1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 以太網(wǎng)的幀構(gòu)成實(shí)驗(yàn)儀器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真教學(xué)系統(tǒng)系別計(jì)算機(jī)學(xué)院專業(yè)班級(jí)/學(xué)號(hào)學(xué)生姓名實(shí)驗(yàn)日期成 績(jī)指導(dǎo)教師實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握以太網(wǎng)的報(bào)文格式2,掌握MAC地址的作用.掌握MAC廣播地址的作用4,掌握LLC幀報(bào)文格式5,掌握仿真編輯器和協(xié)議分析器的使用方法實(shí)驗(yàn)原理理論基礎(chǔ)1,以太網(wǎng)的分類最初的以太網(wǎng)是由施樂(lè)公司的 Palo Alto研究中心（PARC）于1976年創(chuàng) 建的。自此以后，逐漸發(fā)展。數(shù)據(jù)速率為10Mbps的以太網(wǎng)稱為標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)， 數(shù)據(jù)速率為100Mbps的以太網(wǎng)稱為快速以太網(wǎng) ，數(shù)據(jù)速率為1000Mbps的 以太網(wǎng)稱為千兆以太網(wǎng)。目前10G以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)也已正式

2、制定。2.以太網(wǎng)的媒體訪問(wèn)控制（MAC）當(dāng)節(jié)點(diǎn)或站點(diǎn)被連接到一條共同的鏈路或使用一條共同的鏈路時(shí)，叫做多點(diǎn)鏈路或廣播鏈路。這時(shí)就需要一個(gè)協(xié)議來(lái)協(xié)調(diào)鏈路的訪問(wèn)。已經(jīng)有許 多正式的協(xié)議用于對(duì)共享鏈路的訪問(wèn)。但可以將它們歸并為三組：隨機(jī)訪問(wèn)協(xié)議、受控訪問(wèn)協(xié)議和通道化協(xié)議。以太網(wǎng)所使用的CSMA/CD （帶有沖 突檢測(cè)的載波偵聽多路訪問(wèn)）屬于隨機(jī)訪問(wèn)協(xié)議的一種。它是 CSMA （載波 幀聽多路訪問(wèn)）方法的演化。1）CSMA （載波幀聽多路訪問(wèn)）CSMA也叫做LBT （先聽后說(shuō)），它是希望傳輸數(shù)據(jù)的站點(diǎn)首先對(duì)媒 體上有無(wú)載波進(jìn)行監(jiān)聽，以確定是否有別的站點(diǎn)在傳輸數(shù)據(jù)。如果媒體空閑，該站點(diǎn)便可傳輸數(shù)據(jù)；否則

3、，該站點(diǎn)將使用某種退避算法避讓一段時(shí)間 后再做嘗試。 常用的退避算法有非堅(jiān)持、1-堅(jiān)持、P-堅(jiān)持 三種。CSMA/CD （帶有沖突檢測(cè)的載波偵聽多路訪問(wèn)）在CSMA中，由于信道傳播時(shí)延的存在，即使總線上兩個(gè)站點(diǎn)沒(méi)有監(jiān)聽 到載波信號(hào)而發(fā)送幀時(shí)，仍可能會(huì)發(fā)生沖突。由于CSMA算法沒(méi)有沖突檢測(cè)功能，即使沖突已發(fā)生，仍然將已破壞的幀發(fā)送完，使總線的利用率降低。CSMA/CD是一種CSMA的改進(jìn)方案。發(fā)送站點(diǎn)在傳輸過(guò)程中仍繼續(xù)監(jiān) 聽媒體，以檢測(cè)是否存在沖突。如果發(fā)生沖突，信道上可以檢測(cè)到超過(guò)發(fā)送站點(diǎn)本身發(fā)送的載波信號(hào)的幅度，由此判斷出沖突的存在。一旦檢測(cè)到?jīng)_突，就立即停止發(fā)送，并向總線上發(fā)一串阻塞信號(hào)，

