以太网帧的封装与成帧设计
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。
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
学习理解一下帧的封装格式
习理解一下帧的封装格式：需要注意的是，区别两种帧封装格式：802标准帧和以太网帧1，在802标准定义的帧格式中，长度字段是指它后续数据的字节长度，但不包括C R C检验码。
RFC 1042（IEEE 802）2，RFC 894（以太网）所以，以太网帧报头为目的地址6+源地址6+类型2+CRC 4=18bytes而802帧没有CRC，所以为14bytes。
Sniffer采用的是802帧为14bytes 转载文章：MTU: Maxitum Transmission Unit 最大传输单元MSS: Maxitum Segment Size 最大分段大小由于以太网EthernetII最大的数据帧是1518Bytes这样，刨去以太网帧的帧头（DMAC目的地址MAC48bit=6Bytes+SMAC源MAC地址48bit=6Byte s+Type域2bytes）14Bytes和帧尾CRC校验部分4Bytes（这个部门有时候大家也把它叫做FCS），那么剩下承载上层协议的地方也就是Data域最大就只能有1500Bytes. 这个值我们就把它称之为MTU。
以太网的MTU是1500，再减去PPP的包头包尾的开销（8Bytes），就变成1 492。
MSS就是TCP数据包每次能够传输的最大数据分段。
为了达到最佳的传输效能TCP协议在建立连接的时候通常要协商双方的MSS值，这个值TCP协议在实现的时候往往用MTU值代替（需要减去IP数据包包头的大小20Bytes和TCP数据段的包头20Bytes）所以往往MSS为1460。
通讯双方会根据双方提供的MSS值得最小值确定为这次连接的最大MSS值。
先说说这MTU最大传输单元，这个最大传输单元实际上和链路层协议有着密切的关系，让我们先仔细回忆一下EthernetII帧的结构DMAC+SMAC+Type+ Data+CRC。
由于以太网传输电气方面的限制，每个以太网帧都有最小的大小6 4bytes，最大不能超过1518bytes，对于小于或者大于这个限制的以太网帧我们都可以视之为错误的数据帧，一般的以太网转发设备会丢弃这些数据帧。
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
以太帧封装格式
以太帧封装格式介绍以太帧封装格式是计算机网络中常用的数据帧封装格式之一。
在以太网的通信中，数据被分割成固定大小的帧，每个帧包含了源地址、目的地址、帧类型等信息。
以太帧封装格式定义了帧中各部分的格式和排列，使得网络设备能够正确地解析和处理数据。
本文将深入探讨以太帧封装格式的结构和应用。
以太帧封装格式的结构以太帧封装格式包含了以下几个字段：1.前导码（Preamble）：一个7字节长的字段，用于同步接收方的时钟。
它由连续的0和1组成，以告知接收方数据的开始和结束。
2.目的地址（Destination Address）：一个6字节长的字段，指示了帧的接收目标。
3.源地址（Source Address）：一个6字节长的字段，指示了帧的发送源。
4.长度/类型（Length/Type）：一个2字节长的字段，用于指示数据部分的长度或类型。
5.数据（Data）：一个46-1500字节长的字段，用于携带实际数据。
6.填充（Pad）：为了满足最小帧长度而添加的填充数据。
7.帧校验序列（FCS）：一个4字节长的字段，用于检测帧中传输错误。
以太帧封装格式的传输流程以太帧封装格式在网络中的传输流程如下：1.发送方将待传输的数据根据以太帧封装格式进行封装，包括设置目的地址、源地址、长度/类型等字段的值。
2.发送方将封装好的帧通过物理介质发送给接收方。
3.接收方通过物理介质接收到帧后，根据以太帧封装格式进行解封，提取出目的地址、源地址、长度/类型等字段的值。
4.接收方根据解封得到的目的地址判断帧是否为自己的数据。
若是，则继续处理；否则，丢弃该帧。
5.接收方根据解封得到的长度/类型字段的值，将数据部分提取出来，进一步处理。
6.接收方进行数据处理后，可以进行相应的响应操作，如生成应答帧等。
7.接收方根据以太帧封装格式，将响应数据封装成帧，发送给发送方。
以太帧封装格式的应用场景以太帧封装格式在计算机网络中有着广泛的应用，特别是在以太网中。
