Ethernet幀結(jié)構(gòu)解析程序.doc

Ethernet幀的解析、封裝和模擬發(fā)送說(shuō)明文檔姓名：周建偉 學(xué)號(hào)：2120100402一、 背景知識(shí)TCP/IP支持多種不同的鏈路層協(xié)議，這取決于網(wǎng)絡(luò)所使用的硬件，如Ethernet，令牌環(huán)網(wǎng)，F(xiàn)DDI（Fiber Distributed Data Interface，光纖分布式數(shù)據(jù)接口）等?；诓煌挠布木W(wǎng)絡(luò)使用不同形式的幀結(jié)構(gòu)，Ethernet是當(dāng)今應(yīng)用最廣泛的局域網(wǎng)技術(shù)。Ethernet V2.0的幀結(jié)構(gòu)：前導(dǎo)碼幀前定界符目的地址DA源地址SA類型字段數(shù)據(jù)字段幀校驗(yàn)字段7B1B6B6B2B461500B4B1. 前導(dǎo)碼和幀前定界符。字段前導(dǎo)碼由56位（7B）的101010.1010比特序列組成，幀前定界符由一個(gè)8位的字節(jié)組成，其比特序列為10101011。 如果將前導(dǎo)碼與幀前定界符一起看，那么在62位101010.1010比特序列之后出現(xiàn)11。在這個(gè)11之后便是Ethernet幀的目的地址字段。從Ethernet物理層角 度看，接收電路從開始接收比特到進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，需要一定的時(shí)間。設(shè)計(jì)前62位1和0的交替比特序列的目的是保證接收電路在幀的目的地址到來(lái)之前到達(dá)正常狀 態(tài)。接收端在收到最后兩位11時(shí)，標(biāo)志在他之后應(yīng)該是幀的目的地址。前導(dǎo)碼與幀前定界符主要起到接收同步的作用，這8個(gè)字節(jié)接收后不需要保留，也不計(jì)入幀 頭長(zhǎng)度。2. 目的地址和源地址。目的地址與源地址分別表示幀的接收節(jié)點(diǎn)與發(fā)送節(jié)點(diǎn)的硬件地址。硬件地址一般稱作MAC地址，物理地址或Ethernet地址。地址長(zhǎng)度為6B（即48位）。為了方便起見，通常使用十六進(jìn)制數(shù)字書寫。 Ethernet幀的目的地址可分為3種：l 單播地址（unicast address）：目的地址的第一位為0表示單播地址。目的地址是單播地址，則表示該幀只被與目的地址相同的節(jié)點(diǎn)所接收l(shuí) 多播地址（multicast address）：目的地址第一位為1表示多播地址。目的地址是多播地址，則表示該幀被一組節(jié)點(diǎn)所接收。l 廣播地址（broadcast address）：目的地址全為1表示廣播地址。目的地址是廣播地址，則表示該幀被所有所有節(jié)點(diǎn)接收。3. 類型字段類型字段表示的是網(wǎng)絡(luò)層使用的協(xié)議類型。常見的協(xié)議類型：0800表示網(wǎng)絡(luò)層使用IP協(xié)議，0806表示網(wǎng)絡(luò)層使用ARP協(xié)議，8137表示網(wǎng)絡(luò)層使用Novell IPX協(xié)議，809b表示網(wǎng)絡(luò)層使用Apple Talk協(xié)議。4. 數(shù)據(jù)字段IEEE 802.3協(xié)議規(guī)定數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度在461500B之間。如果數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度少于46B，需要加填充字節(jié)，補(bǔ)充到46B。填充字節(jié)是任意的，不計(jì)入長(zhǎng)度字段中。 幀頭部分長(zhǎng)度為18B，包括6B的目的地址字段，6B的源地址字段，2B的類型字段和4B的幀校驗(yàn)和字段，而前導(dǎo)碼與幀前界定符不計(jì)入幀頭長(zhǎng)度中，那 么，Ehternet幀的最小長(zhǎng)度為64B（46B+18B），最大長(zhǎng)度為1518B（1500B+18B）。設(shè)置最小幀長(zhǎng)度的一個(gè)目的是使每個(gè)接收節(jié)點(diǎn) 能夠有足夠的時(shí)間檢測(cè)到?jīng)_突5. 幀校驗(yàn)字段幀校驗(yàn)字段FCS采用32位CRC校驗(yàn)。校驗(yàn)的范圍包括目的地址字段、源地址字段、長(zhǎng)度字段、LLC數(shù)據(jù)字段。