实验一 以太网数据帧的构成
实验一 分析以太网数据帧的构成

实验一分析以太网数据帧的构成实验项目性质:验证性计划学时:2学时一、实验目的掌握以太网帧的构成,了解各个字段的含义;掌握网络协议分析软件的基本使用方法;掌握常用网络管理命令的使用方法。
二、实验原理数据链路层将不可靠的物理层转变为一条无差错的链路,涉及的数据单位是帧(frame),高层的协议数据被封装在以太网帧的数据字段发送。
使用网络协议分析软件可以捕获各种协议数据包,通过查看这些协议数据包中数据链路帧的各字段可以分析网络协议的内部机制。
三、实验设备计算机及以太网环境。
四、实验内容与步骤1.打开网络协议分析软件(Ethereal)Ethereal是一款免费的网络协议分析程序,支持Unix、Windows。
借助这个程序,我们既可以直接从网络上抓取数据进行分析,也可以对由其他嗅探器抓取后保存在硬盘上的数据进行分析。
目前,Ethereal 能够解析761种协议数据包,选择菜单命令“Help”→“Supported Protocol”子菜单项可以查看详细信息。
2.选择菜单命令“Capture”→“Interfaces…”子菜单项。
弹出“Ethereal: Capture Interfaces”对话框。
此对话框列出了本地计算机中存在的网络适配器。
单击“Details”按钮可以查看对应适配器的详细信息。
从上图中可以看出,本机可用适配器的IP地址为:10.0.1.94。
单击“Capture”按钮可以立即开始捕获网络数据包,单击“Prepare”按钮可以在经过详细设置后开始捕获网络数据包。
3.单击“Prepare”按钮,弹出“Ethereal: Capture Options”对话框。
此对话框列出了当前可用适配器、本地计算机IP地址、数据捕获缓冲区大小、是否采用混杂模式、捕获数据包最大长度限制、数据捕获过滤规则等配制参数。
4.单击“Start”按钮,网络数据包捕获开始,同时弹出“Ethereal: Capture from ……”对话框。
以太网帧的构成

试验一以太网帧的构成
练习一
帧类型发送序号N(S)接受序号N(R)Information ....00.. 000.....
Unnumbered 没有没有
简述“类型和长度”字段的两种含义。
答:这个字段值大于0x0600时(十进制的1536),就表示“类型”,只有当这个字段值小于0x0600时才表示“长度”,即MAC帧的数据部分长度
练习二
简述FFFFFF-FFFFFF作为目的MAC地址的作用。
答:以广播的形式向整个网络发送MAC帧
练习四
本机MAC地址源MAC地址目的MAC地址是否收到,
为什么
主机B000D87-DF7A8E000D87-DF9BB1000D87-DF997C收到
主机D收到
主机E收不到
主机F 收不到
A向C发送MAC帧,A——>共享模块——>交换模块——>共享模块——>C 【思考问题】
1.为什么IEEE802标准将数据链路层分割为MAC子层和LLC子层?
I EEE802参考模型将数据链路层划分为两个子层,媒体访问控制MAC 子层和逻辑链路控制LLC 子层。
MAC 子层与物理层相关联,而LLC子层则完全独立出来,为高层提供服务,这样就实现了物理层和数据链路层的完全独立,解决了l SO制定的计算机网络7 层参考模型(即OSI模型)中局域网物理层和数据链路层不能完全独立的问题。
2.为什么以太网有最短帧长度的要求?
