从以太帧认识以太网(课程二)
<培训课二>
从以太帧认识以太网
一、MAC（Media Access Control）地址的格式
1、基本概念
在以太网中，最后的寻址是落实到MAC地址上，在IPV4的网络里实际上是靠MAC地址去转发数据包或帧。
MAC为6个字节，48位，如00-60-08-09-ab-12，first three octets indicate the vendor—OUI(Organizational Unique Identifier); The last three octets equate to a host identifier for the device.
2、注意事项
（1）MAC地址是本网段有效，在不同的网络里MAC地址不冲突。
（2）MAC地址一般是可以改变的：
A) 路由器以太口上MAC的修改：
未修改前
修改后：
以上修改的内存驻留的MAC，其bia即固化的MAC未变
B) 交换机背板地址一般不能改变
C) PC机网卡MAC的修改：
也可用修改注册表来实现
3、用IP与MAC的静态绑定防止ARP地址欺骗：在PC机上绑定网关路由器的MAC，在网关上绑定PC的MAC
下面是一个在PC上绑定网关（192.168.200.200）的MAC，防ARP欺骗的例子：
以上这个例子说明，只要把网关的IP（192.168.200.200）MAC（cc-00-8e-58-00-00）在PC上进行绑定，那么，PC就会把包送到这个网关。
二、以太网帧的格式及帧的大小
802.3的帧格式：
1、以太网的帧格式一共分四种，最普遍的是以下两种：
1）第一种Ethernet V2(ARPA)，一般应用于用户数据帧
2）第三种802.3/802.2，一般就用于以太控制帧
以上是一个STP帧，可以看到length字段及DSAP/SSAP，另外还可以看出一个帧的最小长度为64（以上不包括CRC 4个字节）
2、以太帧的大小：以Ethernet V2为例
( 1)一般情况下最大帧为1518，其中1500为payload，18个字节为头
（6+6+2+4），最小为64个字节，不够的用padding/traile r补齐，在以上802.3/802.2的帧中可看到trailer。
(2) 实际应用数据中的三种帧的类型
a) Unicast frame：目的地址都为主机MAC，其目地MAC的IG(Bit 0 of Octet
0 )位置0
b) Broadcast frame：目的地址为FF-FF-FF-FF-FF-FF，其目地MAC的IG(Bit
0 of Octet 0 )位置1
c) Multicast frame：目的地址为01-00-5E开头（224.0.0.0—
239.255.255.255），其目地MAC的IG(Bit 0 of Octet 0)位置1
(2)Baby Giant及Fragment
大于1518字节（oversize）的帧叫Baby Giant，如802.1q的帧
(1518+4=1522)，或QinQ(1522+4=1526)的帧，关于Baby Giant IEEE的802.3ac 扩大的以太帧的最大尺寸为1522，所以交换机 802.1q缺省情况下不用增加MTU值即可正常工作，但如果启用QinQ（Sw mo dot1q-tunnel）功能，交换机的MTU必须改为1504（SYSTEM MTU 1504）。
小于64字节的碎片在以太网里是无用的，在半双工模式的共享网络发生冲突时会大量产生这种碎片，碎片在存储转发模式(store-and-forward)及免碎片模式(Fragement-free)下是会被会被丢弃的，但在快速转发模式（cut-through）下是会被转发的。
(3) jumbo 帧
帧的大小为9K，因为帧小使网络的转发效率低，这也是存储网络中用Fiber Channel的原因之一，因为FC的转发是Block-lever基于块的，它的payload为2112大小。当今高性能的交换机大都支持Jumbo帧，但要求整个网络中的所
有设备都要支持。
3、HSRP 和VRRP的动态产生MAC
二者的地址都是一个虚拟的地址，其实数据流走的还是真正的active/master 的MAC。
HSRP MAC: 0000.0C07,AC XX VRRP MAC: 0000.5E00.01XX，其中XX 为组号。
以上几乎是有关以太网中关于MAC地址的详尽阐述。
4、MS NLB(Network Load Balance)的动态产生MAC
5、虚机的MAC
VMware MAC:00-0C-29-XX-XX-XX, 00-50-56-XX-XX-XX
6、包的转发率
异步传输：每发一个字节，一个停止位，即1/8浪费带宽
同步传输：在数据前加一个前导位7E：01111110，收到前导位后，后边是所要发的数据
以太网传输：101010….1011(8个字节preamble前导位)+1个以太帧+12字节停止位
在计算交换机包的转发率时是按以太网最小包64字节计算的，
10M端口如在线速下其包的转发率为：(10000000/8)/(64+(8+12))=14880包/秒，即对于一个1G端口，在全线速下包的转发率为1.488Mpps
三、单播、组播、广播的应用实例
1、单播：是一对一的通信，所有的TCP应用
2、组播：是一对一组成员的通信，UDP应用如会议视频。RIP V2是组播。
3、广播：是一对多的通信，UDP的应用。RIP V1 、ARP是广播。
四、以太网的流控(802.3x)
1、概念
由于发送方的速率太快，导致接收方处理不了时，用pause帧即xoff/xon 强迫对方停止和继续开始传输。
Pause帧是一种符合IEEE802.3标准的以太网帧，其属于MAC控制帧的一种，MAC控制帧的格式如图所示。
目的MAC地址域，6字节，要求为01-80-C2-00-00-01(STP的地址为01-80-C2-00-00-00);源MAC地址域，6字节，为本设备MAC地址;以太网帧长度或类型域，要求为88-08，用于标明本帧的类型为MAC控制帧;MAC控制操作码，2字节。Pause帧仅是MAC控制帧的一种，对于Pause帧，其在MAC控制帧中的操作码为00-01;MAC控制参数域，包含用于MAC控制相关的参数。对于Pause帧，此处应填入要求对端设备暂停发送的时间长度，由两个字节 (16位)来表示该长度，每单位长度为物理层芯片发送512位数据的时间。所以发送一次Pause帧，要求对端设备暂停发送的时间长度最长为：65535×512/以太网传输速率;保留域。
