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1、实验二 以太网链路层帧格式分析一 实验目的1、分析EthernetV2标准规定的MAC层帧结构，了解IEEE802.3 标准规定的MAC层帧结构和TCP/IP的主要协议和协议的层次结构。2、掌握网络协议分析软件的基本使用方法。 3、掌握网络协议编辑软件的基本使用方法。二 实验内容 1、学习网络协议编辑软件的各组成部分及其功能； 2、学习网络协议分析软件的各组成部分及其功能； 3、学会使用网络协议编辑软件编辑以太网数据包； 4、理解 MAC 地址的作用； 5、理解 MAC 首部中的 LLCPDU 长度/类型字段的功能； 6、学会观察并分析地址本中的 MAC 地址。 三 实验环境四 实验流程五 实
2、验原理 在物理媒体上传输的数据难免受到各种不可靠因素的影响而产生差错，为了弥补物理层上的不足，为上层提供无差错的数据传输，就要能对数据进行检错和纠错。数据链路的建立、拆除、对数据的检错，纠错是数据链路层的基本任务。 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。 1、 三个主要技术 1) 传输媒体：双绞线、同轴电缆、光缆、
3、无线。 2) 拓扑结构：总线型拓扑、星型拓扑和环型拓扑。 3) 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，
4、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。 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：目的地址 源地址帧类型/长度数据帧校验各字段的含义： 目的地址：6 个字节的目的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
5、等于 00800 时，表示上层数据使用的协议类型。例如 00806 表示 ARP 请求或应答，00800 表示 IP 协议。该字段的值小于 00800 时表示以太网用户数据的长度字段，上层携带 LLC-PDU。 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 部分该字段的值小于 00800 时表示以太网用户数据的长度字段，说明数据字段携带 LLC-PDU。 三种LLC帧的控制位：信息帧、监控帧和无编号帧。下图表示了LLC三类帧的控制字段的比较。信息帧：0N
6、S（）P/FNR（）监督帧：10SSXXP/FNR（）无编号帧：11MMP/FMMMN（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六 实验步骤步骤一：运行 ipconfig 命令 1、 在 Windows 的命令提示符界面中输入命令：ipconfig /all，如图 2.1-4 所示，会显示本机的网络信息。2、 观察运行结果，获得本机的以太网地址。步骤二：编辑 LLC 信息帧并发
7、送 1、 打开协议编辑软件，在工具栏选择“添加”，会弹出“协议模版”的对话框，如图 2.1-5 所示，在“选择生成的网络包”下拉列表中选择“LLC 协议模版”，建立一个 LLC 帧； 2、 在“协议模版”对话框中点击“确定”按钮后，会出现新建立的数据帧，此时在协议编辑软件的各部分会显示出该帧的信息，如图 2.1-6 所示。 数据包列表区中显示：新帧的序号(为 0)、概要信息； 协议树中显示以太网 MAC 层协议； 数据包编辑区中显示新帧各字段的默认值； 十六进制显示区中显示新帧对应的十六进制信息。3、 编辑 LLC 帧 如图 2.1-7 所示，在数据包编辑区中编辑该帧，具体步骤为：填写“目的物
8、理地址”字段； 方法一：手工填写。方法二：选择“地址本”中主机 B 的 IP 地址，确定后即可填入主机 B 的 MAC 地址。4、 数据包编辑区与十六进制显示区是联动的，选中数据包编辑区中的某一字段，该字段对应的十六进制值会相应地改变颜色，观察十六进制显示区中该帧的信息。5、 点击工具栏或菜单栏中的“发送”，在弹出的“发送数据包”对话框上选中“循环发送”，填入发送次数，选择“开始”按钮，即可按照预定的数目发送该帧。在本例中，选择发送 10次，如图 2.1-8 所示。 6、 在主机 B 的网络协议分析软件一端，点击工具栏内的“开始”按钮，对数据帧进行捕获，按“结束”按钮停止捕获。捕获到的数据帧会
9、显示在页面中，可以选择两种视图对捕获到的数据帧进行分析，会话视图和协议视图，如图 2.1-9 所示的会话视图可以清楚的看到捕获数据包的分类统计结果：从中可以看出，刚才编辑发送的 10 个数据帧已经全部被捕获到了。该数据帧的源 MAC 地址是：00-11-11-22-22-22，目的 MAC 地址是 00-15-58-2f-7e-7e(即主机 B)，数据帧总长度 21 字节，包括 14 字节的以太网帧头，3 字节的 LLC 首部。LLC 首部中，目标服务访问点和源服务访问点，以及控制字段的值均为 0。步骤三：编辑 LLC 监控帧和无编号帧，并发送和捕获1、 编辑帧的步骤同步骤二，只是修改 LLC PDU 的控制字段。 2、 编辑监控帧，注意 LLC 首部的控制字段值为 0x01。 3、 编辑无编号帧，注意 LLC 首部的控制字段值为 0x03。在监测端捕获数据包，确定是否是监控帧和无编号帧，七 思考问题 结合实验过程中的实验结果，回答下列问题： 1、 在网络的分层体系结构中，MAC 层的作用是什么？ 2、 为什么 IEEE802 标准将数据链路层分割为 MAC 子层和 LLC 子层？