4、用以通知總線上其它 各有關(guān)站點(diǎn)。 這樣，通道容量就不致因白白傳送已受損的幀而浪費(fèi)，可以 提高總線的利用率。.以太網(wǎng)的MACM格式以太網(wǎng)的MACM格式有兩種標(biāo)準(zhǔn)，一種是 DIX Ethernet V2 標(biāo)準(zhǔn)，另一種是IEEE的802.3標(biāo)準(zhǔn)。 但兩種幀格式可以在同一 以太網(wǎng)絡(luò)共存。兩種幀格式都具有 7個(gè)域：前導(dǎo)碼、幀首定界符、 目的地址、 源地址、長(zhǎng)度/類型、數(shù)據(jù)、幀校驗(yàn)序列。如下圖所 示。7166246-1500 4前導(dǎo)碼 幀首定界符 目的地址 源地址 類型/長(zhǎng)度 數(shù)據(jù)幀校驗(yàn)序列兩種格式的幀可以依據(jù)類型/長(zhǎng)度字段的值進(jìn)行區(qū)分。如果此幀是DIX Ethernet V2標(biāo)準(zhǔn)格式幀，則類型/長(zhǎng)度字段

5、的值大于 1536;如果此幀是IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)格式的幀，則類型/長(zhǎng)度字段 的值小于1518。對(duì)DIX Ethernet V2 幀來(lái)說(shuō)，此字段的值代表 了高層協(xié)議的類型；對(duì)IEEE 802.3幀來(lái)說(shuō)，它的高層協(xié)議一定 是LLC,而此字段的值代表的是數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度。（注：本系統(tǒng)”仿真端”可編輯的域?yàn)椋耗康牡刂?、源地址、類?/長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)）.網(wǎng)卡MAO址的概念MAC （Media Access Control,介質(zhì)訪問(wèn)控制）地址是識(shí)別LAN （局域網(wǎng)）節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)。網(wǎng)卡的物理地址通常是由網(wǎng)卡生產(chǎn)廠家燒入網(wǎng)卡的EPROM它存儲(chǔ)的是傳輸數(shù)據(jù)時(shí)真正賴以標(biāo)識(shí)發(fā) 出數(shù)據(jù)的電腦和接收數(shù)據(jù)的主機(jī)的地址。對(duì)于著名

6、的以太網(wǎng)卡，其地址是48bit （比特位）的整數(shù)，如：44-45-53-54-00-00, IEEE 規(guī)定地址字段的第一字節(jié)的最低位為I/G比特，I/G表示Individual/Group 。當(dāng)I/G比特為0時(shí)，地址字段表示一個(gè)單個(gè) 站地址， 為1時(shí)表示組地址，用來(lái)進(jìn)行多播。IEEE將地址字段 第1字節(jié)的最低第2位規(guī)定為G/L比特，表示Global/Local 。當(dāng) G/L比特為1時(shí)是全球管理（保證在全球沒(méi)有相同的地址），廠商 向IEEE購(gòu)買的OUI都屬于全球管理，當(dāng)為0時(shí)是本地管理，這時(shí)用戶可任意分配網(wǎng)絡(luò)上的地址。但應(yīng)當(dāng)指出，以太網(wǎng)幾乎不使 用這個(gè)G/L比特。以太網(wǎng)MAC!址可分為三類：?jiǎn)尾?/p>

7、（unicast） 地址（一對(duì)一），即收到的幀的 MAC!址與本站的硬件地址相同； 廣播（broadcast）地址（一對(duì)全體），即發(fā)送給所有站點(diǎn)的幀（全 1地址）。多播（multicast） 地址（一對(duì)多），即發(fā)送給一部分站 點(diǎn)的幀。.邏輯鏈路控制（LLC）局域網(wǎng)中的多個(gè)設(shè)備一般共享公共傳輸媒體，在設(shè)備之間傳 輸數(shù)據(jù)時(shí)，首先要解決由哪些設(shè)備占有媒體的問(wèn)題。所以局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層必須設(shè)置媒體訪問(wèn)控制功能，由于局域網(wǎng)采用的媒 體有多種，對(duì)應(yīng)的媒體訪問(wèn)控制方法也有多種，為了使數(shù)據(jù)幀的傳送獨(dú)立于所采用的物理媒體和媒體訪問(wèn)控制方法， IEEE 802標(biāo) 準(zhǔn)特意把LLC獨(dú)立出來(lái)形成單獨(dú)子層，使LLC子層與

8、媒體無(wú)關(guān)，僅讓MAC?層依賴于物理媒體和媒體訪問(wèn)控制方法。LLC-PDUf相令0層的PDU間的關(guān)系IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)為L(zhǎng)LC和MAC?層的幀格式作了詳細(xì)規(guī)定。 下圖描述了網(wǎng)絡(luò)層PDU LLC子層PD跳口 MACf層PDUB勺關(guān) 系。網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層-PDULLC子DSAP SSAP 控制 |LLC數(shù)據(jù)層MACMMACF首MACM 尾層 MA做據(jù)LLC幀(即LLC-PDU與媒體無(wú)關(guān)，而 MAC(即MAC-PDU則與局域網(wǎng)的 媒體訪問(wèn)方式有很大關(guān)系，不同的局域網(wǎng)有不同的MAO格式。DSAP目的服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn))和SSAR源服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn))是LLC所使用的地址， 用來(lái)標(biāo)識(shí)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)上的用戶實(shí)體。DS

