以太网数据帧的构成

实验一分析以太网数据帧的构成实验项目性质：验证性计划学时：2学时一、实验目的掌握以太网帧的构成，了解各个字段的含义；掌握网络协议分析软件的基本使用方法；掌握常用网络管理命令的使用方法。

二、实验原理数据链路层将不可靠的物理层转变为一条无差错的链路，涉及的数据单位是帧(frame)，高层的协议数据被封装在以太网帧的数据字段发送。

使用网络协议分析软件可以捕获各种协议数据包，通过查看这些协议数据包中数据链路帧的各字段可以分析网络协议的内部机制。

三、实验设备计算机及以太网环境。

四、实验内容与步骤1.打开网络协议分析软件（Ethereal）Ethereal是一款免费的网络协议分析程序，支持Unix、Windows。

借助这个程序，我们既可以直接从网络上抓取数据进行分析，也可以对由其他嗅探器抓取后保存在硬盘上的数据进行分析。

目前，Ethereal 能够解析761种协议数据包，选择菜单命令“Help”→“Supported Protocol”子菜单项可以查看详细信息。

2.选择菜单命令“Capture”→“Interfaces…”子菜单项。

弹出“Ethereal: Capture Interfaces”对话框。

此对话框列出了本地计算机中存在的网络适配器。

单击“Details”按钮可以查看对应适配器的详细信息。

从上图中可以看出，本机可用适配器的IP地址为：10.0.1.94。

单击“Capture”按钮可以立即开始捕获网络数据包，单击“Prepare”按钮可以在经过详细设置后开始捕获网络数据包。

3.单击“Prepare”按钮，弹出“Ethereal: Capture Options”对话框。

此对话框列出了当前可用适配器、本地计算机IP地址、数据捕获缓冲区大小、是否采用混杂模式、捕获数据包最大长度限制、数据捕获过滤规则等配制参数。

4.单击“Start”按钮，网络数据包捕获开始，同时弹出“Ethereal: Capture from ……”对话框。

以太网帧类型2009年12月17日星期四下午 1:52以太网帧格式目前，有四种不同格式的以太网帧在使用，它们分别是：●Ethernet II即DIX 2.0：Xerox与DEC、Intel在1982年制定的以太网标准帧格式。

Cisco名称为：ARPA。

●Ethernet 802.3 raw：Novell在1983年公布的专用以太网标准帧格式。

Cisco名称为：Novell-Ether。

●Ethernet 802.3 SAP：IEEE在1985年公布的Ethernet 802.3的SAP版本以太网帧格式。

Cisco名称为：SAP。

●Ethernet 802.3 SNAP：IEEE在1985年公布的Ethernet 802.3的SNAP版本以太网帧格式。

Cisco名称为：SNAP。

在每种格式的以太网帧的开始处都有64比特（8字节）的前导字符，如图3所示。

其中，前7个字节称为前同步码（Preamble），内容是16进制数0xAA，最后1字节为帧起始标志符0xAB，它标识着以太网帧的开始。

前导字符的作用是使接收节点进行同步并做好接收数据帧的准备。

图3 以太网帧前导字符除此之外，不同格式的以太网帧的各字段定义都不相同，彼此也不兼容。

3.1 Ethernet II帧格式如图4所示，是Ethernet II类型以太网帧格式。

图4 Ethernet II帧格式Ethernet II类型以太网帧的最小长度为64字节（6＋6＋2＋46＋4），最大长度为1518字节（6＋6＋2＋1500＋4）。

其中前12字节分别标识出发送数据帧的源节点MAC地址和接收数据帧的目标节点MAC地址。

接下来的2个字节标识出以太网帧所携带的上层数据类型，如16进制数0x0800代表IP协议数据，16进制数0x809B代表AppleTalk协议数据，16进制数0x8138代表Novell类型协议数据等。

在不定长的数据字段后是4个字节的帧校验序列（Frame Check Sequence，FCS），采用32位CRC循环冗余校验对从"目标MAC地址"字段到"数据"字段的数据进行校验。