以太网把争用期定为51.2us ,对于10Mb/s的以太网,在争用期内可以发送512bit,即64字节。
以太网在发送数据时,如果帧的前64字节没有发生冲突,那么后续的数据就不会发生冲突。
所以最短有效帧长为64字节。
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。
以太网(Ethernet)的帧结构

以太网(Ethernet)的帧结构
1.Ethernet V2.0帧结构 2. IEEE802.3帧结构 3. Ethernet V2.0帧结构组成详解
Ethernet V2.0帧结构
帧前 帧校 前导 目的 源地 数据 定界 验字 类型 码 地址 址 字段 符 段 46~1 7B 1B 6B 6B 2B 4B 500B 注:Ethernet帧的最小长度为64B,最大长 度为1518B。(前导码与帧前定界符不计入 帧头长度中)
前导码与帧前定界符字段
前导码的组成: 前导码的组成:56位(7B)10101010…10 1010比特序列。 作用: 作用:提醒接收系统有帧的到来,以及使到来的 帧与计时器进行同步。 帧前定界符的组成: 帧前定界符的组成:8位(1B)10101011比特 序列。 作用: 作用:表示下面的字段是目的地址。
数据字段
数据字段的组成: 数据字段的组成:长度在46~1500B之间的比 特序列。 特点: 特点:如果数据的长度少于46B,需要加填充 字节,补充到46B。填充字节是任意的,不计 入长度字段中。
帧校验字段
帧校验字段的组成: 32位 4B)比特序列。 帧校验字段的组成: 32位(4B)比特序列。 特点: 特点:采用CRC校验。校验的范围包括目的地 址字段,源地址字段,类型字段,数据字段。 在接收端进行校验,如果发生错误,帧将被丢 弃。 32位CRC校验的生成多项式为: G(x) =x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4 +x2+x1+1
பைடு நூலகம்
实验一-以太网链路层帧格式分析

实验一以太网链路层帧格式分析实验目的1、分析Ethernet V2 标准规定的MAC 层帧结构,了解IEEE802.3 标准规定的MAC 层帧结构和TCP/IP 的主要协议和协议的层次结构;2、掌握网络协议分析软件的基本使用方法;3、掌握网络协议编辑软件的基本使用方法。
实验学时3学时实验类型验证型实验内容1、学习网络协议编辑软件的各组成部分及其功能;2、学习网络协议分析软件的各组成部分及其功能;3、学会使用网络协议编辑软件编辑以太网数据包;4、理解MAC地址的作用;5、理解MAC首部中的LLC—PDU 长度/类型字段的功能;6、学会观察并分析地址本中的MAC地址。
实验流程实验环境局域网环境,1台PC机。
实验原理详见《计算机网络》教材(P79和P92)或相关书籍,然后进行说明阐述实验步骤步骤1:运行ipconfig命令1、在Windows的命令提示符界面中输入命令:ipconfig /all,会显示本机的网络信息:2、观察运行结果,获得本机的以太网地址。
步骤2:编辑LLC信息帧并发送1、在主机A,打开协议编辑软件,在工具栏选择“添加”,会弹出“协议模版”的对话框,如图所示,在“选择生成的网络包”下拉列表中选择“LLC协议模版”,建立一个LLC帧;添加一个数据包2、在“协议模版”对话框中点击“确定”按钮后,会出现新建立的数据帧,此时在协议编辑软件的各部分会显示出该帧的信息。
如图所示:新建的LLC帧数据包列表区中显示:新帧的序号(为0)、概要信息;协议树中显示以太网MAC层协议;数据包编辑区中显示新帧各字段的默认值;十六进制显示区中显示新帧对应的十六进制信息。
3、编辑LLC帧在数据包编辑区中编辑该帧;具体步骤为:编辑LLC帧填写“目的物理地址”字段;方法一:手工填写。
方法二:选择”地址本”中主机B的IP地址,确定后即可填入主机B的MAC地址;填写“源物理地址”字段,方法同上,此处为了提示这是一个在协议编辑软件中编辑的帧,填入一个不存在的源物理地址;注意:协议编辑软件可以编辑本机发送的MAC帧,也可以编辑另一台主机发送MAC 帧,所以,源物理地址字段可以填写本机MAC地址,也可以填写其他主机的物理地址。
《计算机网络实验》实验一 以太网帧的构成

