实验五-IEEE-802.3协议分析和以太网
学习802.3协议及其标准
学习802.3协议及其标准⼀、定义⾸先百度802.3的定义：IEEE 802.3 通常指。
⼀种。
描述和的MAC⼦层的实现⽅法，在多种上以多种速率采⽤/CD访问⽅式，对于快速以太⽹该标准说明的实现⽅法有所扩展。
https:///item/IEEE%20802.3/3684685?fromtitle=IEEE802.3%E6%A0%87%E5%87%86&fromid=6813217IEEE 802.3简介IEEE 802.3 is a working group and a collection of IEEE standards produced by the working group defining the physical layer and data link layer's media access control (MAC) of wired Ethernet. This is generally a local area network technology with some wide area network applications. Physical connections are made between nodes and/or infrastructure devices (hubs, switches, routers) by various types of copper or fiber cable. 802.3 is a technology that supports the IEEE 802.1 network architecture. 802.3 also defines LAN access method using CSMA/CD.IEEE 802.3是⼀个⼯作组，也表⽰此⼯作组制定的⼀系列IEEE标准，这些标准都是物理层和数据链路层的有线以太⽹标准（802.11是WiFi）。
IEEE_802.3和以太网
IEEE 802.3和以太网OSI参考模型(Open System Interconnect Reference Model，开放系统互联参考模型) :A seven layer abstract reference model for communications protocols in which each layer performs a specific task. The intent of the model is to allow different vendors on different hardware to communicate with each other at the same layer. The seven layers are physical, data link, network, transport, session, presentation, and application.一种通信协议的7层抽象的参考模型，其中每一层执行某一特定任务。
该模型的目的是使各种硬件在相同的层次上相互通信。
这7层是:物理层、数据链路层、网路层、传输层、话路层、表示层和应用层。
IEEE 802.3委员会的工作范畴是在OSI参考模型(Open System Interconnect Reference Model，开放系统互联参考模型)下面的物理层和数据链路层。
物理层定义了数据传送与接收所需要的电与光信号、线路状态、时钟基准、数据编码和电路等，并向数据链路层设备提供标准接口（RGMII / GMII / MII）。
数据链路层则提供寻址机构、数据帧的构建、数据差错检查、传送控制、向网络层提供标准的数据接口等功能。
这两层的每一层又分成若干子层和接口。
下图显示了IEEE 802.3 Local and metropolitan area networks标准Part 3: Carrier sense multiple access with collision detection (CSMA/CD) access method and physical layer specifications规定的以太网的子层和接口。
IEEE Std 802.3zd5千兆以太网技术
2.3 CSMA/CDIEEE802.3（1980年）定义名为带冲突检测的载波侦听多点接入原理（CSMA/CD）明确规定：⏹载波监听所有运行的站必须连续监听网络。
如果出现一个信号载波，表示网络正处于忙状态；如果不出现载波，表示网络安静，可认为不忙。
⏹多路访问任何站只要检测到网络空闲一段时间，都可以发出一帧数据。
⏹冲突监测如果两个以上的站在一段安静时间内开始发送，那么发送的位流就会相互干扰（冲突）。
每个站必须能够检测发送期间的位流控制。
2.3.1 基本传输方式线缆上通常采用的两种基本传输数字信号的技术：基带和宽带。
所有现代以太网系统都采用基带传输。
基带系统：将经过编码的代表数据的数字脉冲流直接发送到线缆上。
数据编码器通常设计成可消除直流分量及衰减低频分量，但依据位速率，脉冲流的频谱可以从0扩展到较高值。
线缆一次只能支持一个基带电磁信号流。
采用两种方式进行介质共享：时分复用（TDM）或提供一种方法让用户为自己的短期独占使用竞争。
宽带系统：将数字脉冲调制到一个正弦载波信号上，将调制后的载波发送到线缆上。
带通滤波抑制调制后的载波，占用频谱中的指定的小段频率。
即采用频分复用（FDM）。
2.3.2以太网帧发送图4 访问干扰及恢复次序2.4 增强的CSMA/CD：分组突发2.4.1背景CSMA/CD的机理要求最坏情况下的环路延时要小于或等于最短有效帧的传输时间。
吉比特以太网传输最短帧长64字节所用的时间为100Mbit/S的1/10，所以网络的最大直径也减为20m（10BASET 的最大直径是2Km，100BASET的最大直径是200m）。
此外，中继器等有源部件的外部延时，最大直径还将减小。
延时无法做到100Mbit/s的1/10。
2.4.2载波扩展保留CSMA/CD的算法，将网络直径扩张到200m。
利用载波扩展使时隙的最短时间由64字节增至512字节。
但是，这种方法只是扩张网络直径的简单方法，将会导致网络利用率低，冲突概率提高，增加帧丢失的数量并扩大CSMA/CD的其他缺陷。
计算机网络实验指导书(附部分答案)..