2、实例
(1) IBM北工大HPC 存储IO网络环境说明:
A）红色为10G以太网连接
B）存储节点为6个10G线路连接，并采用分布式文件系统GPFS。
C）刀片交换机采用1G下行10G上行刀片交换机，途中绿色部分。
D）每个节点采用14个刀片，本测试环境共5笼刀片，（整个环境超过20笼刀片）
E）测试工具为iozone
F）刀片服务器系统为Linux系统，网卡为Broadcom千兆网卡
(2) 现象描述（计量单位为bps）
A）刀片服务器采用直通模块，不采用刀片交换机
单节点存储读的性能为80M，当逐个增加刀片服务器时读性能持续
增加
B）采用刀片交换机网络连接设备
单点的存储读的性能为40M左右，并且随着读客户端数量的增加，
整体IO性能不会变化或者递增。
(3)分析
当进行读操作时，由于刀片交换机上行链路是万兆—连接存储服务器，而刀片交换机内部端口是千兆--连接刀片存储客户端，造成链路不匹配，使从服务器方向来的数据不能及时被客户端所读取，由此造成刀片交换机端口拥塞，由此刀片交换机向存储服务器发流控，服务器收到流控后暂停发数据----所有的客户端都得不到数据，当不拥塞时传输又继续，接着又拥塞，又叫停。如此，传输时断时续。一个刀片客户端叫停后，其它客户端也就无数据可读处于“饥饿”状态，更为严重的是多个客户端会造成相互“感染”，使问题更为严重。
(4)最后解决的方法
关闭刀片交换机连接GPFS服务器的上行万端口的flow control。
与此相反，当客户端进行写操作时，是由千兆向万兆的方向进行，所以不存在此问题。
半双工：用Back Pressure
五、练习
1、查看交换机的MAC,查看PC的MAC
查看交换机的MAC(以BNT 交换机为例):
G8000#show sys-info
查看PC机的MAC(以linux操作系统为例)
#ifconfig eth0
2、用抓包分析仪(Wireshark)抓出单播帧、广播的帧
3、算出理论上一个万兆端口的包的转发率（pps）
计算机网络课程设计-模拟以太网帧封装
计算机网络期中考试试题 —模拟虚拟机中局域网的传输过程，完成简单图形界面。 学生：韩成周 学号： 2014117138 完成时间：2016年12月
目录 1．设计任务和要求 ......................................... 1．1 课程设计任务 ...................................... 1．2课程设计要求 ...................................... 2．设计原理 ............................................... 2．1 802.3标准帧结构................................... 2．2CRC的基本实现..................................... 3．设计思路 ............................................... 4．程序源码 ............................................... 5．运行结果 ............................................... 1.设计任务和要求 1.1课程设计任务 虚拟局域网（VLAN），是一种通过将局域网内的设备逻辑地而不是物理地划分成一个个网段从而实现虚拟工作组的新兴技术，在功能和操作上和传统的LAN 基本相同。虚拟局域网技术是目前网络界最热门的技术之一，也是交换网络中最重要的技术之一，它的出现是和局域网的交换技术的发展分不开的。而我们的任务就是模拟虚拟局域网中帧的传输过程。 1.2设计要求 1．初始化交换机的转发表； 2．模拟虚拟局域网同一个局域网或者不同局域网之间帧的传输过程 2.设计原理 2.1 802.3标准帧结构 虚拟局域网帧格式：
以太网帧的封装实验
实训报告以太网帧的封装实验 1．实训目的 1）观察以太网帧的封装格式 2）对比单播以太网帧和广播以太网帧的目标MAC地址 2．实训拓扑图 以太网帧实验拓扑 PC IP地址子网掩码 PC0 PC1 PC2 PC3 3．主要操作步骤及实训结果记录 （1）任务一：观察单播以太网帧的封装 步骤1：准备工作 打开对应文件，完成初始化，删除练习文件中预设场景 步骤2：捕获数据包 进入Simulation模式。添加数据包，单击auto capture/play捕获数据包，再次单击停止捕获 步骤3：观察以太网帧的封装格式 步骤4：观察该广播包的以太网封装
DEST MAC： MAC: 步骤4：观察交换机是否会修改以太网帧各字段取值 DEST MAC：MAC:
（2）任务二：观察广播以太网帧的封装 步骤1：捕获数据包 Pc0数据帧被交换机转发给pc1、pc2、pc3（所有节点），pc1、pc2、pc3（所有节点）接收该广播帧。 步骤2：观察该广播包的以太网封装 DEST MAC：字段的取值： MAC字段取值的含义：广播地址。
4．实训结果分析及心得体会 （1）任务一中，观察到以太网帧封装格式中前导字段的取值是什么阐述其在数据帧传输过程中的作用。 答：任务一中，前导码字段取值为···1010；以太网使用曼彻斯特编码传输数据，其特征是每个码元中间有一次电压的跳变，用于接收方提取同步信号，以太网帧中的前导码有何作用前导码是为了隔离每个以太网帧的,也是定位符。因为以太网是变长的,所以每个帧之间需要前导来区分。 （2）任务一中，Switch0转发数据帧时是否修改其源MAC地址和目标MAC地址 答：switch0转发给pc2地数据帧中源MAC地址和目标MAC地址并未进行修改。 （3）交换机接收数据帧后，依据什么判断该数据帧是单播还是广播或依据什么判断向哪个目标节点转发 答：交换机工作在数据链路层，依据数据帧中的目标MAC地址的取值判断数据帧是单播还是广播，依据目标MAC地址判断向哪个目标节点转发。
以太网帧格式
以太网帧格式 百科名片 现在的以太网帧格式 以太网帧格式，即在以太网帧头、帧尾中用于实现以太网功能的域。目录