9、AP的第一個(gè)比特是用來(lái)指明幀是為單地址還是組地址，0表示單地址，1表示組地址。SSAP的第 一個(gè)比特用來(lái)指明幀是命令幀還是響應(yīng)幀。0表示命令，1表示響應(yīng)。LLC的幀類型LLC幀類型分為三種：信息幀、監(jiān)控幀和無(wú)編號(hào)幀。下圖表示了LLC三類幀的控制字段的比較。1位7位1位7位0N(S)P/F 1N(R)|I-幀的控制字段1位1位2位4位1位7位1 1 0 1SSX| P/F |N(R)S-幀的控制字段| 1 | M | M |P/F M MU-幀的控制字廠N(S):發(fā)送者發(fā)送序號(hào)N(R):發(fā)送者接收序號(hào)SS:監(jiān)控功能位：00準(zhǔn)備接收(RR 10未準(zhǔn)備接收(RNR 01拒絕(REJ)。Mt修正功能位

10、X：保留，設(shè)置為0P/F: Poll/final 位。命令 LLC PDUt輸/響應(yīng) LLC PDUt輸。幀的類型可從控制字段識(shí)別。對(duì)于信息幀和監(jiān)控幀，控制字段為2字節(jié)長(zhǎng)，而對(duì)于無(wú)編號(hào)幀，控制字段為 1字節(jié)長(zhǎng)。LLC地址與MAO址在MA顫的幀首中，有目的站地址和源站地址，它們都是 2字節(jié) 或6字節(jié)長(zhǎng)。MA顫中的地址是站點(diǎn)的物理地址。在LLC幀的幀首中，則設(shè)有DSAPBSSAP該地址是邏輯地址，標(biāo)示的是數(shù)據(jù)鏈路層的不 同訪問(wèn)服務(wù)點(diǎn)。LLC地址與MAC!址是兩個(gè)不同的概念，在局域網(wǎng)中， 一個(gè)站點(diǎn)上的多個(gè)SAP可以利用一條數(shù)據(jù)鏈路。在這一點(diǎn)上，LLC子層帶有OSI網(wǎng)絡(luò)層的某些功能LLC子層所提供的服

11、務(wù)a）非確信的無(wú)連接服務(wù)。非確認(rèn)的無(wú)連接服務(wù)是一種類似 于數(shù)據(jù)報(bào)的服務(wù)，它不需要確認(rèn)信息。使用服務(wù)時(shí)，端對(duì)端的差錯(cuò)控制和流量控制由高層協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)。這個(gè) 服務(wù)可用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、廣播和多點(diǎn)傳送。由于局域網(wǎng)的傳輸誤碼率極低，所以在大多數(shù)情況下，在數(shù)據(jù)鏈路層 不需要確認(rèn)信息是不會(huì)帶來(lái)多大麻煩的。b）面向連接的服務(wù)。LLC面向連接服務(wù)相當(dāng)于虛電路服務(wù)， 它的開銷比較大，每次通信都要經(jīng)過(guò)連接建立、數(shù)據(jù)傳 輸和釋放連接3個(gè)階段。但當(dāng)節(jié)點(diǎn)是一個(gè)很簡(jiǎn)單的終 端時(shí)，就需要面向連接服務(wù)。因?yàn)檫@些簡(jiǎn)單的終端中沒(méi) 有復(fù)雜的高層軟件，因此必須依靠LLC來(lái)提供端到端的 控制。c）確認(rèn)的無(wú)連接服務(wù)。確認(rèn)的無(wú)連接服務(wù)介于上述兩種服

