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。
单击Auto Capture/Play(自动捕获/执行)按钮，捕获数据包。
当PC2发送的响应包返回PC0后通信结束，再次单击Auto Capture/Play按钮，停止数据包的捕获。
4.1.3步骤3：观察以太网帧的封装格式选择事件列表中的第二个数据包（即PC0到Switch0的数据包），单击其右端Info项中的色块。
注意弹出窗口顶端的窗口顶端的窗口信息—PDU Information at Device：Switch0，即当前查看的是交换机Switch0上的PDU信息。
ETHERNET的帧封装课程设计
ETHERNET的帧封装课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解ETHERNET帧封装的基本概念和原理；2. 掌握ETHERNET帧的结构，包括前导码、目的地址、源地址、类型/长度、数据和循环冗余校验（CRC）；3. 了解不同类型以太网帧的封装过程及其差异。
技能目标：1. 能够独立完成ETHERNET帧的构建和解析；2. 学会使用相应工具或软件对ETHERNET帧进行抓包和分析；3. 培养学生对网络通信过程中帧封装的实际应用能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对计算机网络知识的好奇心和探索精神；2. 增强学生合作学习、讨论交流的能力，提高团队意识；3. 通过学习计算机网络知识，让学生认识到科技发展对社会进步的重要性。
课程性质：本课程为计算机网络技术基础课程，以理论教学和实践操作相结合的方式进行。
学生特点：学生已具备一定的计算机网络基础知识，对ETHERNET有一定了解，但对帧封装的具体过程尚不熟悉。
教学要求：结合学生特点和课程性质，以实际操作为主，理论讲解为辅，注重培养学生的实践能力和团队协作能力。
通过本课程的学习，使学生能够掌握ETHERNET帧封装的相关知识，为后续计算机网络课程打下坚实基础。
二、教学内容1. 引言：回顾计算机网络基础知识，引导学生认识ETHERNET帧封装的重要性。
- 网络体系结构概述- 以太网发展简史- 帧封装的作用与意义2. ETHERNET帧结构解析：- 帧结构组成：前导码、目的地址、源地址、类型/长度、数据、CRC- 各字段作用及取值范围- 不同类型以太网帧结构对比3. 帧封装过程：- 数据链路层与物理层关系- 帧封装流程及关键技术- 帧封装错误处理机制4. 实践操作：- 使用Wireshark等抓包工具抓取和分析ETHERNET帧- 搭建实验环境，模拟帧封装过程- 分析实验结果，总结帧封装规律5. 教学案例分析：- 分析实际网络环境中的帧封装案例- 探讨案例中存在的问题及解决方案教学内容安排与进度：1. 引言与ETHERNET帧结构解析（1课时）2. 帧封装过程与实践操作（2课时）3. 教学案例分析（1课时）本教学内容以课本相应章节为基础，注重理论与实践相结合，旨在帮助学生系统地掌握ETHERNET帧封装的相关知识。
计算机网络帧的封装实验报告
一、实验目的1.了解协议分析器安装；2.了解协议分析器使用方法和基本特点；3.分析以太网层的数据帧格式（包括源地址、目的地址和上层协议）。
二、实验前的准备1.了解协议分析器的功能和工作原理；2.了解Ethereal分析器的使用方法；3.阅读实验的相关阅读文献。
三、实验内容1.Ethereal协议分析器并安装。
记录安装过程。
安装wireshark截图如下:2.分析以太网层的数据帧格式（包括源地址、目的地址和上层协议），下图是打开的已经捕获的文件界面，选中第4个组，再选中Ethernet 层即以太网层。
观察帧信息。
以太网层的数据帧格式：前导码：由7字节的前同步码和1字节的帧起始定界符构成起始定界符：这个字段用1字节（10101011）作为帧开始的信号，表示一帧的开始。
最后两位是11，表示下面的字段是目的地址。
目的地址（DA）：共48位，表示帧准备发往目的站的地址，共6个字节，可以是单址（代表单个站）、多址（代表一组站）或全地址（代表局域网上的所有站）。
当目的地址出现多址时，表示该帧被一组站同时接收，称为“组播”（Multicast）。
目的地址出现全地址时，表示该帧被局域网上所有站同时接收，称为“广播”（Broadcast），通常以DA的最高位来判断地址的类型，若第一字节最低位为“0”则表示单址，第一字节最低位为“1”则表示组播。
源地址（SA）：共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。