帧的封装与解析-网络作业
帧校验字段采用32 位（4B）CRC 校验。校验的范围包括目的地址字段、源地址字段、长度字段、数据字段。在接收端进行校验，如果发现错误，帧将被丢弃。
2、CRC校验码的工作原理
CRC校验的工作原理是：将要发送的数据比特序列当作一个多项式f(x)的系数，在发送端用收发双方预先约定的生成多项式G(x)去除，求得一个余数多项式。将余数多项式附在数据多项式之后发送到接收端。在接收端用同样的生成多项是G(x)去除接受数据多项式f(x)，得到计算余数多项式。如果计算余数多项式与接受余数多项式不相同，则表示传输有差错；否则数据认为正确而被接受。CRC编码实际上是一个循环移位的模2运算，在加法中不进位，在减法中不借位，等价于操作数的按位异或（XOR）。
3） 长度字段
802.3 标准中的帧用2B定义了数据字段包含的字节数。长度字段描述了LLC数据的实际长度。
4） 数据字段
IEEE 802.3 协议规定数据的长度在46-1500B 之间。如果数据的长度少于46B，需要加填充字节，补充到46B。填充字段是任意的，不计入长度字段值中。由于帧头部分包括6B的目的地址字段，6B的源地址字段、2B的长度字段、4B的帧校验和字段，因此，帧头部分长度为18B。前导码和帧前定界符不计入帧头长度中。那么，帧的最小长度为64B，最大长度为1518B。设置最小帧长度的一个目的是使每个接受结点能够有足够的时间检测到冲突。如果数据的长度大于1500B，则需要分片到多个帧中进行传输。
2）改变当前目录到可执行程序所在的文件夹下
3）用户输入命令，程序包含帧封装和帧解析两个部分的功能。
帧封装格式：[可执行文件名] –p [数据帧文件名]
其中 -p 表示帧封装，数据帧文件名由用户自己拟定。帧封装可以让用户输入任意一段信息，以两个回车作为结束，然后程序将这段信息作为帧的数据字段封装到数据帧文件中。
Etherent帧的封装和发送过程
计算机网络课程设计实验一帧封装实验目的：•编写程序，根据给出的原始数据，组装一个IEEE 格式的帧（题目）默认的输入文件为二进制原始数据（文件名分别为input1和input2））。
•要求程序为命令行程序。
比如，可执行文件名为，则命令行形式如下：EncapFramer inputfile outputfile，其中，inputfile为原始数据文件，outputfile 为输出结果。
•输出:对应input1和input2得结果分别为output1和output2。
试验要求：•编写程序，根据给出的原始数据，组装一个IEEE 格式的帧（题目）默认的输入文件为二进制原始数据（文件名分别为input1和input2））。
•要求程序为命令行程序。
比如，可执行文件名为，则命令行形式如下：EncapFramer inputfile outputfile，其中，inputfile为原始数据文件，outputfile 为输出结果。
输出:对应input1和input2得结果分别为output1和output2实验设计相关知识：帧：来源于串行线路上的通信。
其中，发送者在发送数据的前后各添加特殊的字符，使它们成为一个帧。
Ethernet从某种程度上可以被看作是机器之间的数据链路层连接。
按标准的帧结构如下表所示（标准的Ethernet帧结构由7部分组成）其中，帧数据字段的最小长度为46B。
如果帧的LLC数据少于46B，则应将数据字段填充至46B。
填充字符是任意的，不计入长度字段值中。
在校验字段中，使用的是CRC校验。
校验的范围包括目的地址字段、源地址字段、长度字段、LLC数据字段。
循环冗余编码(CRC)是一种重要的线性分组码、编码和解码方法，具有简单、检错和纠错能力强等特点，在通信领域广泛地用于实现差错控制。
CRC校验码的检错能力很强，不仅能检查出离散错误，还能检查出突发错误。
利用CRC 进行检错的过程可简单描述如下：在发送端根据要传送的k 位二进制码序列，以一定的规则产生一个校验用的r 位监督码(CRC 码)，附在原始信息的后边，构成一个新的二进制码序列(共k+r 位)，然后发送出去。
以太网帧的封装实验