编辑本段 编辑本段历史分类 1.Ethernet V1 这是最原始的一种格式，是由Xerox PARC提出的3Mbps CSMA/CD以太网标准的封装格式，后来在1980年由DEC，Intel和Xerox标准化形成Ethernet V1标准. 2.Ethernet V2(ARPA) 由DEC，Intel和Xerox在1982年公布其标准，主要更改了Ethernet V1的电气特性和物理接口，在帧格式上并无变化；Ethernet V2出现后迅速取
代Ethernet V1成为以太网事实标准；Ethernet V2帧头结构为6bytes的源地址+6bytes的目标地址+2Bytes的协议类型字段+数据。 以太网帧格式 3.RAW 802.3 这是1983年Novell发布其划时代的Netware/86网络套件时采用的私有以太网帧格式，该格式以当时尚未正式发布的802.3标准为基础；但是当两年以后IEEE正式发布802.3标准时情况发生了变化—IEEE在802.3帧头中又加入了802.2 LLC(Logical Link Control)头，这使得Novell的RAW 802.3格式跟正式的IEEE 802.3标准互不兼容. 4.802.3/802.2 LLC 这是IEEE 正式的802.3标准，它由Ethernet V2发展而来。它将Ethernet V2帧头的协议类型字段替换为帧长度字段(取值为0000-05dc;十进制的1500)；并加入802.2 LLC头用以标志上层协议，LLC头中包含DSAP，SSAP以及Crontrol字段. 5.802.3/802.2 SNAP 这是IEEE为保证在802.2 LLC上支持更多的上层协议同时更好的支持IP协议而发布的标准，与802.3/802.2 LLC一样802.3/802.2 SNAP也带有LLC头，但是扩展了LLC属性，新添加了一个2Bytes的协议类型域（同时将SAP的值置为AA），从而使其可以标识更多的上层协议类型；另外添加了一个3Bytes的OUI字段用于代表不同的组织，RFC 1042定义了IP报文在802.2网络中的封装方法和ARP协议在802.2 SANP中的实现. 802.3以太网帧格式备注： 前导码（7字节）、帧起始定界符（1字节）、目的MAC地址（6字节）、源MAC地址（6字节）、类型/长度（2字节）、数据（46~1500字节）、帧校验序列（4字节）[MAC地址可以用2－6字节来表示，原则上是这样，实际都是6字节] 图2 IEEE802.3以太帧头
Ethernet帧结构解析..
实验一Ethernet帧结构解析 一．需求分析 实验目的：（1）掌握Ethernet帧各个字段的含义与帧接收过程； （2）掌握Ethernet帧解析软件设计与编程方法； （3）掌握Ethernet帧CRC校验算法原理与软件实现方法。 实验任务：（1）捕捉任何主机发出的Ethernet 802.3格式的帧和DIX Ethernet V2（即Ethernet II）格式的帧并进行分析。 （2）捕捉并分析局域网上的所有ethernet broadcast帧进行分析。 （3）捕捉局域网上的所有ethernet multicast帧进行分析。 实验环境：安装好Windows 2000 Server操作系统+Ethereal的计算机 实验时间; 2节课 二．概要设计 1.原理概述： 以太网这个术语通常是指由DEC，Intel和Xerox公司在1982年联合公布的一个标准，它是当今TCP/IP采用的主要的局域网技术，它采用一种称作CSMA/CD的媒体接入方法。几年后，IEEE802委员会公布了一个稍有不同的标准集，其中802.3针对整个CSMA/CD网络，802.4针对令牌总线网络，802.5针对令牌环网络；此三种帧的通用部分由802.2标准来定义，也就是我们熟悉的802网络共有的逻辑链路控制（LLC）。以太网帧是OSI参考模型数据链路层的封装，网络层的数据包被加上帧头和帧尾，构成可由数据链路层识别的数据帧。虽然帧头和帧尾所用的字节数是固定不变的，但根据被封装数据包大小的不同，以太网帧的长度也随之变化，变化的范围是64-1518字节（不包括8字节的前导字）。 帧格式Ethernet II和IEEE802.3的帧格式分别如下。 EthernetrII帧格式： ---------------------------------------------------------------------------------------------- | 前序| 目的地址| 源地址| 类型| 数据 | FCS | ---------------------------------------------------------------------------------------------- | 8 byte | 6 byte | 6 byte | 2 byte | 46~1500 byte | 4 byte| IEEE802.3一般帧格式 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- | 前序| 帧起始定界符| 目的地址| 源地址| 长度| 数据| FCS | ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- | 7 byte | 1 byte | 2/6 byte | 2/6 byte| 2 byte| 46~1500 byte | 4 byte | Ethernet II和IEEE802.3的帧格式比较类似，主要的不同点在于前者定义的2字节的类型，而后者定义的是2字节的长度；所幸的是，后者定义的有效长度值与前者定义的有效类型值无一相同，这样就容易区分两种帧格式 2程序流程图：
以太网的帧结构
以太网的帧结构 要讲帧结构，就要说一说OSI七层参考模型。 一个是访问服务点，每一层都对上层提供访问服务点（SAP），或者我们可以说，每一层的头里面都有一个字段来区分上层协议。 比如说传输层对应上层的访问服务点就是端口号，比如说23端口是telnet，80端口是http。IP层的SAP是什么？ 其实就是protocol字段，17表示上层是UDP，6是TCP,89是OSPF，88是EGIRP,1是ICMP 等等。 以太网对应上层的SAP是什么呢？就是这个type或length。比如 0800表示上层是IP，0806表示上层是ARP。我 第二个要了解的就是对等层通讯，对等层通讯比较好理解，发送端某一层的封装，接收端要同一层才能解封装。 我们再来看看帧结构，以太网发送方式是一个帧一个帧发送的，帧与帧之间需要间隙。这个叫帧间隙IFG—InterFrame Gap IFG长度是96bit。当然还可能有Idle时间。 以太网的帧是从目的MAC地址到FCS,事实上以太网帧的前面还有preamble，我们把它叫做先导字段。作用是用来同步的，当接受端收到 preamble，就知道以太网帧就要来了。preamble 有8个字节前面7个字节是10101010也就是16进制的AA，最后一个字节是 10101011,也就是AB，当接受端接受到连续的两个高电平，就知道接着来的就是D_mac。所以最后一个字节AB我们也叫他SFD（帧开始标示符）。 所以在以太网传输过程中，即使没有idle，也就是连续传输，也有20个字节的间隔。对于