院系:计算机学院实验课程:计算机网络实验实验项目:以太网帧的构成指导老师:XXX开课时间:XXXX ~ XXXX年度第 2学期专业:XXXX班级:XXXX级本X班学生:XXX学号:XXXXXXXX实验一以太网帧的构成一、实验目的掌握以太网帧的构成模式,能够识别不同的MAC地址并理解MAC地址的作用,了解网络故障分析仪的基本使用方法。
二、实验学时4学时三、实验类型综合型四、实验要求1.了解协议仿真编辑器的五个组成部分及其功能2.了解网络协议分析仪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,包括单帧和多帧的编辑4.学会观察并分析地址本中的MAC地址5.学会分析以太网帧的MAC首部6.理解MAC地址的作用7.理解MAC首部中的LLC-PDU长度/类型字段五、实验原理(1)6 6 2帧类型字段:表示后面数据类型。
例如0x0806表示ARP请求或应答。
(2) 太网帧的构成14 20-60 根据协议而定(TCP20-60)4(3) 其他原理请参考教材:第一章:计算机网络的基本概念第二章:局域网技术六、实验步骤(一)仿真机端练习一:运行ipconfig命令1.启动网络协议仿真编辑器,选择“工具”菜单栏中的IPCONFIG项,观察ipconfig /all;命令下的运行结果,获得本机的主机名及以太网地址。
Ethernet adapter 本地连接2:Connection-specific DNS Suffix . :Description . . . . . . . . . . . : Intel(R) PRO/100 VE Network ConnectionPhysical Address. . . . . . . . . : 00-13-20-AA-F4-7CDHCP Enabled. . . . . . . . . . . : NoIP Address. . . . . . . . . . . . : 192.168.0.100Subnet Mask . . . . . . . . . . . : 255.255.255.0IP Address. . . . . . . . . . . . : fe80::213:20ff:feaa:f47c%7Default Gateway . . . . . . . . . :DNS Servers . . . . . . . . . . . : fec0:0:0:ffff::1%2fec0:0:0:ffff::2%2fec0:0:0:ffff::3%22.在地址本中找到本机的信息练习二:单帧编辑并发送1.打开协议仿真编辑器,在界面初始状态下,程序会自动新建一个单帧。
第章以太网数据帧实验

MAC地址
以太网MAC地址可分为三类:单播(unicast) 、广播(broadcast)、多播(multicast)。
单播MAC地址,即单个通信设备的MAC地址 广播MAC地址,即FF-FF-FF-FF-FF-FF(全1地址) 多播MAC地址,即I/G比特为1的MAC地址,目前
预留的多播MAC地址范围从01-00-5E-00-00-00 到 01-00-5E-7F-FF-FF
使用网络模拟软件Cisco Packet Tracer模拟下图网络。双击PC 设备,在弹出的配置窗口中,设置主机A-F的IP地址(子网掩码 255.255.255.0)。
2. 初探MAC帧
在模拟模式下,设置事件过滤器为“ICMP”。使用编辑工具“增 加简单PDU”,从主机A发送一个简单PDU给主机B。捕获主机B 收到的帧,打开PDU信息对话框,分析帧首部目的MAC(DES MAC)、源MAC(SRC MAC)、类型(TYPE)字段的值及含 义,填写下表。
思考与讨论
为什么以太网帧的数据字段最小长度为46字 节?
在Packet Tracer中,还有什么方法能让主机 发出广播帧?
天空的高度是鸟儿飞出来的,水无论有多深是鱼儿游出来的。 你在学习上这种尝试精神很可贵。 过也,人皆见之;更也,人皆仰之。——《论语·子张》 当你能梦的时候就不要放弃梦。 时间总会过去的,让时间流走你的烦恼吧! 太过于欣赏自己的人,不会去欣赏别人的优点。 上辈子我欠你的,这辈子我来还,这辈子你欠我的,下辈子来还我。 生命不可能有两次,但许多人连一次也不善于度过。——吕凯特 好习惯的养成,在于不受坏习惯的诱惑。 爱生而败仁者,其下愚之得欤?
