以太网数据帧的构成
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。
网络帧的概念
网络帧的概念网络帧是网络通信中的一个基本单位，用于在计算机网络中的不同节点之间进行数据的传输。
在数据链路层，信息被组织为一系列的数据帧，每个数据帧包含有用的数据以及与数据传输相关的控制信息。
网络帧的概念最早起源于以太网技术，但现在已经广泛应用于各种类型的计算机网络。
一个网络帧一般由帧头、数据区和帧尾三个部分组成。
帧头通常包含了一些控制信息，如源地址和目的地址，用于指示数据的发送者和接收者。
数据区是网络帧中实际携带的数据内容，可以是文本、图像、音频或其他形式的信息。
帧尾通常包含一些错误检验码，用于检测和纠正数据传输中的错误。
网络帧的作用是将数据从一个节点传输到另一个节点，保证数据的完整性和可靠性。
在数据链路层，数据被分成较小的数据帧以适应物理层的传输条件。
每个网络帧都被独立地进行传输，即使在传输过程中发生错误，也只会影响单个帧，而不会影响整个传输过程。
这种分帧传输的机制可以显著提高数据传输的效率和可靠性。
网络帧在数据通信中起到了至关重要的作用。
它们构成了网络中不同节点之间的桥梁，允许数据在节点之间流动，实现数据的交换和共享。
网络帧在局域网和广域网等各种网络环境中广泛应用，因为它们可以适应不同的网络传输条件和通信需求。
在以太网中，网络帧的最大长度是1500字节，这也是以太网帧的标准大小。
这个大小是根据以太网的传输速率和数据帧的传输效率来确定的。
较小的帧可以更快地传输，但会产生更多的开销，如帧头和帧尾的开销。
较大的帧可以减少开销，但传输时间更长，容易受到传输噪声的干扰。
网络帧的长度对网络性能有重要影响。
较短的帧可以提高网络的响应速度和传输效率，特别是在高负载情况下。
而较长的帧可以减少开销，特别是在传输大量数据时。
因此，在设计和配置网络时，需要根据具体的应用场景和网络条件来确定网络帧的长度，以获得最佳的性能和效果。
此外，网络帧还可以进行分组和重组，以适应不同的网络传输需求。
在分组时，数据被分割成多个较小的网络帧，以便在网络中进行传输。
以太网帧格式分析实验报告
以太网帧格式分析实验报告以太网帧格式分析实验报告一、实验目的本次实验旨在通过对以太网帧格式的分析，深入了解以太网的工作原理和数据传输过程，掌握以太网帧的基本结构和各个字段的含义，为今后的网络协议分析和网络编程打下坚实的基础。
二、实验原理以太网是一种局域网协议，采用广播方式进行数据传输。
在以太网中，数据传输的基本单位是帧。
以太网帧由一系列字段组成，包括前导码、帧起始定界符、目的MAC地址、源MAC地址、类型/长度、数据、帧校验序列等。
通过对这些字段的分析，可以了解以太网帧的传输过程和数据结构。
三、实验步骤1.搭建实验环境：在本次实验中，我们使用Wireshark软件捕获网络数据包，并对捕获到的以太网帧进行分析。
首先，我们需要将计算机连接到局域网中，并确保Wireshark软件已经正确安装和运行。
2.数据包捕获：打开Wireshark软件，选择正确的网络接口，开始捕获数据包。
在捕获过程中，我们可以设置过滤器，只捕获以太网帧。
3.数据分析：在捕获到数据包后，我们可以对以太网帧进行分析。
首先，我们可以查看以太网帧的基本信息，如源MAC地址、目的MAC地址、类型/长度等。
然后，我们可以深入了解各个字段的含义和作用。
4.数据统计：在数据分析的基础上，我们可以对捕获到的以太网帧进行统计和分析。
例如，我们可以统计不同类型以太网帧的数量和比例，分析网络流量的特点和规律。
5.实验总结：根据实验结果和分析，对以太网帧格式进行深入理解和掌握，总结实验经验和收获。
四、实验结果与分析在本次实验中，我们捕获了大量的以太网帧，并对这些帧进行了详细的分析。
以下是我们对实验结果的分析和总结：1.以太网帧的基本结构：以太网帧由前导码、帧起始定界符、目的MAC地址、源MAC地址、类型/长度、数据、帧校验序列等字段组成。
其中，前导码和帧起始定界符用于同步和标识帧的开始；目的MAC地址和源MAC地址分别表示接收方和发送方的MAC地址；类型/长度字段用于标识上层协议的类型或数据的长度；数据字段包含实际传输的数据；帧校验序列用于校验数据的正确性。
以太数据帧结构
二进制 模二除法
二进制 余数
余数不够 高位 0 凑
Data
CRC
对方使用相同G(x) 一定能够整除
三、随堂练习
一、判断题
1、以太数据帧中，类型字段代表该数据帧是802.3帧还是Ethernet II帧 ( )