计算机网络实验指导书湖南工业大学计算机与通信学院网络工程系目录实验一 802.3协议分析和以太网 (3)一、实验目的 (3)二、预备知识 (3)三、实验环境 (4)四、实验步骤 (5)五、实验报告内容 (6)实验二 IP层协议分析 (7)一、实验目的 (7)二、实验环境 (7)三、实验步骤 (7)四、实验报告内容 (8)实验三 TCP协议分析 (9)一、实验目的及任务 (9)二、实验环境 (9)三、实验步骤 (9)四、实验报告内容 (10)实验四 HTTP和DNS分析 (11)一、实验目的及任务 (11)二、实验环境 (11)三、实验步骤 (11)四、实验报告内容 (12)实验一802.3协议分析和以太网一、实验目的1.分析802.3协议2.熟悉以太网帧的格式3.熟悉ARP报文的格式二、预备知识要深入理解网络协议，需要仔细观察协议实体之间交换的报文序列。
为探究协议操作细节，可使协议实体执行某些动作，观察这些动作及其影响。
这些任务可以在仿真环境下或在如因特网这样的真实网络环境中完成。
观察在正在运行协议实体间交换报文的基本工具被称为分组嗅探器（packet sniffer）。
顾名思义，一个分组嗅探器捕获（嗅探）计算机发送和接收的报文。
一般情况下，分组嗅探器将存储和显示出被捕获报文的各协议头部字段内容。
图1为一个分组嗅探器的结构。
图1右边是计算机上正常运行的协议（在这里是因特网协议）和应用程序（如：Web浏览器和ftp客户端）。
分组嗅探器（虚线框中的部分）是附加计算机普通软件上的，主要有两部分组成。
分组捕获库接收计算机发送和接收的每一个链路层帧的拷贝。
高层协议（如：HTTP、FTP、TCP、UDP、DNS、IP等）交换的报文都被封装在链路层帧(Frame)中，并沿着物理介质（如以太网的电缆）传输。
图1假设所使用的物理媒体是以太网，上层协议的报文最终封装在以太网帧中。
分组嗅探器的第二个组成部分是分析器。
802.3以太网数据帧的解析报告
802.3 以太网数据帧解析一：实验要求及目的1、读取文件ch03_mac_frame_data中的数据帧，通过解析解析已封装好的以太帧，了解以太帧结构及各个字段的含义以及帧的接收过程，从而加深对数据链路层协议的理解，进而理解网络协议的概念，协议执行过程以及网络层次的结构。
2.通过编程实现CRC-8校验，掌握帧CRC校验算法原理。
二:实验原理1.以太网数据帧：网络结点间发送数据都要将它放在帧的有效部分，分为一个或多个帧进行传输。
Ethernet是当今应用最广泛的局域网技术，因此本次实验是解析Ethernet。
“以太网”是指符合DIX Ethernet V2 标准的局域网。
以太网提供的服务是不可靠交付，即尽最大努力交付。
当目的站收到有差错的数据帧时就丢弃此帧，差错的纠正由高层来决定。
如果高层发现丢失了一些数据而进行重传，但以太网并不知道这是一个重传的帧，而当做一个新的数据帧来发送。
Ethernet是目前使用最广泛的局域网，基于802.3协议，通过MAC地址(物理地址)实现主机间通信。
