计算机网络试验报告1

实验报告实验报告 课程名称课程名称计算机网络 实验项目实验项目以太网的帧构成 实验仪器实验仪器网络协议仿真教学系统 系系别别 计算机学院_ 专专业业 班级班级/ /学号学号 学生姓名学生姓名 实验日期实验日期 成成绩绩 _______________________ 指导教师指导教师_______________________ 一、一、实验目的实验目的 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 二、二、实验原理实验原理 理论基础 1.以太网的分类 最初的以太网是由施乐公司的 Palo Alto研究中心 （PARC） 于 1976 年创 建的。 自此以后， 逐渐发展。数据速率为 10Mbps 的以太网称为标准以太网 ， 数据速率为 100Mbps 的以太网称为快速以太网 ，数据速率为 1000Mbps 的 以太网称为千兆以太网 。目前 10G 以太网 的标准也已正式制定。 2.以太网的媒体访问控制(MAC) 当节点或站点被连接到一条共同的链路或使用一条共同的链路时，叫做 多点链路或广播链路。 这时就需要一个协议来协调链路的访问。已经有许 多正式的协议用于对共享链路的访问。 但可以将它们归并为三组：随机访 问协议、受控访问协议和通道化协议。以太网所使用的 CSMA/CD （带有冲 突检测的载波侦听多路访问）属于随机访问协议的一种。它是CSMA（载波 帧听多路访问）方法的演化。 1)CSMA（载波帧听多路访问） CSMA 也叫做 LBT（先听后说） ， 它是希望传输数据的站点首先对媒 体上有无载波进行监听，以确定是否有别的站点在传输数据。如果媒体空 闲，该站点便可传输数据；否则，该站点将使用某种退避算法避让一段时间 后再做尝试。 常用的退避算法有非坚持 、1－坚持 、P－坚持 三种。 2)CSMA/CD（带有冲突检测的载波侦听多路访问） 在 CSMA 中， 由于信道传播时延的存在， 即使总线上两个站点没有监听 到载波信号而发送帧时， 仍可能会发生冲突。由于 CSMA 算法没有冲突检 测功能，即使冲突已发生，仍然将已破坏的帧发送完， 使总线的利用率降 低。CSMA/CD 是一种 CSMA 的改进方案。发送站点在传输过程中仍继续监 听媒体，以检测是否存在冲突。 如果发生冲突，信道上可以检测到超过发 送站点本身发送的载波信号的幅度，由此判断出冲突的存在。一旦检测到 冲突，就立即停止发送，并向总线上发一串阻塞信号，用以通知总线上其它 各有关站点。 这样，通道容量就不致因白白传送已受损的帧而浪费，可以 提高总线的利用率。 3. 以太网的 MAC 帧格式 以太网的 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。 但两种帧格式可以在同一 以太网络共存。两种帧格式都具有7 个域：前导码、帧首定界符、 目的地址、 源地址、长度/类型、数据、帧校验序列。如下图所 示。 7166246-1500 4 前导码 帧首定界符目的地址 源地址 类型/长度 数据帧校验序列 两种格式的帧可以依据类型/长度字段的值进行区分。 如果 此帧是 DIX Ethernet V2 标准格式帧，则类型/长度字段的值大于 1536； 如果此帧是 IEEE 802.3 标准格式的帧，则类型/长度字段 的值小于 1518。 对 DIX Ethernet V2 帧来说，此字段的值代表 了高层协议的类型； 对 IEEE 802.3 帧来说，它的高层协议一定 是 LLC，而此字段的值代表的是数据的长度。 （注：本系统“仿 真端”可编辑的域为：目的地址、源地址、类型/长度和数据 ） 4. 网卡 MAC 地址的概念 MAC（Media Access Control, 介质访问控制）地址是识别 LAN（局域网）节点的标识。 网卡的物理地址通常是由网卡生产 厂家烧入网卡的 EPROM，它存储的是传输数据时真正赖以标识发 出数据的电脑和接收数据的主机的地址。 对于著名的以太网卡， 其地址是 48bit（比特位）的整数， 如：44-45-53-54-00-00, IEEE 规定地址字段的第一字节的最低位为 I/G 比特，I/G 表示 Individual/Group。当 I/G 比特为 0 时，地址字段表示一个单个 站地址， 为 1 时表示组地址，用来进行多播。IEEE 将地址字段 第 1 字节的最低第 2 位规定为 G/L 比特， 表示 Global/Local。 当 G/L 比特为 1 时是全球管理(保证在全球没有相同的地址)，厂商 向 IEEE 购买的 OUI 都属于全球管理，当为 0 时是本地管理， 这 时用户可任意分配网络上的地址。但应当指出，以太网几乎不使 用这个 G/L 比特。以太网 MAC 地址可分为三类: 单播(unicast) 地址（一对一），即收到的帧的MAC 地址与本站的硬件地址相同； 广播(broadcast)地址（一对全体），即发送给所有站点的帧(全 1 地址)。 多播(multicast)地址（一对多），即发送给一部分站 点的帧。 5. 逻辑链路控制（LLC） 局域网中的多个设备一般共享公共传输媒体，在设备之间传 输数据时，首先要解决由哪些设备占有媒体的问题。 所以局域网 的数据链路层必须设置媒体访问控制功能，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。 1. LLC-PDU 与相邻层的 PDU 之间的关系 IEEE 802 标准为 LLC 和 MAC 子层的帧格式作了详细规定。 下图描述了网络层 PDU、 LLC 子层 PDU 和 MAC 子层 PDU 的关 系。 网络层网络层-PDU DSAPSSAP控制LLC 数据 LLC 子 层 MAC 帧 MAC 数据MAC 帧尾 首 MAC 子 层 LLC 帧（即 LLC-PDU）与媒体无关，而MAC（即 MAC-PDU）则与局域网的 媒体访问方式有很大关系， 不同的局域网有不同的 MAC 帧格式。 DSAP （目的服务访问点） 和 SSAP （源服务访问点） 是 LLC 所使用的地址， 用来标识接收和发送数据的计算机上的用户实体。 DSAP 的第一个比特是用 来指明帧是为单地址还是组地址，0 表示单地址，1 表示组地址。 SSAP 的第 一个比特用来指明帧是命令帧还是响应帧。0 表示命令，1 表示响应。 2. LLC 的帧类型 LLC 帧类型分为三种：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。 1 位 0 1 位 P/F I-帧的控制字段 1 位 1 位2 位4 位1 位 10SSXP/F S-帧的控制字段 11MMP/FMMM U-帧的控制字段 7 位 N(S) 7 位 N(R) 7 位 N(R) a) N(S): 发送者发送序号 b)