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PCO PCI PC2PC3以太网帧实验拓扑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 000A.4189.ADC6 SRC MAC:0060.2F6C.C11BTYPE! 0x8 CODE! 0X0匚HECKSUM ID ；OXS 5EQLJUM 日ER ； 7步骤4:观察交换机是否会修改以太网帧各字段取值DEST MAC 000A.4189.ADC6 SRC MAC:0060.2F6C.C118嗖昔EwitehO 上的PDU 信昌QSI Model Inbound PDU Details Outbound PDJ Details POU FormatsEdwEEt iia4S1419 Byt-sOSI Model Inbound PDU Details Outbound PDU DetailsPOU Formats 刖导码： 目的MAC ：000A.4189.ADC6来源MAC ：a060.2F6C.CHB堂型：0x800救捐冋麥恆度）帳植验序列：0x0Eth 段「门包IP噴备PC2 ±^PDUf*BDS1 Model Inbcurd PDU Details Outbound PDU DetailsPDU FormatsEWrr 或II（2）任务二：观察广播以太网帧的封装步骤1捕获数据包PcO数据帧被交换机转发给pci、pc2、pc3 （所有节点），pci、pc2、pc3 （所有节点）接收该广播帧。
数据链路层原理：帧的封装与解封装过程
数据链路层原理：帧的封装与解封装过程数据链路层是OSI（开放系统互连）模型中的第二层，负责将物理层提供的比特流组织成逻辑帧，以便在相邻节点之间进行可靠的数据传输。
数据链路层的主要功能包括帧的封装和解封装。
帧的封装过程：数据帧的组织：数据链路层接收来自网络层的数据，将这些数据组织成数据帧。
帧通常包括以下字段：帧起始标志（Start of Frame）：表示帧的开始。
地址字段：目标地址和源地址，标识帧的发送和接收方。
控制字段：包含控制信息，如帧的类型、错误检测等。
数据字段：携带从网络层接收的数据。
帧检验序列（Frame Check Sequence，FCS）：用于错误检测的冗余校验码。
帧结束标志（End of Frame）：表示帧的结束。
帧的封装：数据链路层将组织好的数据帧传递给物理层，物理层将其转换为比特流，并通过物理介质发送到目标节点。
帧的解封装过程：比特流接收：目标节点的物理层接收比特流，将其传递给数据链路层。
帧的解封装：数据链路层从比特流中提取出一个完整的帧。
帧的解析：数据链路层解析帧，提取地址、控制、数据和校验等字段。
帧的检错：目标节点使用FCS等字段进行帧的错误检测，如果发现错误，则丢弃该帧。
数据传递：如果帧通过了检错，数据链路层将提取出的数据交付给上层的网络层。
帧的封装和解封装过程使得数据链路层能够在相邻节点之间可靠地传输数据。
此过程中的错误检测和纠错机制有助于确保数据的完整性。
IEEE 802系列标准中的以太网是一个常见的数据链路层协议，采用了这样的封装和解封装机制。
计算机网络实验1实验一： 以太网的封装实验
大学实验报告2019年4月8日课程名称：计算机网络实验名称：实验一: 以太网的封装实验班级及学号：姓名：同组人：签名：指导教师：指导教师评定：一、实验目的：1.观察以太网帧的封装格式。
2.对比单播以太网和广播以太网帧的目标MAC地址二、实验任务：1．任务一：观察单播以太网帧的封装；2．任务二：观察广播以太网帧的封装；3．实验完成，写出实验报告三、实验步骤：1. 任务一：(1)准备工作：打开对应练习文件“2-2以太网帧的封装实验.pka”。
(2)获取数据包：进入Simulation模式；再单击Add Simple PDU按钮，添加PC0向PC2发送数据包；最后单击Auto Capture/Play以获取数据包。
(3)观察以太网的封装格式：选择事件列表中PC0到Switch0的数据包，右击Info项中的色块，选择Inbound PDU Details选项卡，观察PREAMVBLE、DEST MAC和SRC MAC的取值并记入下来。
(4)观察交换机是否会修改以太网帧各字段取值：选择事件列表中Switch0到PC2的数据包，右击Info项中的色块，同步骤(3)，观察哪些字段发生了变化。
2. 任务二：(1)捕获数据包：单击Delete，删除任务一的场景；单击Add ComplexPDU，单击PC0，弹出的对话框的参数设置如下图，再单击Auto Capture/Play，捕获数据包，最后观察节点的接收情况。
(2)观察该该广播包的以太网封装：选择事件列表中PC0到Switch0的数据包，右击Info项中的色块，观察其Ethernet的封装。