网卡从网络上收到一个 MAC 帧后,首先检 查其MAC 地址,如果是发往本站的帧就收 下;否则就将此帧丢弃。
以太网(Ethernet)的帧结构

以太网(Ethernet)的帧结构
1.Ethernet V2.0帧结构 2. IEEE802.3帧结构 3. Ethernet V2.0帧结构组成详解
Ethernet V2.0帧结构
帧前 帧校 前导 目的 源地 数据 定界 验字 类型 码 地址 址 字段 符 段 46~1 7B 1B 6B 6B 2B 4B 500B 注:Ethernet帧的最小长度为64B,最大长 度为1518B。(前导码与帧前定界符不计入 帧头长度中)
IEEE802.3帧结构
帧前 帧校 前导 目的 源地 数据 定界 验字 长度 码 地址 址 字段 符 段 46~1 7B 1B 6B 6B 2B 4B 500B
Ethernet V2.0帧结构组成详解
1)前导码与帧前定界符字段 ) 2)目的地址和源地址字段 ) 3)类型字段 ) 4)数据字段 5)帧校验字段
数据字段
数据字段的组成: 数据字段的组成:长度在46~1500B之间的比 特序列。 特点: 特点:如果数据的长度少于46B,需要加填充 字节,补充到46B。填充字节是任意的,不计 入长度字段中。
帧校验字段
帧校验字段的组成: 32位 4B)比特序列。 帧校验字段的组成: 32位(4B)比特序列。 特点: 特点:采用CRC校验。校验的范围包括目的地 址字段,源地址字段,类型字段,数据字段。 在接收端进行校验,如果发生错误,帧将被丢 弃。 32位CRC校验的生成多项式为: G(x) =x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4 +x2+x1+1
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【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
体访问控制方法。
LLC子层中规定了无确认无连接、有确认无连接和面向连接三种类型的链路服务。
媒体访问控制技术是以太网技术的核心。
以太网不提供任何确认收到帧的应答机制,确认必须在高层完成。
3、以太网帧结构
以太网中传输的数据包通常被称为“帧”,以太网的“帧”结构如下:
66246-15004
图1 以太网帧结构
各字段的含义:
目的地址:6个字节的目的物理地址标识帧的接收结点。
源地址:6个字节的源物理地址标识帧的发送结点。
帧类型/长度(TYPE/LEN):该字段的值大于或等于0x0800时,表示上层数据使用的协议类型。
例如0x0806表示ARP请求或应答,0x0800表示IP协议。
该字段的值小于0x0800时表示以太网用户数据的长度字段,上层携带LLC-PDU。
数据字段:这是一个可变长度字段,用于携带上层传下来的数据。
帧校验FCS:以太网采用32位CRC冗余校验。
校验范围是目的地址、源地址、长度/类型、数据字段。
4、LLC-PDU部分
当长度/类型字段的值小于0x0800时,说明数据字段携带的是LLC-PDU。
112
图2LLC-PDU格式
三种LLC帧的控制位:
1位7位1位7位
监控帧
无编号帧
图3 LLC控制位的示意图
N(S):是发送帧的序列号。
N(R):是接收帧的序列号。
P/F:是POLL/FINAL轮旬/终止位。
SS:是监控帧类型指示。
标识监控帧的具体类型,即:RR(接收就绪)、RNR(接收未就绪)和REJ (拒绝)。
MM-MMM:无编号帧的修饰段,定义发送无编号帧的具体类型。
【实验步骤】
一、仿真编辑器端
练习一:运行ipconfig命令
1、打开协议仿真编辑器,选择“工具”菜单中的“命令行”,出现命令提示符后输入:
C:>ipconfig/all
2、观察运行结果,获得本机的主机名及以太网地址。
3、在地址本中找到本机的相关信息。
练习二:编辑LLC信息帧并发送
1、打开协议仿真编辑器,在工具栏选择“新建”,建立一个以太网帧(也可以利用协议仿真编辑器打开时默认建立的以太网帧进行编辑);此时在协议仿真编辑器的各部分会显示出该新帧的信息。
⑴多帧编辑器中显示:新帧的序号(为1)、概要信息;
⑵协议树中显示以太网MAC层协议;