常用的以太网MAC帧格式有两种标准：DIX Ethernet V2 标准及IEEE 的 802.3标准。
DIX Ethernet V2 是先于IEEE标准的以太网版本。
Ethernet V2通过在DLC头中2个字节的类型（Type）字段来辨别接收处理。
类型字段是用来指定上层协议的（如0800指示IP、0806指示ARP等），它的值一定是大于05FF的，它提供无连接服务的，本身不控制数据（DATA）的长度，它要求网络层来确保数据字段的最小包长度（46字节）。
IEEE802.3把DLC层分隔成明显的两个子层：MAC层和LLC层，其中MAC层主要是指示硬件目的地址和源地址。
LLC层用来提供一些服务：–通过SAP地址来辨别接收和发送方法–兼容无连接和面向连接服务–提供子网访问协议（Sub-network Access Protocol，SNAP），类型字段即由它的首部给出。
以太网概念、IEEE802.3和TCPIP协议
以太网概念、IEEE802.3和TCPIP协议标签：以太网IEEE802.3TCP/IP(1)以太网:xxxx年:美国施乐(Xerox)公司的PaloAlto研究中心研制成功[METC76]，该网采用无源电缆作为总线来传送数据帧，故以传播电磁波的“以太(Ether)”命名。
xxxx年：美国施乐(Xerox)公司+数字装备公司(Digital)+英特尔(Intel)公司联合推出以太网(EtherNet)规约[ETHE80]xxxx年：修改为第二版，DIXEthernetV2因此：“以太网”应该是特指“DIXEthernetV2”所描述的技术。
(2)IEEE802.3xxxx年代初期:美国电气和电子工程师学会IEEE802委员会制定出局域网体系结构,即IEEE802参考模型.IEEE802参考模型相当于OSI模型的最低两层:xxxx年：IEEE802委员会以美国施乐(Xerox)公司+数字装备公司(Digital)+英特尔(Intel)公司提交的DIXEthernetV2为基础，推出了IEEE802.3IEEE802.3又叫做具有CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测)的网络。
CSMA/CD是IEEE802.3采用的媒体接入控制技术，或称介质访问控制技术。
因此:IEEE802.3以“以太网”为技术原形，本质特点是采用CSMA/CD的介质访问控制技术。
“以太网”与IEEE802.3略有区别。
但在忽略网络协议细节时,人们习惯将IEEE802.3称为”以太网”。
与IEEE802有关的其它网络协议：IEEE802.1—概述、体系结构和网络互连，以及网络管理和性能测量。
IEEE802.2—逻辑链路控制LLC。
最高层协议与任何一种局域网MAC子层的接口。
IEEE802.3—CSMA/CD网络，定义CSMA/CD总线网的MAC子层和物理层的规范。
IEEE802.4—令牌总线网。
定义令牌传递总线网的MAC子层和物理层的规范。
以太网和IEEE 802.3协议.