列出ethernet v2标准的数据帧的5个字段Ethernet V2标准是以太网传输技术的第二个版本，它在网络通信中广泛应用。

Ethernet V2数据帧是实现数据传输的基本单位，具有特定的结构。

本文将介绍Ethernet V2数据帧的5个字段，并阐述它们的作用和意义。

1.目的地址（Destination MAC Address）：目的地址字段用于标识数据帧的接收方。

它位于数据帧的开头，长度为6字节。

发送方通过目的地址字段将数据帧发送到接收方。

接收方在接收到数据帧后，根据目的地址字段判断是否需要处理这个数据帧。

如果目的地址与接收方的MAC地址匹配，则接收方会处理这个数据帧；如果不匹配，则数据帧会被丢弃。

2.源地址（Source MAC Address）：源地址字段用于标识数据帧的发送方。

它位于数据帧的目的地址之后，长度也为6字节。

发送方通过源地址字段将自己的MAC地址附加到数据帧中，以便接收方能够识别发送方。

同时，源地址字段有助于实现数据帧的追踪和路由。

3.类型（Type）：类型字段用于指示数据帧中所携带的数据类型。

它位于源地址字段之后，长度为2字节。

类型字段的值表示数据帧中数据部分的字节顺序，常用的值为0x0806（IPV4）和0x0815（ARP）。

接收方根据类型字段值判断数据帧中携带的数据是否为己知类型，从而决定如何处理数据帧。

4.数据（Data）：数据字段是数据帧的核心部分，用于承载实际传输的数据。

数据字段的长度可变，根据数据类型和实际需求而定。

在数据传输过程中，发送方将数据加载到数据字段中，接收方收到数据帧后，根据数据字段中的数据进行处理。

数据字段长度的不固定性使得Ethernet V2标准具有较高的灵活性。

5.校验和（FCS）：校验和字段用于检测数据帧在传输过程中的错误。

它位于数据字段之后，长度为4字节。

发送方在发送数据帧前，根据数据帧的各个字段（不包括校验和字段）计算出一个校验和值，并将其附加到数据帧的末尾。

网络帧的概念网络帧是网络通信中的一个基本单位，用于在计算机网络中的不同节点之间进行数据的传输。

在数据链路层，信息被组织为一系列的数据帧，每个数据帧包含有用的数据以及与数据传输相关的控制信息。

网络帧的概念最早起源于以太网技术，但现在已经广泛应用于各种类型的计算机网络。

一个网络帧一般由帧头、数据区和帧尾三个部分组成。

帧头通常包含了一些控制信息，如源地址和目的地址，用于指示数据的发送者和接收者。

数据区是网络帧中实际携带的数据内容，可以是文本、图像、音频或其他形式的信息。

帧尾通常包含一些错误检验码，用于检测和纠正数据传输中的错误。

网络帧的作用是将数据从一个节点传输到另一个节点，保证数据的完整性和可靠性。

在数据链路层，数据被分成较小的数据帧以适应物理层的传输条件。

每个网络帧都被独立地进行传输，即使在传输过程中发生错误，也只会影响单个帧，而不会影响整个传输过程。

这种分帧传输的机制可以显著提高数据传输的效率和可靠性。

网络帧在数据通信中起到了至关重要的作用。

它们构成了网络中不同节点之间的桥梁，允许数据在节点之间流动，实现数据的交换和共享。

网络帧在局域网和广域网等各种网络环境中广泛应用，因为它们可以适应不同的网络传输条件和通信需求。

在以太网中，网络帧的最大长度是1500字节，这也是以太网帧的标准大小。

这个大小是根据以太网的传输速率和数据帧的传输效率来确定的。

较小的帧可以更快地传输，但会产生更多的开销，如帧头和帧尾的开销。

较大的帧可以减少开销，但传输时间更长，容易受到传输噪声的干扰。

网络帧的长度对网络性能有重要影响。

较短的帧可以提高网络的响应速度和传输效率，特别是在高负载情况下。

而较长的帧可以减少开销，特别是在传输大量数据时。

因此，在设计和配置网络时，需要根据具体的应用场景和网络条件来确定网络帧的长度，以获得最佳的性能和效果。

此外，网络帧还可以进行分组和重组，以适应不同的网络传输需求。

在分组时，数据被分割成多个较小的网络帧，以便在网络中进行传输。

以太网帧格式分析实验报告以太网帧格式分析实验报告一、实验目的本次实验旨在通过对以太网帧格式的分析，深入了解以太网的工作原理和数据传输过程，掌握以太网帧的基本结构和各个字段的含义，为今后的网络协议分析和网络编程打下坚实的基础。