3. 实验截图效果：任务一最初拓扑图实验中拓补图任务二四、实验小结：本次实验为首次使用”Cisco Packet Tracer Student”这个软件，对一些新的界面各个功能的操作还非常陌生。
不过，幸运的是本次实验难度不是很大，所以顺利地完成了本次实验内容。
在以后的学习里，我会花上更多课下时间提前好好熟悉实验环境，熟悉实验内容，为正式做实验提供基础。
封装Ethernet帧课程设计CSDN
封装Ethernet帧课程设计CSDN一、课程目标知识目标：1. 学生理解以太网帧的结构和封装过程，掌握相关概念，如MAC地址、帧类型、校验等。
2. 学生能够描述不同类型的以太网帧，并了解其在计算机网络中的应用和作用。
3. 学生掌握以太网帧的传输过程，了解数据在局域网中的传输机制。
技能目标：1. 学生能够利用相关工具或软件手动封装以太网帧，实践帧的构造和解析过程。
2. 学生通过实际操作，学会使用网络抓包工具分析以太网帧，培养实际网络问题排查能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对计算机网络知识的好奇心和探究精神，提高对网络技术学习的兴趣。
2. 学生通过学习，认识到网络技术在现代社会中的重要性，增强信息安全意识。
3. 学生在学习过程中，培养团队合作精神，提高沟通与协作能力。
课程性质分析：本课程为计算机网络基础知识课程，旨在帮助学生建立扎实的网络基础，为后续学习更高级的网络知识奠定基础。
学生特点分析：本课程针对的对象为高中信息技术课程的学生，他们对计算机和网络有一定的了解，但可能对具体的技术细节掌握不足。
教学要求：1. 理论与实践相结合，注重培养学生的实际操作能力。
2. 采用案例教学，使学生能够更好地理解以太网帧在实际应用中的作用。
3. 鼓励学生提问和分享，激发学生的学习兴趣和思考。
二、教学内容1. 以太网帧基本概念：介绍以太网帧的定义、结构和组成，包括MAC地址、帧类型、帧校验序列等。
- 教材章节：第二章第二节“以太网帧结构”2. 以太网帧类型：讲解不同类型的以太网帧，如IPv4帧、ARP帧、VLAN帧等。
- 教材章节：第二章第三节“以太网帧类型”3. 封装与解封过程：阐述以太网帧的封装过程，包括帧头、帧尾的添加，以及数据封装；解封过程则相反。
- 教材章节：第二章第四节“以太网帧的封装与解封”4. 数据传输机制：介绍以太网帧在局域网中的传输过程，如CSMA/CD协议、全双工和半双工模式等。
- 教材章节：第三章第一节“局域网技术基础”5. 实践操作：利用网络抓包工具（如Wireshark）进行以太网帧的抓取、分析和封装实践。
兰州理工大学以太网帧的封装与成帧设计
*******************实践教学*******************兰州理工大学计算机与通信学院2015年秋季学期计算机通信课程设计题目：以太网帧的封装与成帧设计专业班级：姓名：学号：指导教师：王慧琴成绩：本次课程设计应用了计算机通信技术中有关于以太网的帧结构的知识，应用数据链路层的相关知识，通过对帧中固定的前导码，源地址，目的地址等写入，在处理数据字段之后与其一起进行封装，构造成一个具体的帧。
在VC6.0中采用与封装与解析数据包相关的代码编写“工程”，其中利用windsock库函数进行封装与解析命令。
关键字：装封;成帧;以太网;计算机通信前言 (1)一、基本原理 (2)1、以太网工作原理 (2)2、以太网帧结构 (3)二、需求分析 (6)三、系统分析 (7)1、主流程 (7)2、封装帧 (8)3、解析帧 (14)四、分析结果 (22)五、心得体会 (23)六、参考文献 (24)计算机网络是计算机技术与通信技术相互渗透、密切结合而形成的一门交叉学科。
计算机网络的应用可以大大缩短人与人交往的时间和空间的距离，更进一步扩大了人类社会群体之间相互与协作范围，因此人们一定会很快接受在计算机网络环境中的工作方式，同时计算机网络也会对社会的进步产生不可估量的作用。
计算机网络正在改变人们的工作方式和生活方式，网络技术的发展已成为影响一个国家与地区政治、经济、科学与文化发展的重要因素之一。
以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。
该标准定义了在局域网(LAN)中采用的电缆类型和信号处理方法。
以太网在互联设备之间以10-100Mbps的速率传送信息包，双绞线电缆10Base T以太网由于其低成本、高可靠性以及10Mbps的速率而成为应用最为广泛的以太网技术。
许多制造商提供的产品都能采用通用的软件协议进行通信，开放性最好。