12、 務(wù)之間，它對(duì)數(shù)據(jù)幀提供應(yīng)答信息，但數(shù)據(jù)傳輸之前不 需要進(jìn)行邏輯連接。確認(rèn)的無(wú)連接服務(wù)用于傳輸某些 非常重要且時(shí)間性很強(qiáng)的信息，如報(bào)警信號(hào)，這時(shí)不要 確認(rèn)信息則不可靠，但先建立連接則延遲太大，這種無(wú)連接服務(wù)類似于可靠的“數(shù)據(jù)包”服務(wù)。前同步用桐開場(chǎng) 定界符Q3安魏悟理一、兩神不同的此附格式常用的以太網(wǎng)固沖i格式有酬1林準(zhǔn)，EtLerq忸標(biāo)準(zhǔn)；另一林品陶組肥.我準(zhǔn)。自麗體最常 用的是以太網(wǎng)V2的格式下圖畫出了兩種不同的Md格式.0實(shí)驗(yàn)原理二*般層的硬件地址.在局域網(wǎng)中硬件地址發(fā)稱物理坨址或W地址，它是敷揖巾版M層傳輸?shù)囊粋€(gè)非常里要的標(biāo)識(shí)苻。.網(wǎng)卡M網(wǎng)絡(luò)上收到一個(gè) W 帕后，首先檢查丘地址加果是發(fā)

13、往本站的P醐收不：翻就將此帕毛 條 這里“發(fā)往本站的幀包括以下三楸米單措帖（一對(duì)一），即一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送箱另一個(gè)站點(diǎn)的幀*廣播仕ma加旺什頓f時(shí)全體），即夜送給所有站卓的仲（全1地址人多解Quitic嶼。帕一對(duì)多，即發(fā)法培一部第占點(diǎn)的帕。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)發(fā)環(huán)境配置說(shuō)明：工F地址分配顆g為主嘰使用原有工F.保證所有王機(jī)在同一兩段內(nèi)“四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容I爽阿結(jié)防連曲* ”1寓改I力油力場(chǎng)I*，地啕不T一.日|可金位元總審收13指的廣國(guó)力工西營(yíng)也 g FW3*W1、日 擊眸更）舊口 aZ? WWitoS 口吁衛(wèi)ai：疝* E田囪1(一)練習(xí)一：編輯并發(fā)送LLC幀主機(jī)A啟動(dòng)仿真編輯器，并編寫一個(gè) LLC幀。目的MA

14、C地址：主機(jī)B的MAC地址。源MAC地址：主機(jī)A的MAC地址。協(xié)議類型和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度：可以填寫 001F?？刂谱侄危禾顚?2。用戶定義數(shù)據(jù) /數(shù)據(jù)字段：AAAAAAABBBBBBBCCCCCCCDDDDDDD 。主機(jī)B重新開始捕獲數(shù)據(jù)。主機(jī)A發(fā)送編輯好的LLC幀。主機(jī)B停止捕獲數(shù)據(jù)，在捕獲到的數(shù)據(jù)中查找主機(jī) A所發(fā)送的LLC幀, 分析該幀內(nèi)容。幀類型發(fā)送序號(hào)N (S)接受序號(hào)N (R)簡(jiǎn)述“協(xié)議類型和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度”字段的兩種含義。將第1步中主機(jī)A已編輯好的數(shù)據(jù)幀修改為“未編號(hào)幀”，重做第2、3、 4步。I SttiE !電:口 SHtljS 娘以0 現(xiàn)的W i VUH1E3f-72U3WJ目在 mDW

15、TIi-KBJW率睦地北國(guó)酊門饗n臉康斌史31族BUI代度ooir屈S州W日日:T*虛髭* IBM- n皿 4I 一一一 in2.iea.i LR2.iea.i J.R2.1U.1，睡i.O&?12-220iZitBE1IMC4BH2-220K9BC114面白H知髭BKE&bmoti&n-baorhe11200BT1Z-21D3C3BF113-CDBTL2-22D033匚良13-4：aBTL2-22DLBE：BCOffTL3-32HU!CccIM JWPrL3-3.3UI； GPbOdDMOb:EOD47L2J2DI42QDirTtJD. . .機(jī)44t4-iitl4J41*1iS11114-

16、i*3. MAAJUkAt&(-pO4OMED：4 34341+343W4444-d4-14444*4CrCrCDMCDICIM. 144.3IN. 144.111W0T13-I3DMOCFii-?Gfl&na-ia&MFda19DB捕獲:(二)練習(xí)二：編輯并發(fā)送MAC廣播幀.主機(jī)E啟動(dòng)仿真編輯器。.主機(jī)E編輯一個(gè)MAC幀：目的 MAC 地址：FFFFFF-FFFFFF。源MAC地址：主機(jī)E的MAC地址。協(xié)議類型或數(shù)據(jù)長(zhǎng)度：大于0 x0600。數(shù)據(jù)字段：編輯長(zhǎng)度在461500字節(jié)之間的數(shù)據(jù)。.主機(jī)A、B、C、D、F啟動(dòng)協(xié)議分析器，打開捕獲窗口進(jìn)行數(shù)據(jù)捕 獲并設(shè)置過(guò)濾條件（源 MAC地址為主機(jī)E

