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1、实 验 报 告实验名称以太网帧格式分析队 别姓 名李王丁学 号实验日期实验报告要求： 1.实验目的 2.实验要求 3.实验环境 4.实验作业5.问题及解决 6.思考问题 7.实验体会【实验目的】1复习Wireshark抓包工具的使用及数据包分析方法。2通过分析以太网帧了解以太网数据包传输原理。【实验要求】用Wireshark1.4.9截包，分析数据包。观察以太网帧，Ping同学的IP地址，得到自己和同学的mac地址。观察以太网广播地址，观察ARP请求的帧中目标mac地址的格式。用ping-l指定数据包长度，观察最小帧长和最大帧长。观察封装IP和ARP的帧中的类型字段。【实验环境】用以太网交换机
2、连接起来的windows 7操作系统的计算机，通过802.1x方式接入Internet。【实验中出现问题及解决方法】1在使用命令行“ping -l 0 IP”观察最小帧长时抓到了长度为42字节的帧，与理论上最小帧长64字节相差甚远。通过询问教员和简单的分析，知道了缺少字节的原因是当Wireshark抓到这个ping请求包时，物理层还没有将填充（Trailer）字符加到数据段后面，也没有算出最后4字节的校验和序列，导致出现最小42字节的“半成品”帧。可以通过网卡的设置将这个过程提前。2在做ping同学主机的实验中，发现抓到的所有ping请求帧中IP数据部分的头校验和都是错误的。原本以为错误的原因
3、与上一个问题有关，即校验和错误是因为物理层还没有将填充字符加到数据段后面。但是这个想法很快被证明是错误的，因为在观察最大帧长时，不需要填充字符的帧也有同样的错误。一个有趣的现象是，封装在更里层的ICMP数据包的校验和都是正确的。这就表明IP层的头校验和错误并没有影响正常通信。进一步观察发现，这些出错的头校验和的值都是0x0000，这显然不是偶然的错误。虽然目前还没有得到权威的答案，但是可以推测，可能是这一项校验实际上并没有被启用。作为中间层的IP头的意义是承上启下，而校验的工作在更需要的上层的IMCP包和下层MAC头中都有，因此没有必要多此一举。【思考问题】1为什么可以ping到同宿舍（连接在
4、同一个交换机上）的主机而ping不到隔壁宿舍的主机？通常情况下，如果配置正确，设备都连接着同一个网络（互联网），而且没有防火墙等阻拦，就可以正常ping到同一网络中的任何主机。在第一次实验中，我们曾成功地ping到了的IP。在ping其他宿舍的IP时需要通过宿舍的交换机将ping请求先转发给楼层交换机，再由楼层交换机转发给目标IP所在的宿舍交换机。分析无法ping到隔壁宿舍主机的原因，很可能是楼层交换机设置了禁止内部ping的防火墙，阻止了本楼层交换机地址段内的主机相互ping对方。而同宿舍之所以可以相互ping到，是因为ping请求没有经过楼层交换机，直接由宿舍交换机转发给了目标IP主机。2
5、什么是ARP攻击？让我们继续分析4.1 ARP原理，A得到ARP应答后，将B的MAC地址放入本机缓存。但是本机MAC缓存是有生存期的，生存期结束后，将再次重复上面的过程。（类似与我们所学的学习网桥）。然而，ARP协议并不只在发送了ARP请求才接收ARP应答。当计算机接收到ARP应答数据包的时候，就会对本地的ARP缓存进行更新，将应答中的IP和MAC地址存储在ARP缓存中。这时，我们假设局域网中的某台机器C冒充B向A发送一个自己伪造的ARP应答，即IP地址为B的IP，而MAC地址是伪造的，则当A接收到伪造的ARP应答后，就会更新本地的ARP缓存，这样在A看来B的IP地址没有变，而它的MAC地址已
6、经不是原来那个了。由于局域网的网络流通不是根据IP地址进行，而是按照MAC地址进行传输。所以，那个伪造出来的MAC地址在A上被改变成一个不存在的MAC地址，这样就会造成网络不通，导致A不能Ping通B！这就是一个简单的ARP欺骗。【实验体会】 这次实验最大的感触是体会到了网络通信过程的趣味性。在做ping同学IP的实验时，我发现抓到的包之间有紧密的联系，相互的应答过程很像实际生活中人们之间的对话。尤其是ARP帧，为了获得对方的MAC地址，乐此不疲地在网络中广播“谁有IP为XXX的主机？”，如果运气好，会收到网桥中某个路由器发来的回复“我知道，XXX的MAC地址是YYY！”。另外，通过ping同
7、学主机的实验，以及对实验过程中问题的分析，使我对之前模糊不清的一些概念有了全面的认识，如交换机、路由器的区别与功能，局域网各层次的传输顺序与规则等。还有一点就是，Wireshark不是万能的，也会有错误、不全面的地方，这时更考验我们的理论分析与实践论证能力。成绩优良中及格不及格教师签名： 日期：【实验作业】1 观察并分析通常的以太网帧1.1 以太网帧格式目前主要有两种格式的以太网帧：Ethernet II（DIX 2.0）和IEEE 802.3。我们接触过的IP、ARP、EAP和QICQ协议使用Ethernet II帧结构，而STP协议则使用IEEE 802.3帧结构。Ethernet II是
8、由Xerox与DEC、Intel（DIX）在1982年制定的以太网标准帧格式，后来被定义在RFC894中。IEEE 802.3是IEEE 802委员会在1985年公布的以太网标准封装结构（可以看出二者时间相差不多，竞争激烈），RFC1042规定了该标准（但终究二者都写进了IAB管理的RFC文档中）。下图分别给出了Ethernet II和IEEE 802.3的帧格式： 前导码（Preamble）：由0、1间隔代码组成，用来通知目标站作好接收准备。以太网帧则使用8个字节的0、1间隔代码作为起始符。IEEE 802.3帧的前导码占用前7个字节，第8个字节是两个连续的代码1，名称为帧首定界符（SOF）