大量64字节数据来说，效率也就显得不 1s = 1,000ms=1,000,000us 以太网帧最小为64byte（512bit） 10M以太网的slot time ＝512×0.1 = 51.2us 100M以太网的slot time = 512×0.01 = 5.12us 以太网的理论帧速率： Packet/second=1second/(IFG+PreambleTime+FrameTime) 10M以太网：IFG time=96x0.1=9.6us 100M以太网：IFG time=96x0.01=0.96us 以太网发送方式是一个帧一个帧发送的，帧与帧之间需要间隙。这个叫帧间隙IFG—InterFrame Gap 10M以太网：Preamble time= 64bit×0.1=6.4us 100M以太网：Preamble time= 64bit×0.01=0.64us Preamble 先导字段。作用是用来同步的，当接受端收到preamble，就知道以太网帧就要来了 10M以太网：FrameTime=512bit×0.1=51.2us 100M以太网：FrameTime=512bit×0.01=5.12us 因此，10M以太网64byte包最大转发速度＝1,000,000 sec÷（9.6+6.4+51.2）= 0.014880952Mpps 100M以太网64byte包最大转发速度＝1,000,000 sec÷（0.96+0.64+5.12）= 0.14880952Mpps
实验二使用Wireshark分析以太网帧与ARP协议
实验二使用Wireshark分析以太网帧与ARP协议 一、实验目的 分析以太网帧，MAC地址和ARP协议 二、实验环境 与因特网连接的计算机网络系统；主机操作系统为windows；使用Wireshark、IE等软件。 三、实验步骤： IP地址用于标识因特网上每台主机，而端口号则用于区别在同一台主机上运行的不同网络应用程序。在链路层，有介质访问控制（Media Access Control,MAC）地址。在局域网中，每个网络设备必须有唯一的MAC地址。设备监听共享通信介质以获取目标MAC地址与自己相匹配的分组。 Wireshark 能把MAC地址的组织标识转化为代表生产商的字符串，例如，00:06:5b:e3:4d:1a也能以Dell:e3:4d:1a显示，因为组织唯一标识符00:06:5b属于Dell。地址ff:ff:ff:ff:ff:ff是一个特殊的MAC地址，意味着数据应该广播到局域网的所有设备。 在因特网上，IP地址用于主机间通信，无论它们是否属于同一局域网。同一局域网间主机间数据传输前，发送方首先要把目的IP地址转换成对应的MAC 地址。这通过地址解析协议ARP实现。每台主机以ARP高速缓存形式维护一张已知IP分组就放在链路层帧的数据部分，而帧的目的地址将被设置为ARP高速缓存中找到的MAC地址。如果没有发现IP地址的转换项，那么本机将广播一个报文，要求具有此IP地址的主机用它的MAC地址作出响应。具有该IP地址的主机直接应答请求方，并且把新的映射项填入ARP高速缓存。 发送分组到本地网外的主机，需要跨越一组独立的本地网，这些本地网通过称为网关或路由器的中间机器连接。网关有多个网络接口卡，用它们同时连接多个本地网。最初的发送者或源主机直接通过本地网发送数据到本地网关，网关转发数据报到其它网关，直到最后到达目的主机所在的本地网的网关。 1、俘获和分析以太网帧 （1）选择工具->Internet 选项->删除文件
实验3分析mac帧格式
实验3 分析MAC帧格式 实验目的 1．了解MAC帧首部的格式； 2．理解MAC帧固定部分的各字段含义； 3．根据MAC帧的内容确定是单播，广播。 实验设备 Winpcap、Wireshark等软件工具 相关背景 1．据包捕获的原理：为了进行数据包,网卡必须被设置为混杂模式。在现实的网络环境中,存在着许多共享式的以太网络。这些以太网是通过Hub 连接起来的总线网络。在这种拓扑结构的网络中,任何两台计算机进行通信的时候,它们之间交换的报文全部会通过Hub进行转发,而Hub以广播的方式进行转发,网络中所有的计算机都会收到这个报文,不过只有目的机器会进行后续处理,而其它机器简单的将报文丢弃。目的机器是指自身MAC 地址与消息中指定的目的MAC 地址相匹配的计算机。网络监听的主要原理就是利用这些原本要被丢弃的报文,对它们进行全面的分析,这样就可以得到整个网络中信息的现状。 2．Tcpdump的简单介绍：Tcpdump是Unix平台下的捕获数据包的一个架构。Tcpdump最初有美国加利福尼亚大学的伯克利分校洛仑兹实验室的Van Jcaobson、Craig Leres和 Steve McCanne共同开发完成，它可以收集网上的IP数据包文，并用来分析网络可能存在的问题。现在，Tcpdump已被移植到几乎所有的UNIX系统上，如：HP-UX、SCO UNIX、SGI Irix、SunOS、Mach、Linux 和FreeBSD等等。更为重要的是Tcpdump是一个公开源代码和输出文件格式的软件，我们可以在Tcpdunp的基础上进行改进，加入辅助分析的功能，增强其网络分析能力。（详细信息可以参看相关的资料）。 3．Winpcap的简单介绍：WinPcap是由意大利Fulvio Risso和Loris Degioanni等人提出并实现的应用于Win32 平台的数据包捕获与分析的一种软件包,包括内核级的数据包监听设备驱动程序、低级动态链接库和高级系统无关库，其基本结构如图3-1所示：
以太网帧格式 EthernetⅡ和ETHERNET 802.3 IEEE802.2.SAP和SNAP的区别