学习步骤
1 步骤一
阅读文字材料，了解以
太网的概念 、以太网与 IEEE802.3区别。
3 步骤三
来做习题，进一步考察
是否掌握知识点内容。
2 步骤二
学习主要内容，掌握
以太网的工作原理。
4 步骤四
浏览学习案例，拓展
自己的知识结构。
主要内容:
以太网的概念 以太网的工作原理 以太网与IEEE802.3区别 IEEE802.3标准
粗以太网电缆
收发器 终止器 AUI电缆
三台计算机和内置的网卡分别通过粗缆和AUI电缆连接形成的以太网
采用粗同轴电缆的以太网需要的硬件
①网络接口卡(NIC)：插在工作站的插槽上，实现数据 链路层及部分物理层的功能，主要有数据封装、链路 管理、编码与解码。
②收发器：沿电缆发送和接收信号，另外还完成载波监 听和冲突检测的功能。
以太网和IEEE 802.3协议
学习目的：
理解以太网的概念 掌握以太网的工作原理 了解以太网与IEEE802.3区别 了解IEEE802.3标准
以太网和IEEE 802.3协议
学习要求：学习本讲后，应该能够
理解以太网的概念 理解以太网的工作原理 了解以太网与IEEE802.3区别 了解IEEE802.3标准
以太网是一种基带总线局域网使用同轴电缆作 为网络介质，采用载波多路访问和冲突检测 (CSMA/CD)机制，数据传输速率达到10 Mb/s。
Ethernet Segment
以太网结构
以太网采用广播机制，所有与网络连接 的工作站都可以看到网络上传递的数据。 通过查看包含在帧中的目标地址，确定 是否进行接收或放弃。如果查明数据是 发给自己的，工作站将会接收数据并传 递给高层协议进行处理。
以太网Ethernet IEEE802.3
以太网Ethernet IEEE802.3以太网是一种总路线型局域网，采用载波监听多路访问/冲突检测CSMA/CD介质访问控制方法。
1、载波监听多路访问CSMA的控制方案:(1)一个站要发送，首先需要监听总线，以决定介质上是否存在其他站的发送信号。
(2)如果介质是空闲的，则可以发送。
(3)如果介质忙，则等待一段间隔后再重试。
坚持退避算法:(1)非坚持CSMA:假如介质是空闲的，则发送;假如介质是忙的，等待一段时间，重复第一步。
利用随机的重传时间来减少冲突的概率，缺点:是即使有几个站有数据发送，介质仍然可能牌空闲状态，介质的利用率较低。
(2)1-坚持CSMA:假如介质是空闲的，则发送;假如介质是忙的，继续监听，直到介质空闲，立即发送;假如冲突发生，则等待一段随机时间，重复第一步。
缺点:假如有两个或两个以上的站点有数据要发送，冲突就不可避免的。
(3)P-坚持CSMA:假如介质是空闲的，则以P的概率发送，而以(1-P)的概率延迟一个时间单位，时间单位等于最大的传播延迟时间;假如介质是忙的，继续监听，直到介质空闲，重复第一步;假如发送被延迟一个时间单位，则重复第一步。
2、载波监听多路访问/冲突检测这种协议广泛运用在局域网内，每个帧发送期间，同时有检测冲突的能力，一旦检测到冲突，就立即停止发送，并向总线上发一串阻塞信号，通知总线上各站冲突已经发生，这样通道的容量不致因白白传送已经损坏的帧而浪费。
冲突检测的时间:对基带总线，等于任意两个站之间最大的传播延迟的两倍;对于宽带总线，冲突检测时间等于任意两个站之间最大传播延迟时间的四倍。
3、二进制退避算法:(1)对每个帧，当第一次发生冲突时，设置参量为L=2;(2)退避间隔取1-L个时间片中的一个随机数，1个时间片等于2a;(3)当帧重复发生一次冲突时，则将参量L加倍;(4)设置一个最大重传次数，则不再重传，并报告出错。
实验报告——精选推荐
实验报告实验⼀交换机及路由器的简单配置3.如果两个接头的线序发⽣同样的错误，⽹线还能⽤吗？会有什么后果？4. 完成交换机的以下配置，应是⽤什么命令？(1)由⽤户视图进⼊系统视图：(2)进⼊交换机的端⼝1：(3)显⽰交换机端⼝1的信息：5．写出交换机端⼝1的显⽰信息，并解释交换机端⼝0所显⽰信息的含义。
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实验⼆简单组⽹2. 配置完路由器后，如何查看路由器的E0及E1的接⼝状态？将路由器的E0及E1的接⼝状态信息记录下来。
