數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)三協(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)絡(luò)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In ternet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 ）的協(xié)議、令牌環(huán)網(wǎng)（TokenRing ）的協(xié)議、分組交換網(wǎng)的 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(duì)以太網(wǎng)鏈路 層的幀格式進(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 sniffer 的使用；（2）熟悉以太網(wǎng)鏈路層幀格式構(gòu)成；二、實(shí)

2、驗(yàn)要求能運(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(duì) 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是一種基帶總線局域網(wǎng)，最初是由美國施樂（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。198

3、1年，施樂公司、數(shù)字設(shè)備公司（Digital ）和英特爾（In tel ）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(gè)局域網(wǎng)產(chǎn)品的規(guī)范。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)后來成為IEEE 標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。在 中使用 1 堅(jiān)持的 CSMA/CtX Carrier Sense Multiple Access with CollisionDetection ）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 標(biāo)準(zhǔn)，另一種是 DIX Ethernet V2 標(biāo)準(zhǔn)。6B2B j.''< SS2BMB 1500B4B源地址FCS802.3同域網(wǎng)MA

4、C幀!2B 乩（5B2B1500B鋁R的地址源地址協(xié)該莢型TCSLLCEthernetVJ MACLLC T1/物理L：圖1 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(gè)字段組成。MAC幀的前兩個(gè)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 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對(duì)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(gè)字段（2字節(jié)）。在 標(biāo)準(zhǔn)中，這個(gè)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(gè)字

5、段是類型字段， 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(gè)字段是一個(gè)長度為 4字節(jié)的幀校驗(yàn)序列 FCS它對(duì)前四個(gè)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(gè)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，接收方一旦接收到兩個(gè)連續(xù)的1后，就知道后面的信息就是 MAC幀了。需要注意的是前同步碼、起始定界

6、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。本節(jié)實(shí)驗(yàn)中重點(diǎn)分析 Ethernet V2 MAC 幀格式，幀不作具體討論。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1)步驟1：在本機(jī)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，通過菜單的 Capture->define filter->Advaneed下的 IP ->ICMP 選項(xiàng)，進(jìn)行設(shè)置。步驟2：在Dos環(huán)境下，輸入命令“Ping本網(wǎng)一個(gè)IP地址”，單擊“確定”按鈕；步驟3:停止截獲報(bào)文：將結(jié)果保存為學(xué)號(hào)-MAC并對(duì)截獲的報(bào)文進(jìn)行分析：1) 列出截獲的報(bào)文中的協(xié)議

7、類型，觀察這些協(xié)議之間的關(guān)系。在Sniffer中的協(xié)議分析是倒向的樹形結(jié)構(gòu)。依次是鏈路層，網(wǎng)絡(luò)層，傳輸層和應(yīng)用層。所以數(shù)據(jù)鏈路層中顯示的是 Ethertype=0800 ( IP)，可知網(wǎng)絡(luò)層使用的是 IP協(xié)議。 網(wǎng)絡(luò)層中還有ICMP協(xié)議，將在執(zhí)行過程中的出錯(cuò)報(bào)告， 報(bào)文分組封裝成IP分組，再回送給 數(shù)據(jù)鏈路層。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(gè)Ethernet V2 幀，查看這 個(gè)幀

8、由幾部分組成，缺少了哪幾部分為什么一個(gè)Ethernet V2 幀由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 46-1500字節(jié)的數(shù)據(jù)字段四個(gè)部分組成，少了 7字節(jié)的前導(dǎo)符、1字節(jié)的幀首定界和 4字節(jié) 的幀尾校驗(yàn)字段。這是因?yàn)镾niffer的設(shè)計(jì)原理，能捕捉數(shù)據(jù)鏈路層上的包，是已經(jīng)校驗(yàn)正 確的，就不再顯示幀尾的 4字節(jié)的FCS校驗(yàn)。(2)在本機(jī)運(yùn)行 Sn iffer 軟件，并通過菜單的Capture->defi ne filter->Adva need下的IP ->TCP->HTTP選項(xiàng)，設(shè)置如下圖，設(shè)置完成后，啟動(dòng)Sniffer ，然后打開IE瀏覽

9、器通過登錄任一個(gè)外網(wǎng)網(wǎng)址，找到http協(xié)議的整個(gè)流程并進(jìn)行分析， 查看主窗口中數(shù)據(jù)報(bào)文列表窗口和協(xié)議窗口信息，以一個(gè)發(fā)送的報(bào)文為例，填寫下表：表1報(bào)文分析此報(bào)文的基本信息（數(shù)據(jù)報(bào)文列表窗口中的In formatio n項(xiàng)的內(nèi)容）Ethernet II協(xié)議中(DLCSource 字段值4437E6BBECB3Dest in ati on字段值5439DFCDC632IP協(xié)議中Source字段值字段值協(xié)議中Source字段值3425Dest in ati on字段值80(WWW/WWW_HTTP/HTT應(yīng)用層協(xié)議協(xié)議名稱HTTP協(xié)議（3）在本機(jī)運(yùn)行 Sn iffer 軟件，并通過菜單的Captur

10、e->defi ne filter->Adva need下的IP->UDP->DNS,選項(xiàng)設(shè)置如下圖，設(shè)置完成后，在 Dos環(huán)境下運(yùn)行：ipconfig /flushdns （清除本機(jī) DNS緩存），然后啟動(dòng)Sniffer ，然后打開IE瀏覽器通過登錄任一個(gè)外網(wǎng)網(wǎng)址，找到DNS協(xié)議的整個(gè)流程并進(jìn)行分析，查看主窗口中數(shù)據(jù)報(bào)文列表窗口和協(xié)議窗口信息，以一個(gè)接收的報(bào)文為例，填寫下 表:表2報(bào)文分析此報(bào)文的基本信息（數(shù)據(jù)報(bào)文列表窗口中的In formatio n項(xiàng)的內(nèi)容）Ethernet II協(xié)議中（DLC）Source 字段值Station 4437E6BBECD3Dest in ati on字段值Station 5439DFCDC632IP協(xié)議中Source字段值字段值協(xié)議中Source字段值3767Dest in ati on字段值53應(yīng)用層協(xié)議協(xié)議名稱DNS五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)1、數(shù)據(jù)鏈路層將 CRC放在尾部，而不是頭部為什么CRC是在發(fā)送期間進(jìn)行計(jì)算的。一旦把最后一位數(shù)據(jù)送上外出線路，就立即把CRC編碼附加在輸出流的后面發(fā)出。如果把CRC放在幀的頭部，那么就要在發(fā)送之前把整個(gè)幀先檢查 一遍來計(jì)算CRC這樣每個(gè)字節(jié)5都要處理兩遍，第一遍是為了計(jì)算