类型：该字段用于标识数据字段中包含的高层协议，也就是说，该字段告诉接收设备如何解释数据字段。
例如：0X0800代表为IP，0X0806代表为ARP。
数据：数据字段的最小长度必须为46字节以保证帧长至少为64字节，这意味着传输一字节信息也必须使用46字节的数据字段：如果填入该字段的信息少于46字节，该字段的其余部分也必须进行填充。
数据字段的默认最大长度为1500字节。
帧检验序列（FCS）：FCS是32位冗余检验码（CRC），检验除前导、SFD和FCS以外的内容。
计算机网络实验 第2章 数据链路层实验
采用总线型或星形拓扑。由于以太网是基于共享总线的广播类型的网络，
所以当网络中有两个或两个以上站点同时发送数据时将引起冲突，因此以 太网使用CSMA/CD协议作为媒体控制协议解决冲突问题。
CSMA/CD协议的基本原理是：站点发送数据前先监听信道，信道 空闲时发送数据；在发送数据过程中持续监听信道，如果监听到冲 突信号则立即停止发送数据；同时发送强化冲突信号，以使网络中 正在发送数据的其它站点能够监听到冲突。
PPP帧格式如图所示
2．PPPoE
PPP协议不适于广播类型的以太网和另外一些多点访问类型的网络，于是 产生了PPPoE（Point-to-Point Protocol over Ethernet）。它为使用桥接以太 网的用户提供了一种宽带接入手段，同时还能提供方便的接入控制和计费。 每个接入用户均建立一个独一无二的PPP会话。会话建立前PPPoE必须通过 发现协议获取远端访问集中器的MAC地址。
第2章 数据链路层实验
实验三： 集线器与交换机的对比试验
3.1
背景知识
1．冲突域与广播域 冲突域：共享信道的传输机制决定了在网络中只能有一个站点发送数据 。如果两个或两个以上站点同时发送数据将发生冲突。虽然以太网在 MAC层采用CSMA/CD协议有效地降低了冲突的可能性，但是由于传播时 延的存在以及多个站点同时监听到信道空闲等情况的存在，冲突仍会发生 。所谓冲突域是指在该域内某一时刻只能有一个站点发送数据，如果两个 站点同时发送数据会引起冲突，则这两个站点处于同一个冲突域内。 广播域：以太网是广播网络，采用共享信道的传输机制来传输数据。在 以太网中，一个站点向所有站点发送数据的传输过程称为广播，这一过程 中传输的数据帧称为广播帧。在以太网中，能够接收到任意站点发送的广 播帧的所有站点的集合称为一个广播域。
马鞍山学院李沁计算机网络实验答案
第2章实验一：PPP与PPPoE学习1.ADSL接入采用PPPoE的有点有哪些PPPoE具有较高的性能价格比。
实用方便，实际组网方式也很简单，大大降低了网络的复杂程度2.PPPoE中，ppp帧和Ethernet帧的封装关系是什么PPPOE的封装层次：IP->PPP->PPPOE->Ethernet实验二：以太网帧的封装实验1.任务一中，观察到的以太网帧封装格式中前导码字段的取值是什么？阐述其在数据帧传输过程中的作用。
任务一中，前导码字段取值为10101010···1010；作用：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，实现与发送方的时钟同步2.任务一中，Switch0在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结点转发答：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实验三：集线器(HUb)与交换机（Switch）的对比实验1.集线器在接收到发送给某结点的单播包时是如何转发数据的？交换机又是如何处理单播包的？答：集线器是把数据发往全部端口，交换机把数据发往相应端口2.在以集线器/交换机为中心的以太网中，当多个站点同时发送数据时，是否会发生冲突集线器会发生冲突，交换机不会3.在以集线器扩大以太网规模时，有没有可能是以太网性能下降不会4.在以交换机扩大以太网规模时，有没有可能是以太网性能下降？为什么有可能，使用交换机解决冲突域问题，但是交换机并不隔离广播域，使用交换机扩大网络规模的同时也扩大了广播域。
这将使以太网中广播包的数量增加，当广播包的数据量达到一定数量时，网络性能下降。
计算机网络课程设计报告帧封装
三．主要问题的解决方法和关键技术
1. 填充帧头部字段
要完成一次帧封装的过程，首先要完成的就是帧头部的装入，将前导码、定界符、目 的地址、源地址、长度字段的相应数值写入。长度字段的值即为要发送的数据的实际长度。
我们通过下面的方式获得长度字段：
22
ifstream infile ;
23 infile