目前LAN接入方式就是俗称的“以太网”，带宽也达不到10-100Mbps，不过是2-4Mbps，比ADSL接入稍好一点。
关于以太网和vlan的几种封装
以下是各种封装：1.以太网II封装：以太网技术的根底是以太网帧，也作标准以太网帧，也称为ARPA，即以太网II帧〔最初的以太网II标准也称为DIX，由Digital，Intel和Xerox三家发起公司的首字母拼合而成〕。
帧格式如下：图1：以太网II报文格式下面解释以太网II帧中的各个字段：•Preamble—也作“Syncword〞，用来同步。
〔在这里为10101010〕•Des-MAC—此目的地址可以是播送地址0xFFFFFFFFFFFF；可以是基于目的节点MAC地址的特定的48比特的单播地址；或者多播地址。
此MAC地址可以从协议同步期间消息的源地址字段中找到。
•Sou-MAC—此源地址是发送方的48比特的MAC地址。
•Type—即“以太网类型〞，此字段用于识别上层协议。
〔详见下文〕•Payload—负载，即数据，包含了封装的数据〔如：IP分组〕。
以太网II 的数据有效长度范围是46~1500字节。
•FCS—此字段包含32比特的循环冗余校验〔Cyclic Redundancy Check，CRC〕值，用来校验损坏的帧。
最初的以太网II帧格式有一些缺陷。
为了允许冲突检测，10Mbits/s以太网要求分组大小最小为64字节。
这就意味着假设帧长达不到标准就必须用0来填充短帧。
因此，上层协议需要包含一个“长度〞字段来将实际数据与填充值区分开来。
幸运的是，为“以太网类型〞字段所分配的值—0x0600XNS〔施乐〕、0x0800IP〔Internet协议〕和0x6003DECNET—总是大于十进制值1500〔0x05DC〕这一最大帧长度。
所以IEEE的802委员会对这一任务的解决方案提供了一个标准，即802.3。
此方法通过以长度两个8位组的“类型/协议〞字段代替同样两个8位组的“以太网类型〞字段。
从而将以太网II帧与802.3帧区分开来。
详细如下：•假设此字段值大于十进制值1500，那么此字段表示以太网类型，且是类型II。
实验六 以太网帧的封装
实验六以太网帧的封装（1.5学时）实验目的：1.了解模拟软件Packet Tracer的报文跟踪操作。
2.观察以太网帧的封装格式。
3.对比单播以太网帧和广播以太网帧的目标MAC地址。
实验原理：以太网是一种基带总线局域网，拓扑结构主要采用总线型或星形拓扑。
以太网用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他站点能够监听到冲突。
以太网帧格式为：在以太网中，使用MAC地址标识站点。
MAC地址固化在适配器的ROM中，在以太网中唯一标识一个站点。
以太网帧中的源MAC地址和目标MAC地址标识该数据帧的发送方和接收方。
以太网中的站点接收到数据帧后，对数据帧中的目标MAC地址进行检查，如果该帧是发往本站的则接收并处理数据帧，如果该帧不是发往本站的则丢弃此帧不做任何处理。
以太网中目标MAC地址有三种类型：（1）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。
（2）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一组站点。
（3）广播地址：拥有广播地址的帧将发送给网络中所有的站点。
实验步骤：1.实验拓扑图：4台PC通过一台交换机组成一个简单的以太网，如下图所示。
2.捕获数据包Packet Tracer提供Realtime Mode（实时模式）和Simulation Mode（模式）两种操作模式。
可以通过单击拓扑工作区右下角的两个图标进行模式切换，如下图所示。
在实时模式下，网络行为和真实设备一样，对所有的网络行为即时响应。
例如，在PC 中发送ping命令后，根据网络当前的连通性即时返回往返时间或者超时等信息。
实时模式一般用于网络测试。
模拟模式下，软件可以动画形式形象地演示数据包在网络中传输的过程，用户可以对网络传输的数据包进行捕获，对捕获的数据包进行协议分析。
封装成帧的解决方法
封装成帧的解决方法封装成帧是一种常见的数据传输技术，用于将原始数据拆分成固定长度的帧，以便在网络中传输。
这种方法可以确保数据的完整性和可靠性，并减少传输过程中的错误。
在封装成帧过程中，需要考虑以下几个关键因素：帧的长度、帧的起始和结束标记、差错检测和纠正机制。
下面我们将详细介绍每个方面以及如何解决问题。