2、每个以太数据帧能够封装的最大网络层报文大小为1500字节
（）
二、选择题
二、以太数据帧字段
前导码:用于接收方与发送方的同步，7个字节，每个字节的值固定为0xAA。 帧起始定界符：用于标识一个以太网帧的开始，值固定为0xAB。 目的地址：存放48bit的目标MAC地址，用于局域网中交换机寻址转发。 源地址：存放48bit的源MAC地址，用于局域网中交换机学习和目标主机回复。 类型 ：用于指定报文头后所接的数据类型。包括：IPv4（0x0800）, IPv6(0x86DD), ARP(0x0806）,802.1q数据帧(0x8100) 。 数据：用于存放网络层封装的报文内容（比如：IPv4数据包、IPv6数据包、ARP报文）。 FCS（Frame Check Sequence）：通过CRC（Cyclic Redundancy Check）算法计算出 来的序列号，用来确定接收到的帧比特是否正确。
1
0
1
1
1
1x25-1 +0x24-1+1x23-1+1x22-1+1x21-1
CRC校验码位数 = 二进制值位数 - 1 二进制值（ 10111 ）与数据流做模二除法，余数即为CRC校验码
二、模二除法
使用G(x)的二进制值10111对目标数据流1010110做模二除法，求余数值
1001001
10111 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0
帧格式及IP,TCP,UDP,ICMP报文格式
以太网数据格式与各种报文格式一、数据封装当我们应用程序用TCP传输数据的时候，数据被送入协议栈中，然后逐个通过每一层，知道最后到物理层数据转换成比特流，送入网络。
而再这个过程中，每一层都会对要发送的数据加一些首部信息。
整个过程如下图。
如图可以看出，每一层数据是由上一层数据+本层首部信息组成的，其中每一层的数据，称为本层的协议数据单元，即PDU.应用层数据在传输层添加TCP报头后得到的PDU被称为Segment(数据段)，图示为TCP段传输层的数据（TCP段）传给网络层,网络层添加IP报头得到的PDU被称为Packet(数据包); 图示为IP数据包网络层数据报（IP数据包）被传递到数据链路层,封装数据链路层报头得到的PDU被称为Frame(数据帧)，图示为以太网帧。
最后,帧被转换为比特,通过网络介质传输。
这种协议栈逐层向下传递数据,并添加报头和报尾的过程称为封装。
二、数据格式需要注意的是，这里所说的以太网帧，与我们常说的以太网是不一样的。
下面我们就来介绍每一层数据的首部信息内容。
首先我们知道世界上有个协会叫作IEEE，即电子工程师协会，里面有个分会，叫作IEEE802委员会，是专门来制定局域网各种标准的。
而802下面还有个分部，叫作802.3.就是我们经常提到的IEEE802.3，这个部门制定的规范叫以太网规范，这个以太网规范中就定义了上面提到的“以太网首部”，这个以太网规范，实际只定义了数据链路层中的MAC层和物理层规范。
（注意数据链路层包括MAC子层和LLC子以太网帧格式：以太网常用帧格式有两种，一种是Ethernet II，另一种是IEEE 802.3 格式。
这两种格式区别是：Ethernet II中包含一个Type字段,。
其中Type字段描述了，以太网首部后面所跟数据包的类型，例如Type为0x8000时为IP协议包，Type为8060时，后面为ARP协议包。
以太网中多数数据帧使用的是Ethernet II帧格式。
以太网帧结构详解
以太⽹帧结构详解⽹络通信协议⼀般地，关注于逻辑数据关系的协议通常被称为上层协议，⽽关注于物理数据流的协议通常被称为低层协议。
IEEE802就是⼀套⽤来管理物理数据流在局域⽹中传输的标准，包括在局域⽹中传输物理数据的802.3以太⽹标准。
还有⼀些⽤来管理物理数据流在使⽤串⾏介质的⼴域⽹中传输的标准，如帧中继FR（FrameRelay），⾼级数据链路控制HDLC（High-LevelDataLinkControl），异步传输模式ATM（AsynchronousTransferMode）。
分层模型0OSI国际标准化组织ISO于1984年提出了OSIRM（OpenSystemInterconnectionReferenceModel，开放系统互连参考模型）。
OSI参考模型很快成为了计算机⽹络通信的基础模型。
OSI参考模型具有以下优点：简化了相关的⽹络操作；提供了不同⼚商之间的兼容性；促进了标准化⼯作；结构上进⾏了分层；易于学习和操作。
OSI参考模型各个层次的基本功能如下：物理层:在设备之间传输⽐特流，规定了电平、速度和电缆针脚。
