werte deuten auf defekte Kabel oder elektromagnetische Störungen hin.

# 5. Troubleshooting & “War Stories”

Wenn der Frame platzt.

# Top 3 Fehlerbilder

Symptom: “Giant Frames” Fehlermeldung am Switch.
- Ursache: Ein Gerät schickt Pakete > 1518 Bytes, aber der Switch-Port erwartet Standard-MTU.
- Lösung: MTU am sendenden Host prüfen oder Jumbo Frames am Switch aktivieren.
Symptom: “Runt Frames” (zu kleine Pakete).
- Ursache: Kollisionen im Netzwerk (Halb-Duplex Probleme) oder Hardware-Defekt.
Symptom: VLAN-Traffic kommt nicht an.
- Ursache: “Native VLAN” Mismatch. Der Switch schickt Pakete untagged, die OPNsense erwartet sie aber tagged.

# “War Story”: Der “Baby-Giant” Fehler

Ein Admin konfigurierte VXLAN-Tunnel (Artikel 682) für sein Proxmox-Cluster. Das Ereignis: Backups waren extrem langsam, Pings gingen aber. Die Ursache: Der VXLAN-Header fügte 50 Bytes zum Frame hinzu. Der Frame war nun 1550 Bytes groß. Da die physischen Switche nur exakt 1518 Bytes (Standard Ethernet) erlaubten, wurden alle Backup-Frames gedroppt. Die Pings funktionierten, weil sie klein genug waren. Lehre: Bei jeder Form von Tunneling (VXLAN, IPsec, QinQ) müssen Sie die physische MTU am Switch erhöhen, um Platz für die zusätzlichen Header-Bytes zu schaffen.

# 6. Monitoring & Reporting

Frame-Statistiken.

# tcpdump Frame Analyse

Nutzen Sie tcpdump mit dem Flag -e, um die Layer-2 Header zu sehen:

tcpdump -e -i eth0 icmp

KPI: Sehen Sie die MAC-Adressen und VLAN-Tags in Echtzeit.

# 7. Fazit & Empfehlung

Das Verständnis der Frame-Struktur ist die Basis für High-Performance Networking.

Empfehlung: Nutzen Sie Jumbo Frames konsequent in Storage-Netzwerken, um den CPU-Overhead zu halbieren.
Wichtig: Verwenden Sie nur Managed Switche, die VLAN-Tagging (802.1Q) hardwareseitig ohne Performanceverlust unterstützen.

# Anhang: Cheatsheet (Frame Fields)

Feld	Größe	Zweck
Dest MAC	6 B	Ziel-Hardware
Src MAC	6 B	Quell-Hardware
802.1Q Tag	4 B	VLAN ID (Optional)
EtherType	2 B	Payload Protokoll
Payload	1500 B	Daten (MTU)
CRC	4 B	Fehlerprüfung