Ethernet帧结构解析程序.docx
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Ethernet帧结构解析程序
Ethernet帧的解析、封装和模拟发送说明文档
姓名：
***
学号：
**********
一、
背景知识
TCP/IP支持多种不同的链路层协议，这取决于网络所使用的硬件，如Ethernet，令牌环网，FDDI（FiberDistributedDataInterface，光纤分布式数据接口）等。
基于不同的硬件的网络使用不同形式的帧结构，Ethernet是当今应用最广泛的局域网技术。
EthernetV2.0的帧结构：
前导码
帧前定界符
目的地址DA
源地址SA
类型字段
数据字段
帧校验字段
7B
1B
6B
6B
2B
46~1500B
4B
1.前导码和帧前定界符。
字段前导码由56位（7B）的101010...1010比特序列组成，帧前定界符由一个8位的字节组成，其比特序列为10101011。
如果将前导码与帧前定界符一起看，那么在62位101010...1010比特序列之后出现11。
在这个11之后便是Ethernet帧的目的地址字段。
从Ethernet物理层角度看，接收电路从开始接收比特到进入稳定状态，需要一定的时间。
设计前62位1和0的交替比特序列的目的是保证接收电路在帧的目的地址到来之前到达正常状态。
接收端在收到最后两位11时，标志在他之后应该是帧的目的地址。
前导码与帧前定界符主要起到接收同步的作用，这8个字节接收后不需要保留，也不计入帧头长度。
2.目的地址和源地址。
目的地址与源地址分别表示帧的接收节点与发送节点的硬件地址。
硬件地址一般称作MAC地址，物理地址或Ethernet地址。
地址长度为6B（即48位）。
为了方便起见，通常使用十六进制数字书写。
Ethernet帧的目的地址可分为3种：
●单播地址（unicastaddress）：
目的地址的第一位为0表示单播地址。
目的地址是单播地址，则表示该帧只被与目的地址相同的节点所接收
●多播地址（multicastaddress）：
目的地址第一位为1表示多播地址。
目的地址是多播地址，则表示该帧被一组节点所接收。
●广播地址（broadcastaddress）：
目的地址全为1表示广播地址。
目的地址是广播地址，则表示该帧被所有所有节点接收。
3.类型字段
类型字段表示的是网络层使用的协议类型。
常见的协议类型：
0800表示网络层使用IP协议，0806表示网络层使用ARP协议，8137表示网络层使用NovellIPX协议，809b表示网络层使用AppleTalk协议。
4.数据字段
IEEE802.3协议规定数据的长度在46~1500B之间。
如果数据的长度少于46B，需要加填充字节，补充到46B。
填充字节是任意的，不计入长度字段中。
帧头部分长度为18B，包括6B的目的地址字段，6B的源地址字段，2B的类型字段和4B的帧校验和字段，而前导码与帧前界定符不计入帧头长度中，那么，Ehternet帧的最小长度为64B（46B+18B），最大长度为1518B（1500B+18B）。
设置最小帧长度的一个目的是使每个接收节点能够有足够的时间检测到冲突
5.帧校验字段
帧校验字段FCS采用32位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。
在接收端进行校验，如果发现错误，帧将被丢弃。
在本次作业中，为了简便起见，采用8位的CRC校验。
8位CRC校验的生成多项式为：
二、开发环境
平台：
WindowsXPSP3；
环境：
VisualStudio2005
语音：
C#
三、程序介绍
3.1运行方式
1.点桌面的“开始”菜单->“运行”->键入“cmd”->进入控制台界面；
2.进入可执行程序所在文件夹；
运行界面
3.从上图可见，本程序能执行三种命令
●帮助命令“EthernetFrame/h”
●解析命令“EthernetFrame/u数据文件名”
●封装命令“EthernetFrame/e数据文件名”
命令说明：
1、不区分大小写；2、数据文件名自行定义；3、执行封装命令时，若当前目录中已经存在同名文件，会被覆盖掉。
3.2程序流程图
1、主流程图
输入不合法
-e-u
/h
2、封装命令流程图
3、解析命令流程图
3.3核心代码分析
1、主流程
Frameframe=newFrame（）;//定义一个Ethernet帧
frame.FileName=args[1];
switch（args[0].ToUpper（））
{
case"-E":
//封装帧
frame.Package（）;
break;
case"-U":
//解析帧
frame.Analyse（）;
break;
default:
//其他命令，待扩展
break;}
命令ToUpper（）的目的是不区分命令的大小写。
2、封装帧
message=Console.ReadLine（）;//输入字段文字
byteMessage=Encoding.ASCII.GetBytes（message）;//将其转变为字节流
count=byteMessage.Length/1500+1;//被封装成多少个帧
//逐个封装并发送帧
for（intblockIndex=0;blockIndex{
this.length=帧长;
this.dataField=newbyte[this.length];//数据字段
for（intindex=0;index{//填充数据字段
this.dataField[index]=byteMessage[index+point];
}
this.fcs=CheckSum（）;//计算校验和
WriteFrame（）;//将帧写入文件
SendFrame（）;//发送封装后的帧
}
封装帧是将用户输入的文字转变为字节流，并封装成一个一个的帧并模拟发送，最后写入文件。
值得注意的是帧的长度应为46~1500B。
3、解析帧
index=0;
fileStream=newFileStream（this.fileName,FileMode.Open）;//读文件
binaryReader=newBinaryReader（fileStream）;//以二进制方式读文件
while（index{//找帧头
index=FindPreamble（binaryReader,index,fileStream.Length）;
if（（index+14）>fileStream.Length）
{
Console.WriteLine（"没有找到完整帧头，解析终止"）;
break;}
//从文件中读出目的地址、源地址、长度，并填充到相应字段
this.destAddress=binaryReader.ReadBytes（this.destAddress.Length）;
this.sourceAddress=binaryReader.ReadBytes（this.sourceAddress.Length）;
this.Length=（short）（binaryReader.ReadByte（）<<8）;
this.Length|=（short）binaryReader.ReadByte（）;
this.dataField=newbyte[dataLength];
this.dataField=binaryReader.ReadBytes（this.dataField.Length）;
this.fcs=binaryReader.ReadByte（）;
输出帧的相关信息}。
四、运行截图
1、封装并发送帧
2、解析帧
解析Input1
五、参考资料
[1]《计算机网络高级软件编程技术》，吴功宜董大凡王珺刘乾编著，清华大学出版社，第2章Ethernet帧结构解析程序
[2]《计算机网络程序设计》，吴功宜胡晓英张仁王宁编著，机械工业出版社，第三章帧封装
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