数据链路层：将⽐特组合成字节，再将字节组合成帧，使⽤链路层地址（以太⽹使⽤MAC地址）来访问介质，并进⾏差错检测。
⽹络层：提供逻辑地址，供路由器确定路径。
传输层：提供⾯向连接或⾮⾯向连接的数据传递以及进⾏重传前的差错检测。
会话层：负责建⽴、管理和终⽌表⽰层实体之间的通信会话。
该层的通信由不同设备中的应⽤程序之间的服务请求和响应组成。
表⽰层：提供各种⽤于应⽤层数据的编码和转换功能，确保⼀个系统的应⽤层发送的数据能被另⼀个系统的应⽤层识别。
应⽤层：OSI参考模型中最靠近⽤户的⼀层，为应⽤程序提供⽹络服务。
分层模型-TCP/IPTCP/IP模型同样采⽤了分层结构，层与层相对独⽴但是相互之间也具备⾮常密切的协作关系。
TCP/IP模型将⽹络分为四层。
TCP/IP模型不关注底层物理介质，主要关注终端之间的逻辑数据流转发。
常见以太网帧结构详解
常见以太网帧结构详解以太网是一个常用的局域网技术，其数据传输是以帧的形式进行的。
以太网帧是以太网数据传输的基本单位，通过帧头、帧数据和帧尾等部分来描述有效载荷的数据。
以太网帧的结构如下：1. 帧前同步码（Preamble）：以太网帧的开始部分有7个字节的帧前同步码，其作用是为接收端提供定时的参考，帮助接收端进行帧同步。
2.帧起始界定符（SFD）：帧前同步码之后的1字节帧起始界定符为0x55，标志着以太网帧的开始。
3. 目标MAC地址（Destination MAC Address）：目标MAC地址占6个字节，表示帧的接收者的MAC地址。
4. 源MAC地址（Source MAC Address）：源MAC地址占6个字节，表示帧的发送者的MAC地址。
5. 长度/类型字段（Length/Type Field）：长度/类型字段占2个字节，当该字段的值小于等于1500时，表示以太网帧的长度；当该字段大于等于1536时，表示该字段定义了帧中的协议类型。
6. 帧数据（Data）：帧数据部分是以太网帧的有效载荷，其长度为46到1500字节，不包括帧头和帧尾。
7. 帧校验序列（Frame Check Sequence，FCS）：帧校验序列占4个字节，主要用于对帧进行错误检测，以保证数据的可靠性。
8. 帧尾（Frame Check Sequence，FCS）：帧尾占4个字节，用于标识以太网帧的结束。
以太网帧的长度为64到1518字节，其中有效载荷部分数据长度为46到1500字节，不同帧的长度可以根据网络需求进行调整。
在发送以太网帧时，发送方会在帧尾的后面添加额外的字节以保证整个帧的长度达到最低限制。
这些额外的字节即填充字节（Padding），用于使帧长达到最小限制的要求。
以上是以太网帧的常见结构，它描述了以太网帧的各个部分的作用和位置。
了解以太网帧的结构对于理解以太网的工作原理和网络通信非常重要。
tsn数据帧结构
tsn数据帧结构TSN（Transparent Service Networking）是一种用于实现网络服务自动化的技术，它可以帮助网络管理员更好地管理和监控网络流量。
TSN数据帧结构是TSN 技术中的重要组成部分，它定义了数据帧的格式和内容。
一、TSN数据帧结构概述TSN数据帧结构是基于IEEE 802.1标准定义的，它包含了一些关键字段，用于标识和管理数据帧。
TSN数据帧主要由以下几个部分组成：1.前导码：用于同步接收器与发送器的时钟，以确保正确地解码数据帧。
前导码通常是一组特殊的二进制序列，用于帮助接收器进行时钟同步。
2.帧头：包含了一些关键字段，用于标识和管理数据帧。
帧头包含了源地址和目标地址，用于标识发送和接收数据的设备。
此外，帧头还包含了一些控制和管理信息，如优先级、流量控制等。
3.有效载荷：包含了实际传输的数据信息。
有效载荷的长度是根据实际需要而定的，可以包含任意类型的数据，如音频、视频、文本等。
4.帧尾：用于标识数据帧的结束。
帧尾通常是一组特殊的二进制序列，用于帮助接收器检测数据帧的结束。
二、TSN数据帧结构中的关键字段在TSN数据帧结构中，有几个关键的字段用于标识和管理数据帧：1.优先级：TSN数据帧中包含了一个优先级字段，用于标识数据帧的重要程度。
优先级字段可以是8位或12位长，用于指定数据帧的优先级级别。
高优先级的数据帧将优先于低优先级的数据帧进行处理。
2.流量控制：TSN数据帧中包含了一个流量控制字段，用于控制发送数据的速度。
流量控制字段可以是8位或16位长，用于指定发送数据的最大速率。
如果接收器的处理能力不足，可以设置流量控制字段来限制发送速率，以避免网络拥塞。