EthernetⅡ/ETHERNET 802.3 IEEE802.2.SAP/SNAP的区别 1.Ethernet V1：这是最原始的一种格式，是由Xerox PARC提出的3Mbps CSMA/CD 以太网标准的封装格式，后来在1980年由DEC，Intel和Xerox标准化形成Ethernet V1标准； 2.Ethernet V2(ARPA)： 这是最常见的一种以太网帧格式，也是今天以太网的事实标准，由DEC，Intel 和Xerox在1982年公布其标准，主要更改了Ethernet V1的电气特性和物理接口，在帧格式上并无变化；Ethernet V2出现后迅速取代Ethernet V1成为以太网事实标准；Ethernet V2帧头结构为6bytes的源地址+6bytes的目标地址 +2Bytes的协议类型字段+数据。 常见协议类型如下： 0800 IP 0806 ARP 8137 Novell IPX 809b Apple Talk 如果协议类型字段取值为0000-05dc(十进制的0-1500)，则该帧就不是Ethernet V2(ARPA)类型了，而是下面讲到的三种802.3帧类型之一；Ethernet可以支持TCP/IP，Novell IPX/SPX，Apple Talk Phase I等协议；RFC 894定义了IP报文在Ethernet V2上的封装格式； Ethernet_II中所包含的字段：
在每种格式的以太网帧的开始处都有64比特（8字节）的前导字符，如图所示。其中，前7个字节称为前同步码（Preamble），内容是16进制数0xAA，最后1字节为帧起始标志符0xAB，它标识着以太网帧的开始。前导字符的作用是使接收节点进行同步并做好接收数据帧的准备。 ——PR：同步位，用于收发双方的时钟同步，同时也指明了传输的速率（10M和100M的时钟频率不一样，所以100M网卡可以兼容10M网卡），是56位的二进制数101010101010..... ——SD: 分隔位,表示下面跟着的是真正的数据,而不是同步时钟,为8位的10101011,跟同步位不同的是最后2位是11而不是10. ——DA:目的地址,以太网的地址为48位(6个字节)二进制地址,表明该帧传输给哪个网卡.如果为FFFFFFFFFFFF,则是广播地址,广播地址的数据可以被任何网 卡接收到. ——SA:源地址,48位,表明该帧的数据是哪个网卡发的,即发送端的网卡地址, 同样是6个字节. ----TYPE：类型字段，表明该帧的数据是什么类型的数据，不同的协议的类型字段不同。如：0800H 表示数据为IP包，0806H 表示数据为ARP包，814CH是SNMP 包,8137H为IPX/SPX包，（小于0600H的值是用于IEEE802的，表示数据包的长度。） ----DATA：数据段，该段数据不能超过1500字节。因为以太网规定整个传输包的最大长度不能超过1514字节。（14字节为DA，SA，TYPE） ----PAD：填充位。由于以太网帧传输的数据包最小不能小于60字节, 除去（DA，SA，TYPE 14字节），还必须传输46字节的数据，当数据段的数据不足46字节时，后面补000000.....(当然也可以补其它值) ----FCS:32位数据校验位.为32位的CRC校验,该校验由网卡自动计算,自动生成,自动校验,自动在数据段后面填入.对于数据的校验算法,我们无需了解. ----事实上,PR,SD,PAD,FCS这几个数据段我们不用理它 ,它是由网卡自动产生的,我们要理的是DA,SA,TYPE,DATA四个段的内容.
以太网帧格式
以太网帧格式详解: Etherne II 报头8 目标地址6 源地址6 以太类型2 有效负载46－1500 帧检验序列4 报头：8个字节，前7个0，1交替的字节（10101010）用来同步接收站，一个1010101011字节指出帧的开始位置。报头提供接收器同步和帧定界服务。 目标地址：6个字节，单播、多播或者广播。单播地址也叫个人、物理、硬件或MAC地址。广播地址全为1，0xFF FF FF FF。 源地址：6个字节。指出发送节点的单点广播地址。 以太网类型：2个字节，用来指出以太网帧内所含的上层协议。即帧格式的协议标识符。对于IP报文来说，该字段值是0x0800。对于ARP信息来说，以太类型字段的值是0x0806。 有效负载：由一个上层协议的协议数据单元PDU构成。可以发送的最大有效负载是1500字节。由于以太网的冲突检测特性，有效负载至少是46个字节。如果上层协议数据单元长度少于46个字节，必须增补到46个字节。 帧检验序列：4个字节。验证比特完整性。 IEEE 802.3 根据IEEE802.2 和802.3标准创建的，由一个IEEE802.3报头和报尾以及一个802.2LLC报头组成。 报头7 起始限定符1 目标地址6（2）源地址6（2）长度2 DSAP1 SSAP1 控件2 有效负载3 帧检验序列4 －－－－－－－－－－－802.3报头－－－－－－－－－－－－－－§－ －－802.2报头－－－－§ §－802.3报尾－§
IEEE802.3报头和报尾 报头：7个字节，同步接收站。位序列10101010 起始限定符：1个字节，帧开始位置的位序列10101011。 报头＋起始限定符＝Ethernet II的报头 目标地址：同Ethernet II。也可以为2个字节，很少用。 源地址：同Ethernet II。也可以为2个字节，很少用。 长度：2个字节。 帧检验序列：4个字节。 IEEE802.2 LLC报头 DSAP：1个字节，指出帧的目标节点的上层协议。Destination Service Access Point SSAP：1个字节，指出帧的源节点的上层协议。Source Service Access Point DSAP和SSAP相当于IEEE802.3帧格式的协议标识符。为IP定义的DSAP和SSAP 字段值是0x06。但一般使用SNAP报头。 控件：1－2个字节。取决于封装的是LLC数据报（Type1 LLC）还是LLC通话的一部分（Type2 LLC）。 Type1 LLC：1个字节的控件字段，是一种无连接，不可靠的LLC数据报。无编号信息，UI帧，0x03。 Type2 LLC：2个字节的控件字段，是一种面向连接，可靠的LLC对话。 对IP和ARP，从不使用可靠的LLC服务。所以，都只用Type1 LLC，控件字段设为0x03。 区分两种帧 根据源地址段后的前两个字节的类型不同。 