首先，帧的长度是非常重要的，它决定了每个帧所能承载的数据量。
通常情况下，帧的长度应该足够小，以适应网络传输的最大限制。
较小的帧长度可以增加传输效率，并减少传输时发生错误的概率。
但是，如果帧的长度太小，会增加信号传输的开销，导致网络效率降低。
因此，在选择帧的长度时，需要综合考虑传输效率和传输开销的平衡。
其次，帧的起始和结束标记也是封装成帧中重要的组成部分。
起始标记用于标识一帧的开始，结束标记用于标识一帧的结束。
这样，在接收端可以准确地识别出每一帧的边界。
常见的起始和结束标记包括特定的字节序列或特殊的控制字符。
通过使用起始和结束标记，可以确保帧的完整性，并且在传输过程中减少误解码的可能性。
然后，差错检测和纠正机制是封装成帧过程中非常关键的一环。
差错检测可以检查帧中是否有错误出现，并且可以帮助确定错误的位置。
常见的差错检测技术包括循环冗余校验（CRC）和海明码等。
这些技术可以通过添加冗余信息到帧中，从而使接收端能够检测到错误并进行纠正。
通过引入差错检测和纠正机制，可以确保帧的可靠性，并提高数据传输的质量。
最后，为了使封装成帧的方法能够真正发挥作用，我们还需要考虑其他因素，如帧的序号、流控制和数据流方向等。
帧的序号可以帮助接收端按正确的顺序重组原始数据，并检测是否丢失帧。
流控制技术可以确保发送端和接收端之间的数据传输速度匹配，避免数据丢失或拥塞。
此外，数据流方向可以帮助确定数据的发送和接收顺序，以保证数据的正确性。
总结来说，封装成帧是一种有效的数据传输技术，通过拆分和组装数据帧，可以确保数据的完整性和可靠性。
计算机网络课程设计报告--帧封装
计算机网络课程设计报告帧封装一、问题描述题目是帧封装，帧是在数据链路层数据进行传输与交换的基本单位。
构造帧对于理解网络协议的概念、协议执行过程以及网络问题处理的一般方法具有重要的意义。
本次课程设计的目的是应用数据链路层与介质访问控制层的知识，根据数据链路层的基本原理，通过构造一个具体的Ethernet帧，从而深入理解网络协议的基本概念与网络问题处理的一般方法。
将打einput文件中的数据封装成帧，封装好的帧写入到文件中。
如果数据长度小于46字节，则补全到46字节，如果数据长度大于1500,则封装成多个帧。
二、设计原理802.3标准帧结构以太网Ethernet帧格式：a.前序字段前序字段由7个字节的交替出现的1和0组成，设置该字段的目的是指示帧的开始并便于网络中的所有接收器均能与到达帧同步。
2.帧起始定界符字段它可以被看作前序字段的延续。
实际上，该字段的组成方式继续使用前序字段中的格式，这个一个字节的字段的前6个比特位置由交替出现的1和0构成。
该字段的最后两个比特位置是11,这两位中断了同步模式并提醒接收后面跟随的是帧数据。
b.帧起始定界符字段它可以被看作前序字段的延续。
实际上，该字段的组成方式继续使用前序字段中的格式，这个一个字节的字段的前6个比特位置由交替出现的1和0构成。
该字段的最后两个比特位置是11,这两位中断了同步模式并提醒接收后面跟随的是帧数据。
C.目的地址字段目的地址字段确定帧的接收者。
6个字节的源地址和目的地址字段是局域网中的所有工作站必须使用同样的地址结构。
目前，几乎所有的802.3网络使用6字节寻址.d.源地址字段源地址字段标识发送帧的工作站。
和目前地址字段类似，源地址字段的长度六个字节。
当使用六个字节的源地址字段时，前三个字节表示由IEEE分配给厂商的地址，将烧录在每一块网络接口卡的ROM中。
而制造商通常为其每一网络接口卡分配后节。
e.长度字段用于IEEE802.3的两字节长度字段定义了数据字段包含的字节数。
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*******************实践教学*******************兰州理工大学计算机与通信学院2015年秋季学期计算机通信课程设计题目：以太网帧的封装与成帧设计专业班级：姓名：学号：指导教师：王慧琴成绩：摘要从二十世纪八十年代开始,以太网就成为最普遍采用的网络技术,它统治着世界各地的局域网和企业骨干网，并且正在向局域网发起攻击。
随着万兆以太网标准的提出，以太网为征服广域网、存储和宽带领域中的新领地做好了准备。
以太网帧的封装和成帧是以太网快速迅猛发展的基础。
本课题根据帧的具体结构，将帧结构中目的地址源地址等与数据一起进行封装并解析，构造一个具体的Ethernet帧,通过实现帧的封装和成帧，来了解网络通信协议的基本工作原理，掌握基本思路和方法。
