以太网帧的封装与成帧设计

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1、*******************实践教学*******************兰州理工大学计算机与通信学院2015年秋季学期计算机通信课程设计题目：以太网帧的封装与成帧设计专业班级：姓名：学号：指导教师：王慧琴成绩：摘要从二十世纪八十年代开始,以太网就成为最普遍采用的网络技术,它统治着世界各地的局域网和企业骨干网，并且正在向局域网发起攻击。随着万兆以太网标准的提出，以太网为征服广域网、存储和宽带领域中的新领地做好了准备。以太网帧的封装和成帧是以太网快速迅猛发展的基础。本课题根据帧的具体结构，将帧结构中目的地址源地址等与数据一起进行封装并解析，构造一个具体的Ethern

2、et帧,通过实现帧的封装和成帧，来了解网络通信协议的基本工作原理，掌握基本思路和方法。关键词：以太网帧；封装；成帧；库函数目录前言1一、基本原理21、以太网的工作原理22、以太网帧格式的发展43、IEEE802.3帧结构44、错检测6二、需求分析7三、系统设计与分析81、系统分析82、系统设计11以太网帧的封装12以太网帧的解析13四、系统结果15五、心得体会16六、参考文献17七、附录18前言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。在T

3、CP/IP世界中，以太网IP数据报文的封装在RFC894中定义。1976年，梅特卡夫和他的助手DavidBoggs发表了一篇名为《以太网：局域计算机网络的分布式包交换技术》的文章。1977年底，梅特卡夫和他的合作者获得了“具有冲突检测的多点数据通信系统”的专利。多点传输系统被称为CSMA/CD（带冲突检测的载波侦听多路访问），从此标志以太网的诞生。34一、基本原理以太网的帧是数据链路层的封装，网络层的数据包被加上帧头和帧尾成为可以被数据链路层识别的数据帧（成帧）。虽然帧头和帧尾所用的字节数是固定不变的，但依被封装的数据包大小的不同，以太网的长度也在变化，其范围是64～151

4、8字节（不算8字节的前导字）。2013年，以太网行业迎来了以太网40岁生日以及以太网标准诞生30年。以太网的速度进展一直是可预测的——以10倍的增量从最初的10Mb/s到100Mb/s，到1Gb/s，再到10Gb/s，这几乎无可争议。不过，40GbE和100GbE的同时推出有效终结了这一传统。40GbE和100GbE的发展基于一个根本假设，即：计算与网络带宽的增长率存在相当大的差异，因此两种速度具有同时存在的必要性。在计算领域，带宽能力每24个月翻一倍，而网络应用程序则每18个月翻一倍。网络这种可预测的增长率后来同样被IEEE802.3以太网带宽评估特别小组确认。据其预测，

5、平均下来，到2015年，网络必须支持TB每秒的能力，到2020年，必须支持10TB每秒的能力。因此，当我们庆祝以太网40岁生日的活动进入尾声时，显然会得出结论，以太网将继续向前演进，尤其是在速度提升方面。这一判断提出了许多需要思考的问题，整个行业仍需要注重达成共识，以此推进以太网向前发展。以太网采用广播机制，所有与网络连接的工作站都可以看到网络上传递的数据。通过查看包含在帧中的目标地址，确定是否进行接收或放弃。如果证明数据确实是发给自己的，工作站将会接收数据并传递给高层协议进行处理。1、以太网的工作原理以太网采用CSMA/CD（CarrierSenseMultipleAcc

6、ess/CollisionDetection）媒体访问机制，任何工作站都可以在任何时间访问网络。CSMA/CD的工作原理如下：（1）载波监听（先听后发）34使用CSMA/CD协议时，总线上各个节点都在监听总线，即检测总线上是否有别的节点发送数据。如果发现总线是空闲的，既没有检测到有信号正在传送，即可立即发送数据；如果监听到总线忙，即检测到总线上有数据正在传送，这时节点要持续等待直到监听到总线空闲时才能将数据发送出去，或等待一个随机时间，再从新监听总线，一直到宗贤空现在发送数据。载波监听也称作先听后发。（2）冲突检测当两个或两个以上的节点同时监听到总线空闲，开始发送数据时，就

7、会发生碰撞冲突；传输延迟可能会使第一个节点发送的数据还没有到达目标节点时，另一个要发送的数据的节点就已经监听到总线空闲，并开始发送数据，这也会带至冲突的产生。当两个帧发生冲突时，两个传输的帧就会被破坏，被损坏帧继续传输毫无意义，而且信道无法被其他站点使用，对于有限的信道来讲，这是很大的浪费。如果每个发送节点边发送边监听，并在监听到冲突之后立即停止发送，就可以提高信道的利用率。当节点检测到纵向上发生冲突时，就立即取消传输数据，随后发送一个短的干扰信，一较强冲突信号，告诉网络上的所有的节点，总线已经发生了冲突。在阻塞信