17、的MAC地址）。.主機(jī)E發(fā)送已編輯好的數(shù)據(jù)幀。.主機(jī)A、B、C、D、F上停止捕獲數(shù)據(jù)，察看捕獲到的數(shù)據(jù)中是否 含有主機(jī)E所發(fā)送的數(shù)據(jù)幀。結(jié)合練習(xí)二的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，簡(jiǎn)述FFFFFF-FFFFFF作為目的MAC地址 的作用。文怦任）枷幅I日措柞9）改置（口屬颯 IMttJ玷勖（HJ:口 131H0，：時(shí)MAC 時(shí)球P二！甲 黨KMP 占耐3 TCP 兇UDP.&I Ld # 工p地址HA二地址：主機(jī)名目 m.i66.i.iaa0M712-22037IBB0M712-22O3C?AC。的了2編口 3CEBD日 m.166.1.111OW712-2200DFEE。的11之心骸加fir0193：=韭9/13

18、。圓了12才網(wǎng)娘3CA號(hào)j m.166.1.114GM712-2201BECBlaisQM?li-2202ieCC一08上。的7122 口篁?qū)慍D008712-2203-2ceitr。的了? 潞口跋目 192.166.1.1200M712-22023LHB仲年號(hào) I帕根注:O IItbL. 008T12-225342 FmHPEEFF00000400： aOOOQCLd： OOOOGOD： 000004341! 口口口白州4 口 ： oaooGaso： UbbbMM：1目的SH堆址H?FFF- TFFT17現(xiàn)UH隨址OOffT12 mm-nffn目定嵬RdK目的MZ地，舞精草皆建舐國(guó)21tJU

19、ULLAJlAJJUULMJLLA 工上IjjJ1 JUaAJJULAJULWJlAUudddUOJuJuJuddL AJUUtAAFtfirirnrl 司二 kapl wuwlfe?（三）練習(xí)三：領(lǐng)略真實(shí)的MAC幀本練習(xí)將主機(jī)A和B作為一組,主機(jī)C和D作為一組，主機(jī)E和F作 為一組?，F(xiàn)僅以主機(jī)A和B為例，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)步驟。.主機(jī)B啟動(dòng)協(xié)議分析器，新建捕獲窗口進(jìn)行數(shù)據(jù)捕獲并設(shè)置過(guò)濾 條件（提取ICMP協(xié)議）。.主機(jī)A ping主機(jī)B;察看主機(jī)B協(xié)議分析器捕獲的數(shù)據(jù)包，分析 MAC幀格式。.將主機(jī)B的過(guò)濾器恢復(fù)為默認(rèn)狀態(tài)。.2dTH* |阿結(jié)+出址|數(shù)據(jù)模式心,過(guò)酒|日鱷M 2儂犒1 - 地址學(xué)5型

20、;MAC 捕娛方式:W是取.00:07:12:22:O2!:ElClCl：a7zl2:212:Q2:ES臼的謖過(guò)迪 I由諛：IOMPI-and (e-tihiEr m-c 00:67: lzSiQZzlBC srrd e-ther dst. I ！白，e 1 蘭蘭芝！口隹片，口r (ether src DlD：e7Eandl丁 j至百 IM 定 曲淵 I力口趣d- | 吳仃力 6，.過(guò)濫器列喪：有Q令型示爵卜蜂以如立的甘至2 .曲行場(chǎng)事 1 磔*口二jfc*n餐過(guò) ，:牘H P：X 文西舊 事圓山 MED g巨T，,世卡 F豆。a it n m. i1 4 a h 立-E,Hi|EIKI-t4

21、1V加河口1? ： Jl：-4i7.1 1口日口 0712-220201： (iaa712-33Q2ES j.?2.ifig.i.iis i93.ica.i.lieICHF 日 Ur浜74 011.00712 工加花3 口口20ZBC 19Z.19IQ. 1.119 19Z.l?t!.l. 119icnr OArtHE1T413:31:47:1日?MHi*-“州sr Qgna一黜。知$103.1(0, l,ll16工CNf E 函金附L9I41I44.1口日力 B4aaaiL2-22a2Ks 000712-22020(： 192.160.L.llC 192.ica.l. 11s aa9712-22D2BE 口口H711-工工口工E5 1?2.14Q.1.113 192.1Q.l.11IC