實(shí)驗(yàn)一 協(xié)議分析軟件使用及數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議分析

1、實(shí)驗(yàn)一 協(xié)議分析軟件使用及數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康腡CP/IP 協(xié)議棧分為四層，從下往上依次為網(wǎng)絡(luò)接口層、網(wǎng)際層、傳輸層和應(yīng)用層，而網(wǎng)絡(luò)接口層沒有專門的協(xié)議，而是使用連接在 Internet 網(wǎng)上的各通信子網(wǎng)本身所固有的協(xié)議。如以太網(wǎng) （Ethernet）的802.3 協(xié)議、令牌環(huán)網(wǎng) （TokenRing）的802.5 協(xié)議、分組交換網(wǎng)的X.25 協(xié)議等。 目前Ethernet 網(wǎng)得到了廣泛的應(yīng)用，它幾乎成為局域網(wǎng)代名詞。因此，對以太網(wǎng)鏈路層的幀格式和 802.1Q 幀格式進(jìn)行分析驗(yàn)證，使學(xué)生初步了解TCP/IP 鏈路層的主要協(xié)議以及這些協(xié)議的主要用途和幀結(jié)構(gòu)。（1）掌握協(xié)議分析軟件sn

2、iffer的使用；（2）熟悉以太網(wǎng)鏈路層幀格式構(gòu)成；二、實(shí)驗(yàn)要求（1）能進(jìn)行簡單網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置并組網(wǎng)；（2）能運(yùn)用sniffer工具進(jìn)行以太網(wǎng)鏈路層幀格式協(xié)議分析。三、實(shí)驗(yàn)原理以太網(wǎng)簡介IEEE 802 參考模型把數(shù)據(jù)鏈路層分為邏輯鏈路控制子層 （LLC，Logical Link Control）和介質(zhì)訪問控制子層 （MAC，Media Access Control）。與各種傳輸介質(zhì)有關(guān)的控制問題都放在MAC 層中，而與傳輸介質(zhì)無關(guān)的問題都放在LLC 層。因此，局域網(wǎng)對LLC 子層是透明的，只有具體到MAC 子層才能發(fā)現(xiàn)所連接的是什么標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)。IEEE 802.3 是一種基帶總線局域網(wǎng)，最初

3、是由美國施樂 （Xerox ）于1975 年研制成功的，并以曾經(jīng)在歷史上表示傳播電磁波的以太 （Ether）來命名。1981 年，施樂公司、數(shù)字設(shè)備公司（Digital）和英特爾（Intel）聯(lián)合提出了以太網(wǎng)的規(guī)約。1982 年修改為第二版，即DIX Ethernet V2，成為世界上第一個局域網(wǎng)產(chǎn)品的規(guī)范。這個標(biāo)準(zhǔn)后來成為IEEE 802.3 標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。 在 802.3 中使用1 堅(jiān)持的CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection ）協(xié)議?，F(xiàn)在流行的以太網(wǎng)的MAC 子層的幀結(jié)構(gòu)有兩種標(biāo)準(zhǔn)，一種是802.3 標(biāo)準(zhǔn)

4、，另一種是DIX Ethernet V2 標(biāo)準(zhǔn)。 圖1 802.3 和Ethernet V2 MAC 幀結(jié)構(gòu)圖1 畫出了兩種標(biāo)準(zhǔn)的MAC 幀結(jié)構(gòu)。它們都是由五個字段組成。MAC 幀的前兩個 字段分別是目的地址字段和源地址字段，長度是2 或6 字節(jié)。但在IEEE 802.3 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對10Mb/s 的基帶以太網(wǎng)則使用6 字節(jié)的地址字段。兩種標(biāo)準(zhǔn)的主要區(qū)別在于第三個字段 （2 字節(jié)）。在 802.3 標(biāo)準(zhǔn)中，這個字段是長度字段，它指后面的數(shù)據(jù)字段的字節(jié)數(shù)，數(shù)據(jù)字段就是 LLC 子層交下來的 LLC幀，其最小長度 46字節(jié)，最大長度 1500 字節(jié)。在Ethernet V2 標(biāo)準(zhǔn)中，這個字段是類型字