关键词：以太网帧；封装；成帧；库函数目录前言 (1)一、基本原理 (2)1、以太网的工作原理 (2)2、以太网帧格式的发展 (3)3、 IEEE802.3帧结构 (4)4、错检测 (5)二、需求分析 (7)三、系统设计与分析 (8)1、系统分析 (8)2、系统设计 (11)以太网帧的封装 (12)以太网帧的解析 (13)四、系统结果 (15)五、心得体会 (16)六、参考文献 (17)七、附录 (18)前言以太网这个术语通常是指由DEC、Intel和Xerox公司在1982年联合公布的一个标准，它是当今TCP/IP采用的主要的局域网技术，它采用一种称作CSMA/CD 的媒体接入方法。
在TCP/IP世界中，以太网IP数据报文的封装在RFC 894中定义。
1976年，梅特卡夫和他的助手David Boggs发表了一篇名为《以太网：局域计算机网络的分布式包交换技术》的文章。
1977年底，梅特卡夫和他的合作者获得了“具有冲突检测的多点数据通信系统”的专利。
多点传输系统被称为CSMA/CD（带冲突检测的载波侦听多路访问），从此标志以太网的诞生。
一、基本原理以太网的帧是数据链路层的封装，网络层的数据包被加上帧头和帧尾成为可以被数据链路层识别的数据帧（成帧）。
虽然帧头和帧尾所用的字节数是固定不变的，但依被封装的数据包大小的不同，以太网的长度也在变化，其范围是64～1518字节（不算8字节的前导字）。
2013年，以太网行业迎来了以太网40岁生日以及以太网标准诞生30年。
以太网的速度进展一直是可预测的——以10倍的增量从最初的10Mb/s到100Mb/s，到1Gb/s，再到10 Gb/s，这几乎无可争议。
不过，40GbE和100GbE的同时推出有效终结了这一传统。
40GbE和100 GbE的发展基于一个根本假设，即：计算与网络带宽的增长率存在相当大的差异，因此两种速度具有同时存在的必要性。
在计算领域，带宽能力每24个月翻一倍，而网络应用程序则每18个月翻一倍。
网络这种可预测的增长率后来同样被IEEE 802.3以太网带宽评估特别小组确认。
据其预测，平均下来，到2015年，网络必须支持TB 每秒的能力，到2020年，必须支持10TB每秒的能力。
因此，当我们庆祝以太网40岁生日的活动进入尾声时，显然会得出结论，以太网将继续向前演进，尤其是在速度提升方面。
这一判断提出了许多需要思考的问题，整个行业仍需要注重达成共识，以此推进以太网向前发展。
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。
如果证明数据确实是发给自己的，工作站将会接收数据并传递给高层协议进行处理。
1、以太网的工作原理以太网采用CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection）媒体访问机制，任何工作站都可以在任何时间访问网络。
CSMA/CD的工作原理如下：（1）载波监听（先听后发）使用CSMA/CD协议时，总线上各个节点都在监听总线，即检测总线上是否有别的节点发送数据。
如果发现总线是空闲的，既没有检测到有信号正在传送，即可立即发送数据；如果监听到总线忙，即检测到总线上有数据正在传送，这时节点要持续等待直到监听到总线空闲时才能将数据发送出去，或等待一个随机时间，再从新监听总线，一直到宗贤空现在发送数据。
载波监听也称作先听后发。
（2）冲突检测当两个或两个以上的节点同时监听到总线空闲，开始发送数据时，就会发生碰撞冲突；传输延迟可能会使第一个节点发送的数据还没有到达目标节点时，另一个要发送的数据的节点就已经监听到总线空闲，并开始发送数据，这也会带至冲突的产生。
当两个帧发生冲突时，两个传输的帧就会被破坏，被损坏帧继续传输毫无意义，而且信道无法被其他站点使用，对于有限的信道来讲，这是很大的浪费。
如果每个发送节点边发送边监听，并在监听到冲突之后立即停止发送，就可以提高信道的利用率。
当节点检测到纵向上发生冲突时，就立即取消传输数据，随后发送一个短的干扰信，一较强冲突信号，告诉网络上的所有的节点，总线已经发生了冲突。
在阻塞信号发送后，等待一个随机事件，然后再将要发的数据发送一次。
如果还有冲突，则重复监听、等待和重传操作。
图6-30显示了采用CSMA/CD发送数据的工作流程。
CSMA/CD采用用户访问总线时间不确定的随机竞争方式，有结构简单、轻负载时时延小等特点，但当网络通信附在增大时，由于冲突增多，网络吞吐率下降、传输演示增长，网络性能会明显下降。
