計算機網(wǎng)絡課程設計--模擬以太網(wǎng)幀封裝

1、課程設計報告課程設計題目： 模擬以太網(wǎng)幀封裝專 業(yè)：信息工程班 級：1122301姓 名：學 號:指導教師: 2013年 12 月20日目 錄1設計任務和目的211 課程設計任務212 課程設計目的22設計原理221 802.3標準幀結構222 CRC的基本實現(xiàn)33設計實現(xiàn)431 設計思路43.1.1 填充幀頭部字段43.1.2填充數(shù)據(jù)字段43.1.3 計算填充CRC432 流程圖53.2.1 程序流程圖63.2.2 CRC計算流程圖74程序源碼85運行結果106總結體會111.設計任務和目的1.1課程設計任務根據(jù)給出的原始數(shù)據(jù)，組裝一個IEEE802.3格式的幀。默認的輸入文件為二進制原始數(shù)

2、據(jù)。封裝得到的幀輸出到二進制數(shù)據(jù)文件中。1.2課程設計目的（1）使學生掌握網(wǎng)絡通信協(xié)議的基本工作原理；（2）培養(yǎng)學生基本掌握網(wǎng)絡編程的基本思路和方法；（3）能提高學生對所學計算機網(wǎng)絡理論知識的理解能力；（4）能提高學生對所學知識的實際應用能力和創(chuàng)新能力；（5）提高學生的科技論文寫作能力。 2.設計原理 2.1 802.3標準幀結構以太網(wǎng)Ethernet幀格式：前序（P）目的地址(SD)源地址(SA)長度數(shù)據(jù)FCS8 B6B6B2B461500B4B1. 前序字段前序字段由7個字節(jié)的交替出現(xiàn)的1和0組成，設置該字段的目的是指示幀的開始并便于網(wǎng)絡中的所有接收器均能與到達幀同步。2.幀起始定界符字段

3、它可以被看作前序字段的延續(xù)。實際上，該字段的組成方式繼續(xù)使用前序字段中的格式，這個一個字節(jié)的字段的前6個比特位置由交替出現(xiàn)的1和0構成。該字段的最后兩個比特位置是11，這兩位中斷了同步模式并提醒接收后面跟隨的是幀數(shù)據(jù)。3.目的地址字段目的地址字段確定幀的接收者。6個字節(jié)的源地址和目的地址字段是局域網(wǎng)中的所有工作站必須使用同樣的地址結構。4.源地址字段源地址字段標識發(fā)送幀的工作站。和目前地址字段類似，源地址字段的長度六個字節(jié)。5.長度字段用于IEEE802.3的兩字節(jié)長度字段定義了數(shù)據(jù)字段包含的字節(jié)數(shù)。從前序 到FCS字段的幀長度最小必須是64字節(jié)?；谧钚L為64字節(jié)和使用六字節(jié)地址字段的要

4、求，意味著每個數(shù)據(jù)字段的最小長度為46字節(jié)。如果傳輸數(shù)據(jù)少于46個字節(jié)，應將數(shù)據(jù)字段填充至46字節(jié)。不過，填充字符的個數(shù)不包括在長度字段值中，數(shù)據(jù)字段的最大長度為1500字節(jié)。6.數(shù)據(jù)字段數(shù)據(jù)字段的最小長度必須為46字節(jié)以保證幀長至少為64字節(jié)，這意味著傳輸一字節(jié)信息也必須使用46字節(jié)的數(shù)據(jù)字段：如果填入該該字段的信息少于46字節(jié)，該字段的其余部分也必須進行填充零。數(shù)據(jù)字段的最大長度為1500字節(jié)。7. 校驗序列字段將計算出的CRC填入32位的FCS校驗字段。幀校驗序列字段提供了一種錯誤檢測機制，包括了地址字段、長度字段和數(shù)據(jù)字段的循環(huán)冗余校驗（CRC）碼。2.2 CRC的基本實現(xiàn)利用CRC進