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实验三链路层协议分析注意：（1）因为在实验过程中，⽤Ethereal截获报⽂时，会得到⼀些交换机的刷新报⽂，这些报⽂与本次实验⽆关，不⽤填写在实验报告中去分析。
（以后的实验同理）1.找到发送消息的报⽂并进⾏分析，研究主窗⼝中的数据报⽂列表窗⼝和协议树窗⼝2. 在⽹络课程学习中，802.3和ETHERNETII规定了以太⽹MAC层的报⽂格式分为7字节的前导符，1字节的起始符，6字节的⽬的MAC地址，6字节的源MAC地址，2字节的类型、数据字段和4字节的数据校验字段。
对于选中的报⽂，缺少哪些字段，为什么？3. 在配置流镜像和端⼝镜像前，执⾏PA PING PC,在PB上运⾏Ethereal截获报⽂;在配置流镜像和端⼝镜像后，执⾏PA PING PC,再在PB上运⾏Ethereal截获报⽂;对⽐两次截获的报⽂，进⾏分析（要求）。
IEEE802.3协议简介
IEEE802.3协议简介IEEE802.3 局域网协议IEEE 802.3 局域网协议 ( Ethernet LAN protocols as defined in IEEE 802.3 suite )简介512 字节，从而达到了合理的链路距离要求。
传输速率当前定义在光纤和双绞线上的传输速率有四种：10 Mbps － 10Base-T 以太网 100 Mbps －快速以太网1000 Mbps －千兆位以太网（ 802.3z ） 10 千兆位以太网－IEEE 802.3ae本文我们主要讨论以太网的总体概况。
有关快速以太网、千兆位以太网以及万兆位以太网的具体内容将在其它文档中另作介绍。
基本组成以太网系统由三个基本单元组成：物理介质，用于传输计算机之间的以太网信号；介质访问控制规则，嵌入在每个以太网接口处，从而使得计算机可以公平的使用共享以太网信道；以太帧，由一组标准比特位构成，用于传输数据。
在所有IEEE 802 协议中，ISO 数据链路层被划分为两个IEEE 802 子层，介质访问控制（ MAC ）子层和 MAC －客户端子层。
IEEE 802.3 物理层对应于SO 物理层。
MAC 子层有两个基本职能：数据封装，包括传输之前的帧组合和接收中、接收后的帧解析/ 差错检测。
介质访问控制，包括帧传输初始化和传输失败恢复。
介质访问控制（ MAC ）－客户端子层可能是以下一种：逻辑链路控制（ LLC ），提供终端协议栈的以太网 MAC 和上层之间的接口，其中 LLC 由 IEEE802.2 标准定义。
以太网协议是由一组 IEEE 802.3 标准定义的局域网协议集。
在以太网标准中，享介质上采用载式：半双工和全双工。
半双工模式中，数据是通过在共问 /冲突检测（ CSMA/CD ）协议实现传输的。
它的主要和距离限制，链路距离受最小 MAC 帧大小的限制。
该限制极大的降的有效性。
因此，引入了载波扩展技术来确保千兆位以太有两种操作模波监听多路访网中 MAC缺点在于有效性低了其高速传输帧的最小长度为网桥实体，提供 LANs 之间的 LAN-to-LAN 接口，可以使用同种协议(如以太协议结构10/100 Mbps 以太网中的基本 IEEE 802.3 MAC 数据格式如下：7 1 6 6 2 46-1500 bytes 4 bytesPre SFD DA SA Length Type Data unit + pad FCSPreamble ( Pre )— 7字节。
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郑州轻工业学院本科
实验报告
题目：IEEE 802.3协议分析和以太网学生姓名：王冲
系别：计算机与通信工程学院
专业：网络运维
班级：网络运维11-01
学号：541107110123
指导教师：熊坤
2014 年10 月28 日
实验五IEEE 802.3协议分析和以太网
一、实验目的
1、分析802.3协议
2、熟悉以太网帧的格式
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；Ethereal、IE等软件。
三、实验步骤
1.俘获并分析以太网帧
(1)清空浏览器缓存（在IE窗口中，选择“工具/Internet选项/删除文件”命令）。
(2)启动Ethereal，开始分组俘获。