3.虚拟链路标识符：TSN数据帧中包含了一个虚拟链路标识符字段，用于标识数据帧所使用的虚拟链路。
虚拟链路标识符可以是8位或16位长，用于指定虚拟链路的标识符。
不同的虚拟链路可以用于不同的数据流，以便更好地管理网络流量。
[整理版]实验一以太网帧的构成
![[整理版]实验一以太网帧的构成](https://img.taocdn.com/s3/m/220fa3fc6394dd88d0d233d4b14e852458fb39a2.png)
实验一以太网帧的构成练习一：编辑并发送LLC帧步骤4实验记录：帧内容分析：这一字段定义为长度或类型字段。
如果字段的值小于1518，它就是长度字段，用于定义下面数据字段的长度；另一方面，如果字段的值大于1536，它定义一个封装在帧中的PDU分组的类型。
实验步骤截图如下：练习二：编辑并发送MAC广播帧简述FFFFFF-FFFFFF作为目的MAC地址的作用。
该地址为广播地址，作用是完成一对多的通信方式，即一个数据帧可发送给同一网段内的所有节点。
练习三：领略真实的MAC帧由实验得到的MAC帧可知：ＭＡＣ帧头有MAC目的地址、MAC源地址、类型；IP字段有总长度、生存时间、目的IP、源IP、校验等等内容；ICMP有，ICMP类型、Checksum 校验和、Code 代码、ICMP报文类型、ICMP报文的数据长度；综上可总结出，MAC帧是IP数据报在数据链路层运输时包装的结果。
练习四：理解MAC地址的作用步骤3的实验记录：五、实验总结与心得通过本次实验，我了解了以太网的报文格式、MAC地址的作用、MAC 广播地址的作用、LLC帧报文格式以及仿真编辑器、协议分析器的使用方法。
我认为这为我以后做好后面的几个实验做好了一定的准备。
另外，由于我本身知识点的局限性，我认为还有需要知识点要加强巩固，所以操作起来会比较笨拙刻板，做到真正的理论与实践相结合最好。
【思考问题】1．出于厂商们在商业上的激烈竞争，IEEE的802委员会未能形成一个统一的、最佳的局域网标准，而是被迫制定了几个不同标准，如802.4令牌总线网、802.5令牌环网等。
为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准，802委员会就将局域网的数据链路层拆成两个子层，即逻辑链路控制LLC子层和媒体接入控制MAC子层。
与接入到传输媒体有关的内容都放在MAC子层，而LLC子层与传输媒体无关，不管采用何种协议的局域网对LLC子层来说都是透明的。
（摘自《计算机网络》P95）2．传统的以太网是共享性局域网，采用载波侦听多路访问/冲突检测CSMA/CD协议。
以太网帧格式和IEEE802
3 以太网帧格式目前，有四种不同格式的以太网帧在使用，它们分别是：●Ethernet II即DIX 2.0：Xerox与DEC、Intel在1982年制定的以太网标准帧格式。
Cisco 名称为：ARPA。
●Ethernet 802.3 raw：Novell在1983年公布的专用以太网标准帧格式。
Cisco名称为：Novell-Ether。
●Ethernet 802.3 SAP：IEEE在1985年公布的Ethernet 802.3的SAP版本以太网帧格式。
Cisco名称为：SAP。
●Ethernet 802.3 SNAP：IEEE在1985年公布的Ethernet 802.3的SNAP版本以太网帧格式。
Cisco名称为：SNAP。
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3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。
图3 以太网帧前导字符除此之外，不同格式的以太网帧的各字段定义都不相同，彼此也不兼容。
3.1 Ethernet II帧格式如图4所示，是Ethernet II类型以太网帧格式。
图4 Ethernet II帧格式Ethernet II类型以太网帧的最小长度为64字节（6＋6＋2＋46＋4），最大长度为1518字节（6＋6＋2＋1500＋4）。
其中前12字节分别标识出发送数据帧的源节点MAC地址和接收数据帧的目标节点MAC地址。
接下来的2个字节标识出以太网帧所携带的上层数据类型，如16进制数0x0800代表IP协议数据，16进制数0x809B代表AppleTalk协议数据，16进制数0x8138代表Novell类型协议数据等。
在不定长的数据字段后是4个字节的帧校验序列（Frame Check Sequence，FCS），采用32位CRC循环冗余校验对从"目标MAC地址"字段到"数据"字段的数据进行校验。