. open( argv [ 1], ios :: binary );
哈尔滨理工大学计算机科学与技术学院网络系实验室
实验报告
二．设计思路
数据在网络上是以很小的称为帧（ Frame）的单位传输的，帧由几部分组成，不同的部
分执行不同的功能。帧通过特定的称为网络驱动程序的软件进行成型，然后通过网卡发送
到网线上，通过网线到达它们的目的机器，在目的机器的一端执行相反的过程。接收端机
并将校验结果记入帧校验字段。 CRC编码实际上就是一个循环移位的模二运算。流程描
述为：
把 CRC中的值置为 0 在原始数据 input 后添加 8 个 0 while( 数据未处理完 )
begin
if （crc 首位是 1）
crc=crc XOR 100000111
把 crc 中的值左移一位，从 input 中读取一位新的数据并置于 crc 的 0 位
哈尔滨理工大学计算机科学与技术学院网络系
课程设计报告 成绩：
以太网帧格式分析实验报告
以太⽹帧格式分析实验报告地址没有变，⽽它的MAC地址已经不是原来那个了。
由于局域⽹的⽹络流通不是根据IP地址进⾏，⽽是按照MAC地址进⾏传输。
所以，那个伪造出来的MAC地址在A上被改变成⼀个不存在的MAC地址，这样就会造成⽹络不通，导致A不能Ping通B！这就是⼀个简单的ARP欺骗。
【实验体会】这次实验最⼤的感触是体会到了⽹络通信过程的趣味性。
在做ping同学IP的实验时，我发现抓到的包之间有紧密的联系，相互的应答过程很像实际⽣活中⼈们之间的对话。
尤其是ARP帧，为了获得对⽅的MAC 地址，乐此不疲地在⽹络中⼴播“谁有IP为XXX的主机”，如果运⽓好，会收到⽹桥中某个路由器发来的回复“我知道，XXX的MAC地址是YYY！”。
另外，通过ping同学主机的实验，以及对实验过程中问题的分析，使我对之前模糊不清的⼀些概念有了全⾯的认识，如交换机、路由器的区别与功能，局域⽹各层次的传输顺序与规则等。
还有⼀点就是，Wireshark不是万能的，也会有错误、不全⾯的地⽅，这时更考验我们的理论分析与实践论证能⼒。
成绩优良中及格不及格教师签名：⽇期：【实验作业】1 观察并分析通常的以太⽹帧以太⽹帧格式⽬前主要有两种格式的以太⽹帧：Ethernet II（DIX ）和IEEE 。
我们接触过的IP、ARP、EAP和QICQ协议使⽤Ethernet II帧结构，⽽STP协议则使⽤IEEE 帧结构。
Ethernet II是由Xerox与DEC、Intel（DIX）在1982年制定的以太⽹标准帧格式，后来被定义在RFC894中。
IEEE 是IEEE 802委员会在1985年公布的以太⽹标准封装结构（可以看出⼆者时间相差不多，竞争激烈），RFC1042规定了该标准（但终究⼆者都写进了IAB管理的RFC⽂档中）。
下图分别给出了Ethernet II和IEEE 的帧格式：⑴前导码（Preamble）：由0、1间隔代码组成，⽤来通知⽬标站作好接收准备。
以太网数据封装和解封
封装：模拟以太网卡的数据封装
– 要求：将某文件的内容作为数据，加上相应的首部 和尾部，封装成ethernet以太网帧格式，并输出到 文件保存。
解封：把首部和尾部字段一个一个显示出来 每部分都要列出程序流程图
演示 相关知识点
2
以太网的 MAC 帧格式
格式，并输出到文件保存。
求数据长度 flen
flen>ma x=10
no
Framenumber=1
yes
计算 Framenumber值
Bool Bframen=Bframe= true
yes
当时是第几个封装数据包 nframe
Framenumb er=1(是否 分了包)
IP 数据报
字节
IP层
4
6
6
2
46 ~ 1500
MAC 帧 目的地址 源地址
插入 8 字节 7 字节
10101010101010
类型
数
据
FCS MAC层
以太网 MAC 帧
1 字节
10101010101010101011
物理层
…
前同步码
帧开始 定界符
封装：模拟以太网卡的数据封装 要求：将某文件的内容作为数据，加上相 应的首部和尾部，封装成ethernet以太网帧
no
是否为 最后一 个帧？
no
yes
Framelen=flen Bframe=false
framelen= flen-(number-1)*max Bframe=false
yes
Framelen= maxlen
数据封装
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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。