9、，表示一帧实际开始。 目标地址和源地址（Destination Address & Source Address）：表示发送和接收帧的工作站的地址，各占据6个字节。其中，目标地址可以是单址，也可以是多点传送或广播地址。 类型（Type）或长度（Length）：这两个字节在Ethernet II帧中表示类型（Type），指定接收数据的高层协议类型。而在IEEE 802.3帧中表示长度（Length），说明后面数据段的长度。 数据（Data）：在经过物理层和逻辑链路层的处理之后，包含在帧中的数据将被传递给在类型段中指定的高层协议。该数据段的长度最小应当不低于46个字节，最大应不超过1500字节。如
10、果数据段长度过小，那么将会在数据段后自动填充（Trailer）字符。相反，如果数据段长度过大，那么将会把数据段分段后传输。在IEEE 802.3帧中该部分还包含802.2的头部信息。 帧校验序列（FSC）：包含长度为4个字节的循环冗余校验值（CRC），由发送设备计算产生，在接收方被重新计算以确定帧在传送过程中是否被损坏。1.2 实例分析Ethernet II帧分析这一帧的长度是60字节，小于最小帧长64字节。对比1.1帧结构可以发现，前导码（Preamble）的8个字节已经被去除，因而实际帧长是68字节。目的地址（Destination Address）为5c:26:0a:7e:3b:c7，源
11、地址（Source Address）为f0:de:f1:ab:41:d8。类型（Type）为0x0800，表示该帧封装的高层协议类型是IP协议。数据（Data）为45 00 00 65，因为长度低于46个字节，该数据段自动填充（Trailer）了一段字符。对比1.1帧结构可以发现，该帧没有帧校验序列（FSC），可能是抓到包时校验序列已经被底层去除（但是第5周802.1x接入实验中的EAPOE协议帧中有帧校验序列）。IEEE 802.3帧分析这一帧的长度也是60字节，前导码的8个字节同样已经被去除，因而实际帧长也是68字节。目的地址为01:80:c2:00:00:00（解析为网桥间的生成树），源
12、地址为3c:e5:a6:f7:a9:f8。长度（Length）为39字节，表示该帧封装的上层协议数据总长度为39字节。数据为42 42 00 00，因为数据长度为39字节低于46个字节，因此自动填充了一段字符。该帧同样没有帧校验序列。2 ping同学的IP地址，分析帧，得到自己和同学的mac地址开始做这个实验时，尝试去ping隔壁宿舍同学的IP地址10.104.137.124，但结果却不如人愿，无法ping到其主机，结果如下图：同时用Wireshark抓包，得到了如下结果：分析无法ping到的原因，本机一直广播发送ARP请求，询问哪个端口有10.104.137.124这台机器，但是却没有回应。
13、这个问题作为思考题1进行分析。后来去ping本宿舍（连接着同一交换机）的主机IP10.104.137.106获得了成功，结果如下图：接受到了长度为32字节的回复数据包。同时用Wireshark抓包，通过下面一个ping的回应帧，可以得到自己和同学的MAC地址，结果如下图：得到目标地址（因为是回应帧，因此这是自己的MAC地址）为5c:26:0a:7e:3b:c7，解析的制造商为Dell（对应自己的Dell笔记本）。源地址（同学的MAC地址）为f0:de:f1:ab:41:d8，解析的制造商为Wistron（同学是联想笔记本，而网卡是第三方纬创集团，可见国产品牌还需提高整体实力）。 3 验证用其他
14、方法得到的mac地址是否一致获取本机MAC地址的方法有多种，这里使用方法“运行 - cmd - getmac”验证MAC地址。结果如下两图，分别在自己和同学的机器上获得本机MAC地址。结果与ping得到的MAC地址相符，自己的MAC地址为5c:26:0a:7e:3b:c7，同学的MAC地址为f0:de:f1:ab:41:d8。4 观察ARP请求帧中目标MAC地址的格式(以太网广播地址)4.1 ARP原理假设A要给B发送一个数据包，需要在帧头中填写B的MAC地址。但是这时计算机A可能只知道B的IP地址却不知道B的MAC地址，于是，在A不知道B的MAC地址的情况下，A就广播一个ARP请求包，请求包
15、中填有B的IP，B收到请求后回应ARP应答包给A，其中含有B的MAC地址，这样A就可以开始向B发送数据包了。4.2 ARP请求帧地址分析用Wireshark抓包得到大量ARP帧，其中一个请求帧如下图：目标MAC地址为ff:ff:ff:ff:ff:ff，表示广播发送。观察发现不只这一帧如此，所有ARP请求帧的目标MAC地址都是ff:ff:ff:ff:ff:ff。这一点由ARP原理很好理解，因为ARP请求帧的作用就是寻找自己不知道MAC地址的目标，因此必须采取广播的方式达到希望的目的。5 观察最大帧长和最小帧长5.1 理论分析这里有必要再重现一下以太网帧的标准格式。因为单就长度而言，Ethernet II和IEEE 802.3的帧并无区别，因此这里只通过前者进行分析。Ethernet II的帧格式如下图：理论上的最大帧长和最小帧长可以很容易地由图得到：最大帧长：8+6+6+2+1500+4=1526字节最小帧长：8+6+6+2+46+4=72字节这两个结果很出乎意料，因为
