实验六以太网帧的封装.docx
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实验六以太网帧的封装
实验六以太网帧的封装(1.5学时)
实验目的:
1.了解模拟软件PacketTracer的报文跟踪操作。
2.观察以太网帧的封装格式。
3.对比单播以太网帧和广播以太网帧的目标MAC地址。
实验原理:
以太网是一种基带总线局域网,拓扑结构主要采用总线型或星形拓扑。
以太网用CSMA/CD协议作为媒体控制协议解决冲突问题。
CSMA/CD协议的基本原理是:
站点发送数据前先监听信道,信道空闲时发送数据,在发送数据过程中持续监听信道,如果监听到冲突信号即停止发送数据,同时发送强化冲突信号,以使网络中正在发送数据的其他站点能够监听到冲突。
以太网帧格式为:
在以太网中,使用MAC地址标识站点。
MAC地址固化在适配器的ROM中,在以太网中唯一标识一个站点。
以太网帧中的源MAC地址和目标MAC地址标识该数据帧的发送方和接收方。
以太网中的站点接收到数据帧后,对数据帧中的目标MAC地址进行检查,如果该帧是发往本站的则接收并处理数据帧,如果该帧不是发往本站的则丢弃此帧不做任何处理。
以太网中目标MAC地址有三种类型:
(1)单播地址:
拥有单播地址的数据帧发送给唯一一个站点,该站点的MAC地址与帧中的目标MAC地址相同。
(2)多播地址:
拥有多播地址的帧将发送给网络中由组播地址指定的一组站点。
(3)广播地址:
拥有广播地址的帧将发送给网络中所有的站点。
实验步骤:
1.实验拓扑图:
4台PC通过一台交换机组成一个简单的以太网,如下图所示。
2.捕获数据包
PacketTracer提供RealtimeMode(实时模式)和SimulationMode(模式)两种操作模式。
可以通过单击拓扑工作区右下角的两个图标进行模式切换,如下图所示。
在实时模式下,网络行为和真实设备一样,对所有的网络行为即时响应。
例如,在PC中发送ping命令后,根据网络当前的连通性即时返回往返时间或者超时等信息。
实时模式一般用于网络测试。
模拟模式下,软件可以动画形式形象地演示数据包在网络中传输的过程,用户可以对网络传输的数据包进行捕获,对捕获的数据包进行协议分析。
当选择模拟模式后,在拓扑工作区右端将出现模拟面板,显示用户可在模拟模式操作的按钮、工具以及事件列表等信息。
如下图所示。
EventList(事件列表):
显示模拟模式下捕获的事件列表,每个事件表示一次数据包的封装或者传输。
正在处理的事件将在Vis列下出现眼睛图形,表示焦点事件。
ResetSimulation(重置模拟):
单击此按钮,将返回当前模拟过程的起始点。
Back(返回):
在模拟模式下使用AutoCapture/Play(自动捕获/播放)或Capture/Forward(捕获/前进)按钮捕获数据时,拓扑工作区中的拓扑图上将以动画形式显示该数据包发送的过程。
此时单击Back按钮,动画将返回动画演示的上一步,同时在事件列表中焦点事件也将设置为上一步对应的事件。
AutoCapture/Play(自动捕获/播放):
单击此按钮,数据传输模拟过程自动进行,直至此次数据传输结束。
同时自动捕获传输过程中生成的所有数据包,显示在事件列表中。
Capture/Forward(捕获/前进):
单击此按钮一次,拓扑工作区中数据包完成一次转发。
EventListFilters-VisibleEvents(事件列表过滤器-可见事件):
显示模拟过程中在拓扑工作区动画中出现的以及捕获的数据包的协议类型。
ShowAll(显示所有):
单击此按钮将在模拟过程中显示所有协议类型的数据包。
在测试网络或者进行协议分析时,往往需要向网络中添加数据包。
此时,除了可以使用ping、tracert等测试命令自动生成的数据包外,PacketTracer还提供了两种添加PDU的工具,即AddSimplePDU(添加简单PDU)和即AddComplexPDU(添加复杂PDU)。
AddSimplePDU(添加简单PDU)提供了测试网络连通性的简单功能,其本质是添加一个从源节点到目标节点的ping包,此操作方法比较简单。
选中拓扑工作区工具条上的AddSimplePDU(添加简单PDU)图标,将鼠标移动到拓扑工作区,单击源节点,然后移动鼠标至目标节点并单击,即完成了简单PDU的添加。