计算机网络实验报告
实验一、以太网帧的构成（4学时）拓扑结构一实验目的1. 掌握以太网的报文格式2. 掌握MAC地址的作用3. 掌握MAC广播地址的作用4. 掌握LLC帧报文格式5. 掌握仿真编辑器和协议分析器的使用方法实验原理一、两种不同的MAC帧格式常用的以太网MAC帧格式有两种标准，一种是DIX Ethernet V2标准；另一种是IEEE的802.3标准。
目前MAC帧最常用的是以太网V2的格式。
下图画出了两种不同的MAC帧格式.二、MAC层的硬件地址在局域网中，硬件地址又称物理地址或MAC地址，它是数据帧在MAC层传输的一个非常重要的标识符。
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。
这里“发往本站的帧”包括以下三种帧：单播(unicast)帧（一对一），即一个站点发送给另一个站点的帧。
广播(broadcast)帧（一对全体），即发送给所有站点的帧(全1地址)。
多播(multicast)帧（一对多），即发送给一部分站点的帧。
实验步骤练习一：编辑并发送LLC帧本练习将主机A和B作为一组，主机C和D作为一组，主机E和F作为一组。
现仅以主机A和B为例，说明实验步骤。
主机A启动仿真编辑器，并编写一个LLC帧。
目的MAC地址:主机B的MAC地址。
源MAC地址：主机A的MAC地址。
协议类型和数据长度：可以填写001F。
类型和长度：可以填写001F。
控制字段：填写02。
用户定义数据/数据字段： AAAAAAABBBBBBBCCCCCCCDDDDDDD。
主机B重新开始捕获数据。
主机A发送编辑好的LLC帧。
主机B停止捕获数据，在捕获到的数据中查找主机A所发送的LLC帧，并分析该帧内容。
记录实验结果。
帧类型发送序号N（S）接受序号N（R）•记录实验结果。
•简述“类型和长度”字段的两种含义。
简述“类型和长度”字段的两种含义。
答：类型和长度”字段的两种含义：这一字段定义为长度或类型字段。
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。
列出ethernet v2标准的数据帧的5个字段
列出ethernet v2标准的数据帧的5个字段
以太网V2 标准的数据帧通常包括以下五个字段：
1. 目的地址（Destination Address）：占用6 个字节，表示数据帧的目的MAC 地址，即数据帧应该被发送到的目标设备的MAC 地址。
2. 源地址（Source Address）：占用6 个字节，表示数据帧的源MAC 地址，即发送数据帧的设备的MAC 地址。
3. 类型/长度（Type/Length）：占用2 个字节，用于指示数据帧中数据部分的类型或长度。
当该字段的值大于0x05DC（即1500），表示该字段表示数据的类型，当该字段的值小于等于0x05DC，则表示该字段表示数据的长度。
4. 数据（Data）：占用最少46 个字节，最多1500 个字节，包含了实际的数据内容。
5. 帧校验序列（Frame Check Sequence，FCS）：占用4 个字节，用于存储数据帧的差错校验码，通常使用CRC 校验算法计算得出。
这些字段构成了以太网V2 标准的数据帧的基本结构。
在实际数据帧中，还可能包括其他一些字段，如VLAN 标签、帧间隔等，但上述五个字段是构成以太网V2 数据帧的基本要素。
需要注意的是，以太网数据帧的具体结构可能会因不同的以太网标准（如以太网II、IEEE 802.3）而有所不同，上述描述是针对以太网V2 标准的数据帧。
以太网芯片的工作原理
以太网芯片的工作原理以太网芯片是计算机网络设备中的重要组成部分，负责将数据包传输到以太网上。
它的工作原理涉及到以下几个方面：1.数据编码：以太网将每个数据包划分为多个帧，每个帧由一系列比特组成。
以太网芯片会将数据从计算机的处理器传送到物理介质上，并对数据进行编码处理。
编码和解码过程使用的是物理层规范，如 Manchester 编码或4B/5B编码等。
2.数据传输：以太网芯片会将编码后的数据通过物理介质传输。
物理介质可以是铜缆、光纤或无线电波等。
传输过程中，以太网芯片会按照以太网协议的规范将数据帧发送出去。
发送过程中，会使用载波侦听多路访问（CSMA/CD）技术来协调多个设备之间的访问冲突和碰撞。
3.数据接收：当以太网芯片接收到一个数据帧时，它会进行数据的提取和解码。
首先，芯片会检查数据帧的前导码，并与预设的前导码进行比较，用于同步数据的接收。
