Präambel und SFD
Die Präambel synchronisiert den Empfänger vor jedem Ethernet Frame. Der Start Frame Delimiter markiert anschließend den Beginn der Daten.
Jedem Ethernet Frame gehen acht Byte voraus, die nicht zum Frame selbst gehören: sieben Byte Präambel und ein Byte Start Frame Delimiter (SFD). Sie dienen dazu, den Empfänger auf den Takt des Senders einzustellen und ihm den Beginn der eigentlichen Daten anzuzeigen.
Der deutsche Begriff Präambel ist gebräuchlich und wird auch in normnahen Texten verwendet; für den SFD hat sich keine deutsche Entsprechung durchgesetzt.
Die Präambel
Die Präambel besteht aus sieben identischen Byte mit dem Bitmuster 10101010 — insgesamt 56 abwechselnde Nullen und Einsen.
Dieses Muster erzeugt bei jedem Bit einen Pegelwechsel. Der Empfänger kann daraus die Taktfrequenz des Senders ableiten und seinen eigenen Empfangstakt darauf einregeln. Erst wenn dieser Vorgang abgeschlossen ist, lassen sich die folgenden Bits zuverlässig unterscheiden.
Notwendig war das, weil Sender und Empfänger keine gemeinsame Taktleitung besitzen. Der Takt muss aus dem Datensignal selbst zurückgewonnen werden — und dafür braucht die Empfangsschaltung eine Anlaufstrecke mit bekanntem, gleichmäßigem Muster.
Der Start Frame Delimiter
Auf die Präambel folgt ein einzelnes Byte mit dem Muster 10101011.
Es unterscheidet sich von der Präambel nur im letzten Bit: Statt einer Null steht dort eine Eins. Dadurch entstehen zwei aufeinanderfolgende Einsen, die im Präambelmuster nicht vorkommen können. Der Empfänger erkennt daran, dass die Synchronisationsphase endet und mit dem nächsten Bit die Zieladresse beginnt.
Präambel und SFD ergeben zusammen exakt 64 Bit.
Was nicht dazugehört
Beide Felder zählen nicht zum Frame. Sie werden bei der Angabe der Framelänge nicht mitgerechnet und nicht von der Prüfsumme abgedeckt — die FCS beginnt erst bei der Zieladresse.
Für Berechnungen zur Leitungsauslastung müssen sie dennoch berücksichtigt werden: Jeder Frame belegt acht Byte mehr, als seine Länge angibt, zuzüglich der anschließenden Sendepause.
In Mitschnitten tauchen Präambel und SFD in der Regel nicht auf. Die Netzwerkkarte entfernt sie, bevor der Frame an das Betriebssystem übergeben wird.
Historischer Hintergrund und heutige Rolle
Die Präambel stammt aus einer Zeit, in der sich mehrere Stationen ein gemeinsames Kabel teilten. Zwischen zwei Übertragungen lag dort keinerlei Signal; der Empfänger musste sich bei jedem Frame neu einregeln.
In heutigen geswitchten Vollduplexnetzen ist das anders. Die Bitübertragungsschicht sendet auch in Sendepausen fortlaufend Füllsymbole, sodass die Synchronisation zwischen zwei Geräten nie abreißt. Die Präambel erfüllt ihre ursprüngliche Aufgabe damit nicht mehr — sie wird aus Gründen der Kompatibilität weiterhin gesendet.
Bemerkenswert ist, dass diese acht Byte dennoch Kosten verursachen. Bei kurzen Frames machen sie zusammen mit der Sendepause rund ein Viertel der belegten Leitungszeit aus. Neuere Erweiterungen des Standards nutzen die Präambel deshalb teilweise um — etwa um Informationen über unterbrochene und fortgesetzte Übertragungen zu transportieren.