(3)在浏览器的地址栏中输入：，浏览器将显示冗长的美国权力法案。
(4)停止分组俘获。
首先，找到你的主机向服务器发送的HTTP
GET报文的分组序号，以及服务器发送到你主机上的HTTP 响应报文的序
号。
其中，窗口大体如下。
选择“Analyze->Enabled Protocols”，取消对IP复选框的选择，单击OK。
窗口如下
(5)选择包含HTTP GET 报文的以太网帧，在分组详细信息窗口中，展开EthernetII 信息部分。
根据操作，回答1-5 题
(6)选择包含HTTP 响应报文第一个字节的以太网帧，根据操作，回答6-10 题2.ARP
（1）利用MS-DOS命令：arp 或c:\windows\system32\arp查看主机上ARP缓存的内容。
根据操作，回答11题。
（2）利用MS-DOS命令：arp -d * 清除主机上ARP缓存的内容。
（3）清除浏览器缓存。
（4）启动Ethereal，开始分组俘获。
（5）在浏览器的地址栏中输入：
，浏览器将显示冗长的美国权力法案。
（6）停止分组俘获。
选择“Analyze->Enabled Protocols”，取消对IP复选框的选择，单击OK。
窗口如下。
根据操作，回答12-15题。
四、实验报告内容
在实验的基础上，回答以下问题：
1.你的主机的48 位以太网地址是多少？
答：
2.是 服务器的地址吗？如果不是，该地址是什么设备的以太
网地址？
答：不是，该地址是路由器设备的以太网地址。
3.给出Frame 头部Type 字段(2 字节)的十六进制值。
标志字段的值是1 的含义
是什么？
答：，标志字段的值是1的含义：
URG 紧急指针
ACK 确认序号有效
PSH 接收方应该尽快将此报文段交给应用层
RST 重建连接
SYN 同步序号发起一个链接
FIN 发送端完成发送任务。
4.在包含“GET”以太网帧中，字符“G”的位置(从Frame 的头部开始)？
答：如果Frame的头部为顺序1，则”G”的位置为67.
5.在该以太网帧中CRC 字段的十六进制值是多少？
答：以太网的CRC校验，Ethereal把这个剥除了，故没有显示。
6.以太Frmae 源地址是多少？该地址是你主机的地址吗？是
服务器的地址吗？如果不是，该地址是什么设备的以太网地址？
答：由下图知，源地址为00:50:56:e1:2e:9e,该地址既不是我主机的mac地址，也不是web服务器的mac地址，它是网关地址。
7.以太网帧的48位目的地址是多少？该地址是你主机的地址吗？
答：以太网帧的48位目的地址是00:0c:29:75:e5:5b，该地址是我主机的地址。
8.给出Frame头部2-字节Type字段的十六进制值。
标志字段的值是1的含义是什
么？
答：
9.在包含“OK”以太网帧中，从该帧的起始处算起，”O”是第几个字节？
答：由下图可知第15个字节。
10.在该以太网帧中CRC字段的十六进制值是多少？
答：以太网的CRC校验，Ethereal把这个剥除了，故没有显示。
11.写下你主机ARP缓存中的内容。
其中每一列的含义是什么？
答：以上显示的依次是：interface；就是自己主机的IP地址，下面的是默认网关的IP地址，后面的十六进制的数是默认网关的mac地址。
12.包含ARP请求报文的以太网帧的源地址和目的地址的十六进制值各是多
少？
答：由上图可知源mac地址是：00:50:56:c0:00:08，目的mac地址是：FF：FF：FF：FF：FF：FF
13.给出Frame头部Type字段的十六进制值？
答：由上图可知：十六进制的值是：08 06
14.从处下载ARP规范说明。
在处也有一个可读的关于ARP的讨论网页。
根据操
作回答：
1)形成ARP响应报文的以太网帧中ARP-payload部分opcode字段的值是多少？
答：由上图可知opcode的值是00 01
2)ARP报文中是否包含发送方的IP地址？
答：ARP报文中包含发送方的IP地址，但是是默认网关的IP地址。
15.包含ARP回答报文的以太网帧中源地址和目的地址的十六进制值各是多
少？
答：包含ARP回答报文的以太网帧中源地址是：192.168.74.1，十六进制值是：c0 a8 4a 01;目的地址是：192.168.74.2,十六进制值是：c0 a8 4a 02。