Ethernet帧结构解析..
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实验一Ethernet帧结构解析
一．需求分析
实验目的：（1）掌握Ethernet帧各个字段的含义与帧接收过程；
（2）掌握Ethernet帧解析软件设计与编程方法；
（3）掌握Ethernet帧CRC校验算法原理与软件实现方法。
实验任务：（1）捕捉任何主机发出的Ethernet 802.3格式的帧和DIX Ethernet V2（即Ethernet II）格式的帧并进行分析。
（2）捕捉并分析局域网上的所有ethernet broadcast帧进行分析。
（3）捕捉局域网上的所有ethernet multicast帧进行分析。
实验环境：安装好Windows 2000 Server操作系统+Ethereal的计算机
实验时间; 2节课
二．概要设计
1.原理概述：
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。几年后，IEEE802委员会公布了一个稍有不同的标准集，其中802.3针对整个CSMA/CD网络，802.4针对令牌总线网络，802.5针对令牌环网络；此三种帧的通用部分由802.2标准来定义，也就是我们熟悉的802网络共有的逻辑链路控制（LLC）。以太网帧是OSI参考模型数据链路层的封装，网络层的数据包被加上帧头和帧尾，构成可由数据链路层识别的数据帧。虽然帧头和帧尾所用的字节数是固定不变的，但根据被封装数据包大小的不同，以太网帧的长度也随之变化，变化的范围是64-1518字节（不包括8字节的前导字）。
帧格式Ethernet II和IEEE802.3的帧格式分别如下。
EthernetrII帧格式：
----------------------------------------------------------------------------------------------
| 前序| 目的地址| 源地址| 类型| 数据
| FCS |
----------------------------------------------------------------------------------------------
| 8 byte | 6 byte | 6 byte | 2 byte | 46~1500 byte | 4 byte|
IEEE802.3一般帧格式
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------
| 前序| 帧起始定界符| 目的地址| 源地址| 长度| 数据| FCS | -----------------------------------------------------------------------------------------------------------
| 7 byte | 1 byte | 2/6 byte | 2/6 byte| 2 byte| 46~1500 byte | 4 byte | Ethernet II和IEEE802.3的帧格式比较类似，主要的不同点在于前者定义的2字节的类型，而后者定义的是2字节的长度；所幸的是，后者定义的有效长度值与前者定义的有效类型值无一相同，这样就容易区分两种帧格式
2程序流程图：
三．详细设计：
1.CRC校验部分设计：
为了对以太网帧的对错进行检验，需要设计CRC校验部分。采用以为相与的方式对帧的首部相继作8位CRC校验
输入参数：
chCurrByte 低8位数据有效，记录了上一次CRC校验的余数
chNextByte 低8位数据有效，记录了本次要继续校验的一个字节
传出参数：
chCurrByte 低8位数据有效，记录了本次CRC校验的余数
void checkCRC(int &chCurrByte, int chNextByte)
{
// CRC循环：每次调用进行8次循环，处理一个字节的数据。
for (int nMask = 0x80; nMask > 0; nMask >>= 1)
{
if ((chCurrByte & 0x80) != 0) // 首位为1：移位，并进行异或运算
{
chCurrByte <<= 1; // 移一位
if ( (chNextByte & nMask) != 0) // 补一位
{
chCurrByte |= 1;
}
chCurrByte ^= 7; // 首位已经移出，仅对低8位进行异或运算，7的二进制为0000,0111
}
else // 首位为0，只移位，不进行异或运算
{
chCurrByte <<= 1; // 移一位
if ( (chNextByte & nMask) != 0) // 补一位
{
chCurrByte |= 1;
}
}
}
}
2.部分变量的声明：
int nSN = 1; // 帧序号
int nCheck = 0; // 校验码
int nCurrDataOffset = 22; // 帧头偏移量
int nCurrDataLength = 0; // 数据字段长度
bool bParseCont = true; // 是否继续对输入文件进行解析
int nFileEnd = 0; // 输入文件的长度
3.计算数据段的长度：
nCurrDataLength =
bParseCont ? // 是否到达文件末尾
(file.tellg() - 8 - 1 - nCurrDataOffset) : // 没到文件末尾：下一帧头位置- 前导码和定界符长度- CRC校验码长度- 数据字段起始位置
(file.tellg() - 1 - nCurrDataOffset); // 已到达文件末尾：文件末尾位置- CRC校验码长度- 数据字段起始位置
4.主函数的设计：
void main(int argc, char* argv[])
{
// 检测命令行参数的正确性
if (argc != 2)
{
cout << "请以帧封装包文件为参数重新执行程序" << endl;
exit(0);
}
// 检测输入文件是否存在，并可以按所需的权限和方式打开
ifstream file(argv[1], ios::in|ios::binary|ios::nocreate);
if (!file.is_open())
{
cout << "无法打开帧封装包文件，请检查文件是否存在并且未损坏" << endl;
exit(0);