之后，芯片会将数据进行解码，还原成原始的比特序列。
4.地址识别：每个以太网芯片都有一个唯一的物理地址，称为MAC 地址。
芯片在接收到数据帧后，会提取出帧头中的目标地址和源地址进行比较，以确定数据是否是发送给本机的。
如果目标地址与本机的 MAC 地址匹配，芯片将接受数据；否则，将忽略数据。
5.数据处理：一旦数据被接受，以太网芯片将数据传输到计算机的内存中，供处理器或操作系统使用。
这些数据可以被上层协议处理，如传输层协议 TCP 或 UDP。
总结起来，以太网芯片的工作原理可以概括为：数据编码、数据传输、数据接收、地址识别和数据处理。
通过这些步骤，以太网芯片实现了快速、可靠的数据传输和通信。
以太网帧格式
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802.31983 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的路由器再设定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1.Ethernet II就是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（用于标示封装在这个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2.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。
3.IEEE 802.3/802.2802.3的Frame Header和Ethernet II的帧头有所不同,EthernetII类型域变成了长度域。
其中又引入802.2协议(LLC)在802.3帧头后面添加了一个LLC首部,由DSAP(Destination Service Access Point)1 byte,SSAP(Source SAP),一个控制域--1 byte! SAP用于标示帧的上层协议。
以太网帧类型速查
以太网帧类型2009年12月17日星期四下午 1:52以太网帧格式目前，有四种不同格式的以太网帧在使用，它们分别是：●Ethernet II即DIX 2.0：Xerox与DEC、Intel在1982年制定的以太网标准帧格式。
Cisco名称为：ARPA。
●Ethernet 802.3 raw：Novell在1983年公布的专用以太网标准帧格式。
Cisco名称为：Novell-Ether。
●Ethernet 802.3 SAP：IEEE在1985年公布的Ethernet 802.3的SAP版本以太网帧格式。
Cisco名称为：SAP。
●Ethernet 802.3 SNAP：IEEE在1985年公布的Ethernet 802.3的SNAP版本以太网帧格式。
Cisco名称为：SNAP。
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3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。
图3 以太网帧前导字符除此之外，不同格式的以太网帧的各字段定义都不相同，彼此也不兼容。
3.1 Ethernet II帧格式如图4所示，是Ethernet II类型以太网帧格式。
图4 Ethernet II帧格式Ethernet II类型以太网帧的最小长度为64字节（6＋6＋2＋46＋4），最大长度为1518字节（6＋6＋2＋1500＋4）。
其中前12字节分别标识出发送数据帧的源节点MAC地址和接收数据帧的目标节点MAC地址。
接下来的2个字节标识出以太网帧所携带的上层数据类型，如16进制数0x0800代表IP协议数据，16进制数0x809B代表AppleTalk协议数据，16进制数0x8138代表Novell类型协议数据等。
在不定长的数据字段后是4个字节的帧校验序列（Frame Check Sequence，FCS），采用32位CRC循环冗余校验对从"目标MAC地址"字段到"数据"字段的数据进行校验。
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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。
1.在编写填写“类型或长度”字段时，填写的数据不知道该填写多少,导致LLC信息帧发送有错误,最后通过问同学知道了帧格式中具体体现数据长度的标示符,然后修改帧成功发送