二、实验原理以太网是一种局域网协议，采用广播方式进行数据传输。

在以太网中，数据传输的基本单位是帧。

以太网帧由一系列字段组成，包括前导码、帧起始定界符、目的MAC地址、源MAC地址、类型/长度、数据、帧校验序列等。

通过对这些字段的分析，可以了解以太网帧的传输过程和数据结构。

三、实验步骤1.搭建实验环境：在本次实验中，我们使用Wireshark软件捕获网络数据包，并对捕获到的以太网帧进行分析。

首先，我们需要将计算机连接到局域网中，并确保Wireshark软件已经正确安装和运行。

2.数据包捕获：打开Wireshark软件，选择正确的网络接口，开始捕获数据包。

在捕获过程中，我们可以设置过滤器，只捕获以太网帧。

3.数据分析：在捕获到数据包后，我们可以对以太网帧进行分析。

首先，我们可以查看以太网帧的基本信息，如源MAC地址、目的MAC地址、类型/长度等。

然后，我们可以深入了解各个字段的含义和作用。

4.数据统计：在数据分析的基础上，我们可以对捕获到的以太网帧进行统计和分析。

例如，我们可以统计不同类型以太网帧的数量和比例，分析网络流量的特点和规律。

5.实验总结：根据实验结果和分析，对以太网帧格式进行深入理解和掌握，总结实验经验和收获。

四、实验结果与分析在本次实验中，我们捕获了大量的以太网帧，并对这些帧进行了详细的分析。

以下是我们对实验结果的分析和总结：1.以太网帧的基本结构：以太网帧由前导码、帧起始定界符、目的MAC地址、源MAC地址、类型/长度、数据、帧校验序列等字段组成。

其中，前导码和帧起始定界符用于同步和标识帧的开始；目的MAC地址和源MAC地址分别表示接收方和发送方的MAC地址；类型/长度字段用于标识上层协议的类型或数据的长度；数据字段包含实际传输的数据；帧校验序列用于校验数据的正确性。

以太⽹数据帧（802.3）最⼤与最⼩长度以太⽹数据帧（802.3）最⼤与最⼩长度2017年03⽉20⽇ 19:40:01 Farmwang 阅读数：5370更多个⼈分类： TCP/IP以太⽹(IEEE 802.3)帧格式：1、前导码：7字节0x55,⼀串1、0间隔，⽤于信号同步2、帧起始定界符：1字节0xD5(10101011)，表⽰⼀帧开始3、DA(⽬的MAC)：6字节4、SA(源MAC)：6字节5、类型/长度：2字节，0～1500保留为长度域值，1536～65535保留为类型域值(0x0600～0xFFFF)6、数据：46～1500字节7、帧校验序列(FCS)：4字节，使⽤CRC计算从⽬的MAC到数据域这部分内容⽽得到的校验和。

据RFC894的说明，以太⽹封装IP数据包的最⼤长度是1500字节，也就是说以太⽹最⼤帧长应该是以太⽹⾸部加上1500，再加上7字节的前导同步码和1字节的帧开始定界符，具体就是：7字节前导同步吗＋1字节帧开始定界符＋6字节的⽬的MAC＋6字节的源MAC＋2字节的帧类型＋1500＋4字节的FCS。

按照上述，最⼤帧应该是1526字节，但是实际上我们抓包得到的最⼤帧是1514字节，为什么不是1526字节呢？原因是当数据帧到达⽹卡时，在物理层上⽹卡要先去掉前导同步码和帧开始定界符，然后对帧进⾏CRC检验，如果帧校验和错，就丢弃此帧。

如果校验和正确，就判断帧的⽬的硬件地址是否符合⾃⼰的接收条件（⽬的地址是⾃⼰的物理硬件地址、⼴播地址、可接收的多播硬件地址等），如果符合，就将帧交“设备驱动程序”做进⼀步处理。

这时我们的抓包软件才能抓到数据，因此，抓包软件抓到的是去掉前导同步码、帧开始分界符、FCS之外的数据，其最⼤值是6＋6＋2＋1500＝1514。

以太⽹规定，以太⽹帧数据域部分最⼩为46字节，也就是以太⽹帧最⼩是6＋6＋2＋46＋4＝64。

除去4个字节的FCS，因此，抓包时就是60字节。

以太⽹帧结构详解⽹络通信协议⼀般地，关注于逻辑数据关系的协议通常被称为上层协议，⽽关注于物理数据流的协议通常被称为低层协议。

IEEE802就是⼀套⽤来管理物理数据流在局域⽹中传输的标准，包括在局域⽹中传输物理数据的802.3以太⽹标准。

还有⼀些⽤来管理物理数据流在使⽤串⾏介质的⼴域⽹中传输的标准，如帧中继FR（FrameRelay），⾼级数据链路控制HDLC（High-LevelDataLinkControl），异步传输模式ATM（AsynchronousTransferMode）。

分层模型0OSI国际标准化组织ISO于1984年提出了OSIRM（OpenSystemInterconnectionReferenceModel，开放系统互连参考模型）。