如果值大于1500（0x05DC），说明是以太网类型字段，EthernetII帧格式。值小于等于1500，说明是长度字段，IEEE802.3帧格式。因为类型字段值最小的是0x0600。而长度最大为1500。 IEEE802.3 SNAP 虽然为IP定义的SAP是0x06，但业内并不使用该值。RFC1042规定在IEEE802.3， 802.4， 802.5网络上发送的IP数据报和ARP帧必须使用SNAP（Sub Network Access Prototol)封装格式。 报头7 起始限定符1 目标地址6 源地址6 长度2 DSAP1 SSAP1 控件1 组织代码3 以太类型2 IP数据报帧检验序列 －－－－IEEE802.3报头－－－－－－－－－－－§IEEE8023 LLC报头－－－§－－SNAP报头－－－－§ §802.3报尾§ 0x0A 0x0A 0x03 0x00-00-00 0x08-00 (38-1492字节) Ethernet地址 为了标识以太网上的每台主机，需要给每台主机上的网络适配器（网络接口卡）分配一个唯一的通信地址，即Ethernet地址或称为网卡的物理地址、MAC 地址。 IEEE负责为网络适配器制造厂商分配Ethernet地址块，各厂商为自己生产的每块网络适配器分配一个唯一的Ethernet地址。因为在每块网络适配器出厂时，其Ethernet地址就已被烧录到网络适配器中。所以，有时我们也将此地址称为烧录地址（Burned-In-Address，BIA）。
各种不同以太网帧格式
各种不同以太网帧格式 利用抓包软件的来抓包的人，可能经常会被一些不同的Frame Header搞糊涂，为何用的Frame的Header是这样的，而另外的又不一样。这是因为在Ethernet中存在几种不同的帧格式，下面我就简单介绍一下几种不同的帧格式及他们的差异。 一、Ethernet帧格式的发展 1980 DEC,Intel,Xerox制订了Ethernet I的标准； 1982 DEC,Intel,Xerox又制订了Ehternet II的标准； 1982 IEEE开始研究Ethernet的国际标准802.3； 1983迫不及待的Novell基于IEEE的802.3的原始版开发了专用的Ethernet帧格式； 1985 IEEE推出IEEE 802.3规范； 后来为解决EthernetII与802.3帧格式的兼容问题推出折衷的Ethernet SNAP 格式。 (其中早期的Ethernet I已经完全被其他帧格式取代了所以现在Ethernet只能见到后面几种Ethernet的帧格式现在大部分的网络设备都支持这几种Ethernet 的帧格式如:cisco的路由器在设定Ethernet接口时可以指定不同的以太网的帧格式:arpa,sap,snap,novell-ether) 二、各种不同的帧格式 下面介绍一下各个帧格式 Ethernet II 是DIX以太网联盟推出的，它由6个字节的目的MAC地址，6个字节的源MAC地址，2个字节的类型域（用于表示装在这个Frame、里面数据的类型)，以上为Frame Header,接下来是46--1500 字节的数据，和4字节的帧校验） Novell Ethernet 它的帧头与Ethernet有所不同其中EthernetII帧头中的类型域变成了长度域，后面接着的两个字节为0xFFFF用于标示这个帧是Novell Ether类型的Frame，由于前面的0xFFFF站掉了两个字节所以数据域缩小为44-1498个字节,帧校验不变。
实验一 以太网数据帧的构成
【实验一以太网数据帧的构成】 【实验目的】 1、掌握以太网帧的构成，了解各个字段的含义； 2、能够识别不同的MAC地址并理解MAC地址的作用； 3、掌握网络协议分析器的基本使用方法； 4、掌握协议仿真编辑器的基本使用方法； 【实验学时】 4学时； 【实验类型】 验证型； 【实验内容】 1、学习协议仿真编辑器的五个组成部分及其功能； 2、学习网络协议分析器的各组成部分及其功能； 3、学会使用协议仿真编辑器编辑以太网帧，包括单帧和多帧； 4、学会分析以太网帧的MAC首部； 5、理解MAC地址的作用； 6、理解MAC首部中的LLC-PDU长度/类型字段的功能； 7、学会观察并分析地址本中的MAC地址； 8、了解LLC-PDU的内容； 【实验原理】 局域网（LAN）是在一个小的范围内，将分散的独立计算机系统互联起来，实现资源的共享和数据通信。局域网的技术要素包括了体系结构和标准、传输媒体、拓扑结构、数据编码、媒体访问控制和逻辑链路控制等，其中主要的技术是传输媒体、拓扑结构和媒体访问控制方法。局域网的主要的特点是：地理分布范围小、数据传输速率高、误码率低和协议简单等。 1、三个主要技术 ⑴传输媒体：双绞线、同轴电缆、光缆、无线。 ⑵拓扑结构：总线型拓扑、星型拓扑和环型拓扑。 ⑶媒体访问控制方法：载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）技术。 2、IEEE 802标准的局域网参考模型 IEEE 802参考模型包括了OSI/RM最低两层（物理层和数据链路层）的功能。OSI/RM的数据链路层功能，在局域网参考模型中被分成媒体访问控制MAC（Medium Access Control）和逻辑链路控制LLC（Logical Link Control）两个子层。由于局域网采用的媒体有多种，对应的媒体访问控制方法也有多种，为了使数据帧的传送独立于所采用的物理媒体和媒体访问控制方法，IEEE 802 标准特意把LLC 独立出来形成单独子层，使LLC子层与媒体无关，仅让MAC子层依赖于物理媒体和媒
计算机网络实验报告(以太网帧格式分析)
计算机网络实验报告 学院计算机与通信工程学院专业网络工程班级1401班 学号20姓名实验时间：2016.5.13 一、实验名称： FTP协议分析实验 二、实验目的： 分析FTP 报文格式和FTP 协议的工作过程，同时学习 Serv-U FTP Server服务软件的基本配置和FTP 客户端命令的使用。 三、实验环境： 实验室局域网中任意两台主机PC1，PC2。 四、实验步骤及结果： 步骤1：查看实验室PC1和PC2的IP地址，并记录，假设PC1的IP 地址为10.64.44.34，PC2的IP地址为10.64.44.35。 步骤2：在PC1上安装Serv-U FTP Server，启动后出现图1-20所示界面。 点击新建域，打开添加新建域向导，完成如下操作。 添加域名：https://www.360docs.net/doc/952751219.html,；设置域端口号：21（默认）；添加域IP地址：10.28.23.141；设置密码加密模式：无加密，完成后界面如图1-21所示。 完成上述操作后，还需要创建用于实验的用户帐号。点击图1.20中