5、段，它指出LLC 層使用的協(xié)議類型。由于數(shù)據(jù)字段的最大長度為1500 字節(jié)，因此，以太網(wǎng)V2 標(biāo)準(zhǔn)中將各種協(xié)議的代碼規(guī)定為大于 1500 的數(shù)值，這樣就不至于發(fā)生誤解，并借此實(shí)現(xiàn)兼容。最后一個字段是一個長度為4 字節(jié)的幀校驗(yàn)序列FCS，它對前四個字段進(jìn)行循環(huán)冗余 （CRC）校驗(yàn)。 為了使發(fā)送方和接收方同步，MAC 幀在總線上傳輸時(shí)還需要增加7 個字節(jié)的前同步碼 字段和 1 字節(jié)的起始定界符 （它們是由硬件生成的），其中前同步碼是 1 和0 的交替序列，供接收方進(jìn)行比特同步之用；緊跟在前同步碼之后的起始定界符為10101011，接收方一旦接收到兩個連續(xù)的 1 后，就知道后面的信息就是MAC 幀了

6、。需要注意的是前同步碼、起始定界符和MAC 幀中的FCS 字段在網(wǎng)卡接收MAC 幀時(shí)已經(jīng)被取消，因此，在截獲的數(shù)據(jù)報(bào)中看不到這些字段。 注意：由于802.3 標(biāo)準(zhǔn)在MAC 幀中封裝802.2 幀，相比Ethernet V2 增加了 8 個字節(jié)的開銷，而且實(shí)踐表明，這樣做過于繁瑣，使得其在實(shí)際中很少得到使用。因此，本節(jié)實(shí)驗(yàn)中重點(diǎn)分析Ethernet V2 MAC 幀格式，802.3MAC 幀不作具體討論。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)設(shè)備和連接圖如圖2 所示，一臺銳捷S2126G 交換機(jī)連接了2 臺PC 機(jī)，分別命 名為PC1、PC2，交換機(jī)命名為Switch。 圖2 Ethernet 鏈路層幀結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)連接圖

7、每四名同學(xué)為一組，其中每兩人一小組，每小組各自獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)步驟如下：步驟1：按照如圖2所示連接好設(shè)備，配置PC1 和PC2 的IP 地址；（編者注：實(shí)驗(yàn)室中任何一臺PC都可以作為模型中的PC1或PC2。） 步驟2：在：PC1 和PC2 上運(yùn)行sniffer 截獲報(bào)文，為了只截獲和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有關(guān)的報(bào)文，將Ethereal 的Captrue Filter 設(shè)置為 “No Broadcast and no Multicast ”； 步驟3：在： PC1 的“運(yùn)行”對話框中輸入命令 “Ping 172.16.1.102”，單擊 “確定”按鈕； 步驟4：停止截獲報(bào)文：將結(jié)果保存為MAC-學(xué)號，并對截

8、獲的報(bào)文進(jìn)行分析： 1）列出截獲的報(bào)文中的協(xié)議類型，觀察這些協(xié)議之間的關(guān)系。 _ _ _ _ 2）在網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)中，EthernetV2 規(guī)定以太網(wǎng)的MAC 層的報(bào)文格式分為7 字節(jié)的前導(dǎo)符、1 字節(jié)的幀首定界、6 字節(jié)的目的 MAC 地址、6 字節(jié)的源 MAC 地址、2 字節(jié)的類型、 461500 字節(jié)的數(shù)據(jù)字段和4 字節(jié)的幀尾校驗(yàn)字段。分析一個Ethernet V2 幀，查看這個幀由幾部分組成，缺少了哪幾部分？為什么？ _ _ _ _ 步驟 5：在： PC1 和 PC2 上運(yùn)行 Ethereal 截獲報(bào)文，然后進(jìn)入PC1 的Windows 命令行窗口，執(zhí)行如下命令： net send 172.16.1.102 Hello 這是PC1 向PC2 發(fā)送消息的命令，等到PC2 顯示器上顯示收到消息后，終止截獲報(bào)文。注意PC1 和PC2 的信使服務(wù)應(yīng)啟動。找到發(fā)送消息的報(bào)文并進(jìn)行分析，查看主窗口中數(shù)據(jù)報(bào)文列表窗口和協(xié)議樹窗口信息，填寫下表： 表1 報(bào)文分析此報(bào)文類型此報(bào)文的基本信息（數(shù)據(jù)報(bào)文列表窗口中的Information 項(xiàng)的內(nèi)容）Ethernet II 協(xié)議樹中 Source 字段值Destin