OSI参考模型很快成为了计算机⽹络通信的基础模型。

OSI参考模型具有以下优点：简化了相关的⽹络操作；提供了不同⼚商之间的兼容性；促进了标准化⼯作；结构上进⾏了分层；易于学习和操作。

OSI参考模型各个层次的基本功能如下：物理层:在设备之间传输⽐特流，规定了电平、速度和电缆针脚。

数据链路层：将⽐特组合成字节，再将字节组合成帧，使⽤链路层地址（以太⽹使⽤MAC地址）来访问介质，并进⾏差错检测。

⽹络层：提供逻辑地址，供路由器确定路径。

传输层：提供⾯向连接或⾮⾯向连接的数据传递以及进⾏重传前的差错检测。

会话层：负责建⽴、管理和终⽌表⽰层实体之间的通信会话。

该层的通信由不同设备中的应⽤程序之间的服务请求和响应组成。

表⽰层：提供各种⽤于应⽤层数据的编码和转换功能，确保⼀个系统的应⽤层发送的数据能被另⼀个系统的应⽤层识别。

应⽤层：OSI参考模型中最靠近⽤户的⼀层，为应⽤程序提供⽹络服务。

分层模型-TCP/IPTCP/IP模型同样采⽤了分层结构，层与层相对独⽴但是相互之间也具备⾮常密切的协作关系。

TCP/IP模型将⽹络分为四层。

TCP/IP模型不关注底层物理介质，主要关注终端之间的逻辑数据流转发。

常见以太网帧结构详解以太网是一个常用的局域网技术，其数据传输是以帧的形式进行的。

以太网帧是以太网数据传输的基本单位，通过帧头、帧数据和帧尾等部分来描述有效载荷的数据。

以太网帧的结构如下：1. 帧前同步码（Preamble）：以太网帧的开始部分有7个字节的帧前同步码，其作用是为接收端提供定时的参考，帮助接收端进行帧同步。

2.帧起始界定符（SFD）：帧前同步码之后的1字节帧起始界定符为0x55，标志着以太网帧的开始。

3. 目标MAC地址（Destination MAC Address）：目标MAC地址占6个字节，表示帧的接收者的MAC地址。

4. 源MAC地址（Source MAC Address）：源MAC地址占6个字节，表示帧的发送者的MAC地址。

5. 长度/类型字段（Length/Type Field）：长度/类型字段占2个字节，当该字段的值小于等于1500时，表示以太网帧的长度；当该字段大于等于1536时，表示该字段定义了帧中的协议类型。

6. 帧数据（Data）：帧数据部分是以太网帧的有效载荷，其长度为46到1500字节，不包括帧头和帧尾。

7. 帧校验序列（Frame Check Sequence，FCS）：帧校验序列占4个字节，主要用于对帧进行错误检测，以保证数据的可靠性。

8. 帧尾（Frame Check Sequence，FCS）：帧尾占4个字节，用于标识以太网帧的结束。

以太网帧的长度为64到1518字节，其中有效载荷部分数据长度为46到1500字节，不同帧的长度可以根据网络需求进行调整。

在发送以太网帧时，发送方会在帧尾的后面添加额外的字节以保证整个帧的长度达到最低限制。

这些额外的字节即填充字节（Padding），用于使帧长达到最小限制的要求。

以上是以太网帧的常见结构，它描述了以太网帧的各个部分的作用和位置。

了解以太网帧的结构对于理解以太网的工作原理和网络通信非常重要。

实验三以太网MAC数据帧的构成【实验目的】1.掌握以太网的封装格式2.掌握MAC地址的作用3.掌握MAC广播地址的作用【实验学时】建议2学时【实验环境配置】采用网络结构一【实验原理】一、两种不同的MAC帧格式常用的以太网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。

目前MAC帧最常用的是以太网V2的格式。

下图画出了两种不同的MAC 帧格式。

二、MAC层的硬件地址1.在局域网中，硬件地址又称物理地址或MAC地址，它是数据帧在MAC层传输的一个非常重要的标识符。

2.网卡从网络上收到一个MAC 帧后，首先检查其MAC 地址，如果是发往本站的帧就收下；否则就将此帧丢弃。

这里“发往本站的帧”包括以下三种帧：●单播(unicast)帧（一对一），即一个站点发送给另一个站点的帧。

●广播(broadcast)帧（一对全体），即发送给所有站点的帧(全1地址)。

●多播(multicast)帧（一对多），即发送给一部分站点的帧。

【实验步骤】按照拓扑结构图连接网络，使用拓扑验证检查连接的正确性。

练习一：领略真实的MAC帧本练习将主机A和B作为一组，主机C和D作为一组，主机E和F作为一组。

现仅以主机A和B为例，说明实验步骤。

1.进入Packet Tracer仿真模式，设置事件过滤条件（提取ICMP协议）。

2.主机A ping主机B；在事件列表中查看捕获的数据包，分析MAC帧格式。

练习二：理解MAC地址的作用1.设置事件过滤条件（提取ICMP协议）。

2.主机A ping 主机C。

3.逐步观察数据包的传递过程，在捕获的数据中查看主机B、C、D、E、F是否收到源MAC地址为A的数据帧？如果收到分析该帧内容。

记录实验结果:练习三：理解MAC广播帧1.清除所有主机的MAC地址映射表（arp -d）。

2.设置事件过滤条件（提取ARP协议）。

3.主机A ping 主机C。

4.在捕获的数据中查看主机B、C、D、E、F是否收到源MAC地址为A的数据帧？如果收到分析该帧内容。