在接收端進(jìn)行校驗(yàn)，如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，幀將被丟棄。在本次作業(yè)中，為了簡(jiǎn)便起見，采用8位的CRC校驗(yàn)。8位CRC校驗(yàn)的生成多項(xiàng)式為：二、 開發(fā)環(huán)境平臺(tái)：Windows XP SP3；環(huán)境：Visual Studio 2005語(yǔ)音：C#三、 程序介紹3.1 運(yùn)行方式1. 點(diǎn)桌面的“開始”菜單-“運(yùn)行”-鍵入“cmd”-進(jìn)入控制臺(tái)界面；2. 進(jìn)入可執(zhí)行程序所在文件夾；運(yùn)行界面3. 從上圖可見，本程序能執(zhí)行三種命令l 幫助命令“EthernetFrame /h”l 解析命令“EthernetFrame /u 數(shù)據(jù)文件名”l 封裝命令 “EthernetFrame /e 數(shù)據(jù)文件名”命令說(shuō)明：1、不區(qū)分大小寫；2、數(shù)據(jù)文件名自行定義；3、執(zhí)行封裝命令時(shí)，若當(dāng)前目錄中已經(jīng)存在同名文件，會(huì)被覆蓋掉。3.2 程序流程圖1、主流程圖解析命令/h -u -e用戶鍵入命令 輸入不合法處理封裝命令-e-u處理解析命令/h處理幫助命令2、 封裝命令流程圖用戶輸入一段文字將文字轉(zhuǎn)變?yōu)樽止?jié)流最多1500字節(jié)填充到數(shù)據(jù)字段，不足46字節(jié)的填充0校驗(yàn)CRC發(fā)送幀將幀寫入文件發(fā)送完成？3、 解析命令流程圖讀二進(jìn)制文件尋找?guī)^找到？封裝幀顯示幀3.3 核心代碼分析1、主流程Frame frame = new Frame();/定義一個(gè)Ethernet幀 frame.FileName = args1; switch (args0.ToUpper() case -E:/封裝幀 frame.Package(); break; case -U:/解析幀 frame.Analyse(); break; default: /其他命令，待擴(kuò)展 break;命令ToUpper（）的目的是不區(qū)分命令的大小寫。2、封裝幀message = Console.ReadLine();/輸入字段文字 byteMessage = Encoding.ASCII.GetBytes(message);/將其轉(zhuǎn)變?yōu)樽止?jié)流 count = byteMessage.Length / 1500 + 1;/被封裝成多少個(gè)幀/逐個(gè)封裝并發(fā)送幀for (int blockIndex = 0; blockIndex count; blockIndex+ ) this.length = 幀長(zhǎng); this.dataField = new bytethis.length;/數(shù)據(jù)字段 for (int index = 0; index dataLength; index+ ) /填充數(shù)據(jù)字段 this.dataFieldindex = byteMessageindex + point; this.fcs = CheckSum();/計(jì)算校驗(yàn)和 WriteFrame();/將幀寫入文件 SendFrame(); /發(fā)送封裝后的幀 封裝幀是將用戶輸入的文字轉(zhuǎn)變?yōu)樽止?jié)流，并封裝成一個(gè)一個(gè)的幀并模擬發(fā)送，最后寫入文件。值得注意的是幀的長(zhǎng)度應(yīng)為461500B。3、解析幀index = 0; fileStream = new FileStream(this.fileName, FileMode.Open);/讀文件 binaryReader = new BinaryReader(fileStream);/以二進(jìn)制方式讀文件 while (index fileStream.Length) Console.WriteLine(沒有找到完整幀頭，解析終止); break;/從文件中讀出目的地址、源地址、長(zhǎng)度，并填充到相應(yīng)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 = new bytedataLength; this.dataField = binaryReader.ReadBytes(this.dataField.Length); this.fcs = binaryRea