浮动窗口中的“是”按钮，打开添加新建用户向导：添加用户名：test1；添加密码：123；设置用户根目录（登陆文件夹）；设置是否将用户锁定于根目录：是（默认）；访问权限：只读访问，完成后界面如图1-22所示。 新建的用户只有文件读取和目录列表权限，为完成实验内容，还需要为新建的用户设置目录访问权限，方法为点击导航——〉目录——〉目录访问界面，然后点击添加按钮， 按照图1-23所示进行配置。 步骤3：在PC1 和PC2 上运行Wireshark，开始捕获报文。 步骤4：在PC2 命令行窗口中登录FTP 服务器，根据步骤2中的配置信息输入用户名和口令，参考命令如下： C:\ >ftp ftp> open To 10.28.23.141 //登录ftp 服务器 Connected to 10.28.23.141 220 Serv-U FTP Server v6.2 for WinSock ready... User(none): test1 //输入用户名 331 User name okay, need password. Password:123 //输入用户密码 230 User logged in, proceed. //通过认证，登录成功
实验四：以太网帧结构
北京理工大学珠海学院实验报告 ZHUHAI CAMPAUS OF BEIJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY 班级：网络2班学号：120205021姓名：指导教师：高树风成绩实验题目：以太网帧结构实验时间：2013.11.22 第一部分、实验目的 掌握以太网的帧结构，理解以太网帧中各字段的含义和作用。 第二部分、实验环境 1．连网的Windows XP主机两台，PC1安装有科来网络分析系统，PC2安装IIS。 2．实验分组：两名同学一组，轮换进行实验。 第三部分、实验内容 用科来网络分析系统捕获并分析以太网的帧结构。 第四部分、实验步骤 1．在PC1上删除本机的ARP表项。如图： 2．先关闭防火墙，再在PC1上启动科来网络分析系统，准备开始捕获数据包，然后立刻访问
PC2的Web页面【利用实验三中建立的WWW服务器进行本实验】。 4．停止捕获。 5．分析捕获到的数据包。 （1）在捕获到的数据包中，找到每个数据包的数据帧，查看每个数据帧的首部各字段的内容并进行记录； （2）根据所学的内容和每个数据帧首部字段的MAC地址信息，判断数据帧的方向； （3）观察数据帧的大小，检查每个帧的大小是否符合协议要求。 第五部分、结论 通过次实验后，进一步掌握科来网络分析系统在网络分析中的作用和使用方法，理解并掌握了以太网帧结构、以太网帧中各字段的含义和作用，进一步了解并熟悉了科来网络分析系统的用法。 第六部分、思考 1．查看捕获到的数据帧，目的地址为PC2的数据帧中长度最小的是多大？查看这种帧的各个
域，查看先导域（前同步码）是否包括在记录的数据中？捕获到的数据帧从哪个字段开始，到哪个字段结束？是否包含帧校验序列？是否可以验证EthernetV2标准中规定的最小帧长为64字节？ 答：目的地址为PC2的数据帧中长度最小的是64，捕获到的数据帧从目标MAC地址开始，到目标IP地址结束，没有帧校验序列，可以验证EthernetV2标准中规定的最小帧长为64字节。2．查找捕获的帧中长度最长的帧。确定这些帧中最长的帧是多少字节？为什么？ 答：这些帧中最长的帧是64字节，帧携带的信息比较少！ 3．找到捕获的数据帧中由PC1发出的ARP请求帧，辨认其目的地址域和源地址域，查看目的MAC地址是多少？用IPconfig -all命令查看PC2的MAC地址，看是否与该帧中的源地址一致？答：其目的地址域 6C:62：6D:82：0B:7D，源地址域6C:62：6D:82：0B:49. 目的MAC地址是6C:62：6D:82：0B:7D 4．对比封装ARP分组的帧和其他帧（封装IP分组的帧），它们的类型字段分别是多少？答：类型字段分别是ox0806和OX0800
以太网帧格式分析
实验报告 实验名称以太网帧格式分析 姓名学号实验日期 实验报告要求：1.实验目的 2.实验要求 3.实验环境 4.实验作业 5.问题及解决 6.思考问题 7.实验体会 【实验目的】 1．复习Wireshark抓包工具的使用及数据包分析方法。 2．通过分析以太网帧了解以太网数据包传输原理。 【实验要求】 用Wireshark1.4.9截包，分析数据包。 观察以太网帧，Ping同学的IP地址，得到自己和同学的mac地址。 观察以太网广播地址，观察ARP请求的帧中目标mac地址的格式。 用ping-l指定数据包长度，观察最小帧长和最大帧长。 观察封装IP和ARP的帧中的类型字段。 【实验环境】 用以太网交换机连接起来的windows 7操作系统的计算机，通过802.1x方式接入Internet。 【实验中出现问题及解决方法】 1．在使用命令行“ping -l 0 IP”观察最小帧长时抓到了长度为42字节的帧，与理论上最小帧长64字节相差甚远。通过询问教员和简单的分析，知道了缺少字节的原因是当Wireshark抓到这个ping请求包时，物理层还没有将填充（Trailer）字符加到数据段后面，也没有算出最后4字节的校验和序列，导致出现最小42字节的“半成品”帧。可以通过网卡的设置将这个过程提前。 2．在做ping同学主机的实验中，发现抓到的所有ping请求帧中IP数据部分的头校验和都是错误的。原本以为错误的原因与上一个问题有关，即校验和错误是因为物理层还没有将填充字符加到数据段后面。但是这个想法很快被证明是错误的，因为在观察最大帧长时，不需要填充字符的帧也有同样的错误。一个有趣的现象是，封装在更里层的ICMP数据包的校验和都是正确的。这就表明IP层的头校验和错误并没有影响正常通信。进一步观察发现，这些出错的头校验和的值都是0x0000，这显然不是偶然的错误。虽然目前还没有得到权威的答案，但是可以推测，可能是这一项校验实际上并没有被启用。