⑶单帧编辑器中显示新帧各字段的默认值;
⑷十六进制对照表中显示新帧对应的十六进制信息;
2、编辑以太网帧
在单帧编辑器中编辑该帧,见图1-4;具体步骤为:
图4 单帧编辑器中以太网帧示意图
⑴填写“目的MAC地址”字段;
方法一:手工填写。
方法二:选择地址本某主机的MAC地址,双击自动添加。
⑵填写“源MAC地址”字段,方法同上;
注意:仿真编辑器可以仿真本机发送的MAC帧,也可以仿真另一台主机发送MAC帧,所以,源MAC地址字段可以填写本机MAC地址,也可以填写其他主机的MAC地址。
但要注意协议分析器显示过滤器的设置,否则会捕获不到数据包。
⑶填写“类型或长度”字段:可以填写0X0043;同时在LLC的DATA中填写0X0040个数据;例
如:在LLC的DATA中添入:
AAAAAAAAAAAAAAAABBBBBBBBBBBBBBBBCCCCCCCCCCCCCCCCDDDDDDDDDDDDDDDD;
注意:填写的类型或长度字段为十六进制数,填写的数值应等于LLC层首部与数据字段的长
度和。
⑷协议树中会显示LLC;其中的SSAP和DSAP是源和目的访问点,可以不变,采用仿真器给定
的数值。
⑸修改LLC的控制字段,最低位为零,表示信息帧。
3、单帧编辑器与十六进制对照表是联动的,观察十六进制对照表中该帧的信息;
4、选中单帧编辑器中的某一字段,该字段对应的十六进制值会相应地改变颜色;
5、点击工具栏或菜单栏中的“发送”,在弹出的对话框上选择“按范围发送”或“自定义发送”,正确填写发送的范围后,选择“发送”按钮,发送该帧;
6、考虑“类型和长度”字段分别填写以下十六进制值的含义:
⑴0x0800:对应的上层协议是什么?在监控端捕获该帧,捕获到帧的长度是多少?
⑵0x0806:对应的上层协议是什么?
⑶0x0100:该值的具体含义是什么?在协议分析器端捕获该帧,帧的长度是多少?
⑷0x0001:这样填写该字段是否正确?为什么?
练习三:编辑并发送帧序列
1、按照单帧编辑的步骤编辑多个帧;
2、对每一帧可以重新设置发送的时间间隔和发送的重复次数,如不设置,则采用默认值;
方法为:点击某一帧左边的“+”,即可展开为两行,在第一行内填写此帧与其上一帧的发送时间间隔(单位:ms,默认值:1000),展开项的第二行为设置此帧的重复发送次数(默认值为1)。
3、编辑好以后,发送帧序列;
点击菜单栏或工具栏中的“发送”按钮,选择弹出对话框中的“按范围发送”,并编辑起始帧序号和结束帧序号。
如果选择“自定义发送”,则在“发送序号”编辑框中选择要发送的单帧序号,并根据需要修改发送“间隔时间”和“发送次数”。
点击“发送”按钮,即完成帧的发送。
4、观察主界面底部“状态”栏中的各项数据信息。
5、在协议分析器一端捕获数据并分析。
6、将编辑好的以太网帧保存到文件中,文件名为:MAC.pkt。
二、协议分析器端
练习一:捕获数据并分析
1、启动协议分析器协议解析功能,获得若干以太网帧。
对其中的5-10个帧的以太网首部进行观察和分析;分析的内容为:源MAC地址、目的MAC地址、上层协议类型。
2、以MAC地址为过滤条件捕获若干以太网帧。
如:捕获源MAC地址为:00-09-74-A5-6F-4C(选择地址本中的一个MAC地址)的帧。
对每一帧的以太网首部进行观察分析;分析的内容为:源MAC地址、目的MAC地址、上层协议类型。
3、以本机MAC地址为过滤条件捕获相应的以太网帧(多个);对其中目的MAC地址为本机MAC地址的以太网帧进行观察分析:
⑴这些帧的源MAC地址都是什么?
⑵对照地址本观察这些MAC地址对应的IP地址有何特点?
⑶说明:为什么能收到来自这些源MAC地址的帧?
⑷将捕获到的以太网帧保存到文件中,文件名为:实验一.zdt。
练习二:学习协议分析器端其他的协议分析功能
1、在会话分析视图中,观察会话列表中的会话种类,并通过协议详细解析树、协议分析视图了解会话过程;
2、在协议解析视图中,观察概要解析及十六进制对照表。
3、学习使用过滤器的设置和调用方法。
【思考问题】
结合实验过程中的实验结果,回答下列问题:
1、在网络的分层体系结构中,MAC层的作用是什么?
2、以太网的最短帧长度是(),最大帧长度是()?
3、为什么IEEE802标准将数据链路层分割为MAC子层和LLC子层?。