从以上分析可以看出，以太网的工作方式就像没有主持人的座谈会中，所有的参会者都通过一个共同的戒指来吗相互交谈。
每个参加会议的人在讲话钱，都礼貌的等到别人把话讲完。
如果两个客人同时开始讲话，那么他们都停下来，分别随即等待一段时间在开始讲话，这时，如果两个客人等待的时间不同，冲突就不会出现、如果讲话超过了一次以上，将采用退避指数加强等待的时间。
在以太网中，所有的节点共享传输介质。
如何保证传输介质有序、高效地为许多节点提供传输服务，就是以太网的介质访问控制协议要解决的问题。
帧是在数据链路层数据进行传输与交换的基本单位。
构造帧对于理解网络协议的概念、协议执行过程以及网络问题处理的一般方法具有重要的意义。
本次课程设计的目的是应用数据链路层与介质访问控制层的知识，根据数据链路层的基本原理，通过构造一个具体的Ethernet帧，从而深入理解网络协议的基本概念与网络问题处理的一般方法。
2、以太网帧格式的发展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802.3；1983，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。
3、IEEE802.3帧结构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。
接收端机器的以太网卡捕获到这些帧，并告诉操作系统帧已到达，然后对其进行存储。
“帧”数据大致由两部分组成：帧头和帧数据。
帧头包括接收方主机物理地址的定位以及其它网络信息。
帧数据区含有一个数据体。
为确保计算机能够解释数据帧中的数据，这两台计算机使用一种公用的通讯协议。
互联网使用的通讯协议简称IP，即互联网协议。
IP数据体由两部分组成：数据体头部和数据体的数据区。
数据体头部包括IP源地址和IP目标地址，以及其它信息。
数据体的数据区包括用户数据协议（UDP），传输控制协议（TCP），还有数据包的其他信息。
这些数据包都含有附加的进程信息以及实际数据。
8 6 6 2 46 – 1500 4图3.1 IEEE802.3帧结构常用的以太网MAC帧格式用两种标准，一种是DIX Ethernet V2标准（即以太网V2标准），另一种是IEEE的802.3标准。
这里只介绍符合IEEE802.3标准的帧，其格式如图3.1所示。
它的组成比较简单，由6个字段组成。
接下来对这6个部分详细介绍一下。
（1）前导符：由7字节的前同步码和1字节的帧起始定界符构成。
前同步码：这个字段有7个字节（56位）交替出现的1和0，它的作用就是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。
前同步码其实是在物理层添加上去的，并不是（正式的）帧的一部分。
前同步码的目标是允许物理层在接收到实际的帧起始符之前检测载波，并且与接收到的帧时序达到稳定同步。
帧起始定界符：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。
（2）目的地址（DA） 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。
（3）源地址（SA）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。
（4）该字段是“长度/类型”。
当这个字段的值大于0X0600时（相当于十进制的1536），就表示“类型”。
这样的帧和以太网V2 MAC帧完全一样。
只有当这个字段的值小于0X0600时才表示“长度”，即MAC帧的数据部分长度。
（5）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。
（6）帧检验序列（FCS）是32位冗余检验码（CRC），检验除前导、SFD和FCS以外的内容。
当发送站发出帧时，一边发送，一边逐位进行CRC检验。
最后形成一个32位CRC检验和填在帧尾FCS位置中一起在媒体上传输。
接收站接收后，从DA开始同样边接收边逐位进行CRC检验。
最后接收站形成的检验和若与帧的检验和相同，则表示媒体上传输帧未被破坏。
反之，接收站认为帧被破坏，则会通过一定的机制要求发送站重发该帧。
4、错检测在校验字段中，使用的是CRC校验。
校验的范围包括目的地址字段、源地址字段、长度字段、LLC数据字段。
循环冗余编码(CRC)是一种重要的线性分组码、编码和解码方法，具有简单、检错和纠错能力强等特点，在通信领域广泛地用于实现差错控制。