作为中间层的IP头的意义是承上启下，而校验的工作在更需要的上层的IMCP包和下层MAC头中都有，因此没有必要多此一举。 【思考问题】 1．为什么可以ping到同宿舍（连接在同一个交换机上）的主机而ping不到隔壁宿舍的主机？ 通常情况下，如果配置正确，设备都连接着同一个网络（互联网），而且没有防火墙等阻拦，就可以正常ping到同一网络中的任何主机。在第一次实验中，我们曾成功地ping到了https://www.360docs.net/doc/952751219.html,的IP。 在ping其他宿舍的IP时需要通过宿舍的交换机将ping请求先转发给楼层交换机，再由楼层交换机转发给目标IP所在的宿舍交换机。分析无法ping到隔壁宿舍主机的原因，很可能是楼层交换机设置了禁止内部ping的防火墙，阻止了本楼层交换机地址段内的主机相互ping对方。而同宿舍之所以可以相互ping 到，是因为ping请求没有经过楼层交换机，直接由宿舍交换机转发给了目标IP主机。 2．什么是ARP攻击？ 让我们继续分析4.1 ARP原理，A得到ARP应答后，将B的MAC地址放入本机缓存。但是本机MAC 缓存是有生存期的，生存期结束后，将再次重复上面的过程。（类似与我们所学的学习网桥）。 然而，ARP协议并不只在发送了ARP请求才接收ARP应答。当计算机接收到ARP应答数据包的时候，就会对本地的ARP缓存进行更新，将应答中的IP和MAC地址存储在ARP缓存中。 这时，我们假设局域网中的某台机器C冒充B向A发送一个自己伪造的ARP应答，即IP地址为B
以太网帧的封装实验
以太网帧的封装实验
计算机科学与技术学院计算机网络实验实验报告 实验项目以太网帧的封装实验实验日期2016/4/15 一实验目的 1.1观察以太网帧的封装格式。 1.2对比单播以太网帧和广播以太网帧的目标MAC地址。 二实验原理 2.1以太网帧的格式（Ethernet V2） 2.2以太网中目标MAC地址的三种类型 单播地址：拥有单播地址的数据帧发送给唯一一个站点，该站点的MAC地址与帧中的目标MAC地址相同。拥有单播地址的数据帧称为单播帧。 多播地址：拥有多播地址的帧将发送给网络中由组播地址指定的组站点。拥有多播地址的数据帧称为多播帧。 广播地址：拥有广播地址的帧将发送给网络中所有的站点。拥有广播地址的数据帧称为广播帧。 三实验要求 3.1拓扑图
3.2IP地址配置 PC IP地址子网掩码 PC0 192.168.1.1 255.255.255.0 PC1 192.168.1.2 255.255.255.0 PC2 192.168.1.3 255.255.255.0 PC3 192.168.1.4 255.255.255.0 3.3对比单播以太网帧和广播以太网帧的目标MAC地址 四实验步骤、结果（程序+注释+截图）及分析4.1观察单播以太网帧的封装 4.1.1步骤一：准备工作 打开软件，添加设备进行连接，按照实验要求配置PC的IP地址。
若此时交换机端口指示灯呈橙色，则单击主窗口右下角Realtime（实时）Simulation（模拟）模式切换按钮数次，直至交换机指示灯呈绿色。此步骤可加速完成交换机的初始化。 4.1.2步骤二：捕获数据包 进入Simulation（模拟）模式。设置Event List Filters（事件列表过滤器）只显示ICMP 事件。 单击Add Simple PDU(添加简单PDU)按钮，在拓扑图中添加PC0向PC2发送的数据包。
Ethernet帧结构解析
计算机网络实验 学院:计算机科学与信息工程学院 班级: 学号： 2 姓名：
实验1 Ethernet帧结构解析 1. 需求分析 实验目的：掌握Ethernet帧各个字段的含义与帧接收过程； 掌握Ethernet帧解析软件设计与编程方法； 掌握Ethernet帧CRC校验算法原理与软件实现方法。 实验任务：实现帧解析的软件编程 实验环境：1台PC机 操作系统：Windows 7 开发环境：Visual Studio 2010。 1.1问题重述 根据给出的IEEE802.3格式的Ethernet帧结构，编写程序来解析并显示帧的各个字段值，并将得到的数据字段值组合写入输出文件。Ethernet帧数据从输入文件获得，默认文件为二进制数据文件。 2概要设计 2.1原理概述 TCP/IP支持多种不同的链路层协议，这取决于网络所使用的硬件，如Ethernet，令牌环网，FDDI（Fiber Distributed Data Interface，光纤分布式数据接口）等。基于不同的硬件的网络使用不同形式的帧结构，Ethernet是当今应用最广泛的局域网技术。 Ethernet V2.0的帧结构： 1.前导码和帧前定界符。
字段前导码由56位（7B）的101010...1010比特序列组成，帧前定界符由一个8位的字节组成，其比特序列为10101011。 如果将前导码与帧前定界符一起看，那么在62位101010...1010比特序列之后出现11。在这个11之后便是Ethernet帧的目的地址字段。从Ethernet物理层角度看，接收电路从开始接收比特到进入稳定状态，需要一定的时间。设计前62位1和0的交替比特序列的目的是保证接收电路在帧的目的地址到来之前到达正常状态。接收端在收到最后两位11时，标志在他之后应该是帧的目的地址。前导码与帧前定界符主要起到接收同步的作用，这8个字节接收后不需要保留，也不计入帧头长度。 2.目的地址和源地址。 目的地址与源地址分别表示帧的接收节点与发送节点的硬件地址。硬件地址一般称作MAC地址，物理地址或Ethernet地址。地址长度为6B（即48位）。为了方便起见，通常使用十六进制数字书写。 Ethernet帧的目的地址可分为3种： ●单播地址（unicast address）：目的地址的第一位为0表示单播地址。 目的地址是单播地址，则表示该帧只被与目的地址相同的节点所接收 ●多播地址（multicast address）：目的地址第一位为1表示多播地址。 目的地址是多播地址，则表示该帧被一组节点所接收。 ●广播地址（broadcast address）：目的地址全为1表示广播地址。目的 地址是广播地址，则表示该帧被所有所有节点接收。 3.类型字段 类型字段表示的是网络层使用的协议类型。常见的协议类型：0800表示网络层使用IP协议，0806表示网络层使用ARP协议，8137表示网络层使用Novell IPX协议，809b表示网络层使用Apple Talk协议。 4. 数据字段