2.协议分析器在发送数据后才打开，将结果接收不到数据,经过多次设置接受过滤和多次刷新选取,最后找到正确的帧传送和相应模式.
实验后任务
实验总结：
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。
实验内容及过程（步骤）：
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；
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。
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。
实验中任务
实验结果：
仿真编辑器端
练习一：运行ipconfig命令
练习二：编辑LLC信息帧并发送
练习三：编辑并发送帧序列
实验中遇到的问题及解决方法：
1.在使用仿真软件时，开始时没有找到其他主机的IP地址和MAC地址,最后经过商讨和细读实验操作书成功掌握
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:
通过本次实验，更直观的学习了数据报和帧格式和入户正确快速利用搜索的其他主机的MAC地址和IP地址,将数据填入帧格式中,并且明白了帧格式中各个字段的代表含义和实现的功能.书序了协议分析器的使用方法。在实验中遇到不懂的问题及时细读实验要求和实验内容原理或者直接问同学，增强了自己的动手操作能力和分析问题的能力。
60--70分：能完成所有实验内容，报告格式，图表不规范，书写不工整，实验数据基本准确，结论不够清晰，态度欠认真。
60分以下：没有完成实验内容，报告格式，图表不规范，书写不工整，实验数据欠准确，结论不清晰，态度不认真。
指导教师签名：
年月日
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。
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。
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。
成绩评定
实验前任务（60%）
实验中任务（30%）
实验后任务（10%）
总分
成绩评定标准：
90分以上：出色地完成所有实验内容，报告格式，图表规范，书写工整，实验数据准确，结论正确。态度认真。
80--90分：良好地完成所有实验内容，报告格式，图表规范，书写欠工整，实验数据准确，结论正确，态度认真。
70--80分：较好地完成所有实验内容，报告格式，图表欠规范，书写不工整，实验数据基本准确，结论正确，态度认真。
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；
4、掌握协议仿真编辑器的基本使用方法；
实验设备（环境）：
Windows2000或XP
网络协议分析器
协议仿真编辑器等
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。
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；
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。
图2LLC-PDU格式
三种LLC帧的控制位：
图3 LLC控制位的示意图
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：
图1以太网帧结构
各字段的含义：
目的地址：6个字节的目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。
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；
实验步骤
一、仿真编辑器端
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
计算机与通信工程学院实验报告
课程名称
计算机网络实验
专业班级
通信1102
姓名
学号
时间：2013.12.7
地点：计通学院304机房
实验名称：实验一以太网数据帧的构成
实验前任务
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；
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。