帧封装课程设计报告.doc

目 录 一、课程设计目的与意义 2 二、课程设计要求 2 三、帧结构分析 2 1．帧的介绍 2 2．CRC校验分析 4 四、帧封装的过程 7 1、填充帧头部字段 7 2、填充数据字段 8 3、CRC校验 9 五、帧封装流程图 11 六、帧封装方法的相关扩展 12 1、比特型算法 12 2、字节型算法 12 七、程序调试分析与结果 13 八、课程设计心得与体会 14 附录一：参考文献 15 附录二：帧封装源程序 16 一、课程设计目的与意义 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。 二、课程设计要求 编写程序，根据给出的原始数据，组装一个IEEE802.3格式的帧，(默认的输入文件为二进制原始数据(文件名分别为li和lzy))。 要求程序为命令行程序。比如，可执行文件各为framer.exe，则命令行形式如下： framer inputfile outpurfile 其中，inputfile为原始数据文件，outpurfile为输出结果。 输出：对应input1和input2的结果分别为output1和output2。 开发环境: 硬件环境：PC微机 软件环境：Windows 2000 Microsoft Visual C++ 6.0 三、帧结构分析 1．帧的介绍 术语“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从某种程序上可以被看作是机器这间的数据链路层连接。 首先我们来认识一下Ethernet帧结构，Ethernet V2.0规范和IEEE802.3标准中的Ethernet帧结构有一些差别，这里我们按802.3标准的帧结构进行讨论，图一给出了Ethernet帧结构图。 前导码 帧前定界符 目的地址 源地址 长度字段 数据字段 校验字段 (7B) (1B) (2/6B) (2/6B) (2B) (长度可变) (4B) 图一 Ethernet帧结构 如图一所示，802.3标准的Ethernet帧结构由6部分组成。 (1)前导码与帧前定界符字段 前导码由56位(7B)的1010101…101010位序列组成。帧前定界符可以 视为前导码的延续。1B的帧前定界符结构 如果将前导码与帧定界符一起看，那么在62位101010…1010位序列之后出 现11。在11之后是Ethernet帧的目的地址字段。前导码与帧前定界符主要是保证接收同步，这8B接收后不需要保留，也不记入帧头长度中。 (2)目的地址和源地址 目的地址(DA)与法制地址(SA)分别表示帧的接收结点地址与发送结点的硬件地址。 在Ethernet帧中，目的地址和法制地址字段长度可以是2B或6B。目前 的Ethernet都使用6B(即48位)长度的地址。 Ethernet帧的目的地址可以是单播地址(unicast address)、多播地址 (multicast address)与广播地址(broadcast address)，目的地址的第一位为0表示单播地址，为1表示多播地址，目的地址为全1表示广播地址。 (3)长度字段 802．3标准中的帧用2B定义数据字段包含的字节数。协议规定，帧数据的 最小长度为46B，最大长度为1500B。设置最小帧长度的目的是使每个接收结点能够有足够的时间检测到冲突。 (4)数据字段 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。 (5)检验字段 帧校验字段(FCS)采用32位的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。 此处，为了简便起见，采用8位的CRC校验。CRC校验的生成多项式为： G(x)= x8+ x2+x+1 某些帧结构中还会包括帧类型字段，用来识别些帖所承载的数据的类型。当一个帧到达指定的计算机时，操作系统根据帧类型决定用哪个协议软件模块对它进行处理。自识别帧的主要优点是，可以在同一物理网络中使用多个协议而互不干扰。 2．CRC校验分析 我们已经知道了差错控制在通信中的重要意义，以及简单的差错校验码计算过程。在这里我们进一步来了解循环冗余编码(CRC)的编码方式。它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，在通信领域广泛的用于实现差错控制。实际上，除数据通信外，CR