AddComplexPDU(添加复杂PDU)可以根据需要添加更为复杂的PDU。
用户可选择协议类型、源/目标IP地址、源/目标端口号、数据包大小、发送间隔等信息。
当我们需要添加复杂PDU时,选中拓扑工作区工具条上的AddComplexPDU(添加复杂PDU)图标,将鼠标移至拓扑工作区中准备发送数据的节点上并单击鼠标,将弹出CreateComplexPDU(创建复杂PDU)窗口,根据需要选择协议并输入相关参数,单击CreatePDU(创建PDU)按钮即可完成PDU的添加。
根据实验拓扑图,进入SimulationMode(模式)。
设置EventListFilters(事件列表过滤器)只显示ICMP事件。
如下图所示。
单击AddSimplePDU(添加简单PDU)按钮,在拓扑图中添加PC0向PC2发送的数据包。
单击AutoCapture/Play(自动捕获/播放)按钮,捕获数据包。
当PC2发送的响应包返回PC0后通信结束,再次单击AutoCapture/Play(自动捕获/播放)按钮,停止数据包的捕获。
3、查看协议数据包
在捕获数据包后,EventList(事件列表)区将显示捕获到的数据包。
选中要查看的数据包,并单击其Info项下对应的色块即可打开该数据包的PDUInformation(PDU信息)窗口。
如下图所示。
PDUInformation(PDU信息)窗口有三个选项卡:
OSIModel(OSI模型)、InboundPDUDetails(入站PDU详情)、OutboundPDUDetails(出站PDU详情)。
OSIModel(OSI模型)选项卡中,给出了各层PDU主要的封装参数,并在下方对各层的封装/解封过程进行了描述。
单击PreviousLayer(上一层)/NextLayer(下一层)可以切换OSI模型中各层的描述信息。
InboundPDUDetails(入站PDU详情)选项卡中,给出该设备输入端口各层协议的封装详情,通过查看这些信息,可以学习各协议原理和数据封装格式。
OutboundPDUDetails(出站PDU详情)选项卡中,给出该设备输出端口各层协议的封装详情。
在本实验中,选择事件列表中第二个数据包(即PC0到Switch0的数据包),单击其右端Info项中的色块,在弹出的窗口选择InboundPDUDetails选项卡,观察其中Ethernet(以太网)对应的封装格式。
重点观察第一个字段PREAMVBLE(前导码)的组成,DESTMAC(目标MAC地址)和SRCMAC(源MAC地址)的取值,并将其记录下来。
4、观察交换机是否会修改以太网帧各字段取值
选择事件列表中的第四个数据包(即Switch0到PC2的数据包),单击其右端Info项中的色块。
在弹出窗口中选择InboundPDUDetails选项卡,观察各字段取值,与步骤3中观察的各字段取值进行对比,并记录哪些字段取值发生了变化。
5、观察广播以太网帧的封装
单击PacketTracer模拟器窗口下方Delete(删除)按钮,删除上一任务产生的事件。
单击AddComplexPDU(添加复杂PDU)按钮,单击PC0,在弹出的对话框中设置参数:
DestinationIPAddress(目标IP地址)设置为255.255.255.255(这是一个广播地址,表示该数据包发送给源站点所在广播域内的所有站点);SourceIPAddress(源IP地址)设置为192.168.1.1(PC0的IP地址);SequenceNumber(序列号)设置为1;Size设置为0;OneShot的Time设置为1。
如下图所示。
然后单击该对话框下方的CreatePDU按钮,创建数据包。
单击AutoCapture/Play(自动捕获/播放)按钮,捕获数据包。
当不再产生新的数据包时,再次单击AutoCapture/Play(自动捕获/播放)按钮,停止数据包的捕获。
观察此过程中拓扑工作区动画演示的数据传输过程,该广播帧被交换机转发给哪些节点?
哪些节点收到该广播帧?
并在事件列表中选择PC0到Switch0的数据包,观察期以太网帧的封装,并对重点字段取值进行记录。
并与单播帧进行对比。
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