5、行檢錯的過程可簡單描述如下：在發(fā)送端根據(jù)要傳送的k位二進制碼序列，以一定的規(guī)則產(chǎn)生一個校驗用的r位監(jiān)督碼(CRC碼)，附在原始信息的后邊，構成一個新的二進制碼序列(共k+r位)，然后發(fā)送出去。在接收端，根據(jù)信息碼和CRC碼之間所遵循的規(guī)則進行檢驗，以確定傳送中是否出錯。這個規(guī)則在差錯控制理論中稱為“生成多項式”。3.設計實現(xiàn)3.1設計思路3.1.1 填充幀頭部字段在這一部分需要向輸出文件寫入前導碼、幀前定界符、目的地址、源地址和長度字段。寫入前四個部分相對簡單，而寫入長度字段時需要計算輸入文件的長度。所以計算輸入文件長度的方法如下：int length=0;infile.seekg(0,ios

6、:end);/將讀指針移到文件末尾。/計算指針偏移量，即為輸入文件的長度length=infile.tellg();/創(chuàng)建字符指針并根據(jù)文件長度初始化unsigned char* data=new unsigned charlength; infile.seekg(0,ios:beg);/將讀指針移到文件開始。/將文件數(shù)據(jù)讀入到字符指針data中infile.read(data,length); /將data內容寫入到輸出文件中file.write(data,length);3.1.2 填充數(shù)據(jù)字段在數(shù)據(jù)字段中，數(shù)據(jù)字段的最小長度為46B。如果幀的LLC數(shù)據(jù)少于46B，則應將數(shù)據(jù)字段填充至46

7、B。填充字符是任意的，不計入長度字段值中。在程序中是用一下方法實現(xiàn)的：/如果輸入文件長度不足46B，則用補足46Bif(length46) for(int j=length;j0;i=1) if(crc&0x80) crc=1; if(temp&i) crc=0x01;/將輸入數(shù)據(jù)相應位的值遞補到余數(shù)末位crc=0x07;/進行除法運算（即減去除數(shù)的低8位：00000111） else crc=1; if(temp&i) crc=0x01;/將輸入數(shù)據(jù)相應位的值遞補到余數(shù)末位 3.2程序流程圖3.2.1程序流程圖 3.2.2 CRC計算流程圖4.程序源代碼(主要代碼）CString str;v

8、oid CEx3Dlg:OnButton2() CString filter;filter=文本文件(*.txt)|*.txt|c+文件(*.h,*.cpp)|*.h,*.cpp|;CFileDialog dlg(TRUE,NULL,NULL,OFN_HIDEREADONLY,filter);if(dlg.DoModal()=IDOK)str=dlg.GetPathName();/AfxMessageBox(str);MessageBox(文件選擇成功);/int nIndex=m_edit.AddString(str);/m_edit.SetItemDataPtr(nIndex,0);voi

9、d CEx3Dlg:OnButton1() fstream file;/打開指定輸出文件，讀寫方式為以二進制方式可讀可寫，如文件存在則清除其內容file.open(D:out.txt,ios:in|ios:out|ios:binary|ios:trunc);for(int i=0;i7;i+) file.put(char(0xaa);/寫入7B前導碼file.put(char(0xab);/寫入1B幀前界定符long pCrcs=file.tellp();/獲得當前文件指定指針位置，計算CRC時從這里開始char dst_addr6=char(0xff),char(0xff),char(0xe

10、4),char(0x86),char(0x30), char(0xd0);file.write(dst_addr,sizeof(dst_addr);/寫入6B目的地址char src_addr6=char(0xff),char(0xff),char(0x80),char(0x1a),char(0xe6), char(0x09); file.write(src_addr,sizeof(src_addr);/寫入6B源地址ifstream infile;infile.open(str,ios:binary); infile.seekg(0,ios:end);/將文件讀指針移到末尾short len

11、gth=(short)infile.tellg();/獲得位置偏移量，即為輸入文件長度file.put(char(length/256);/將該長度寫入數(shù)據(jù)長度字段（2B）file.put(char(length%256); char* data=new charlength; infile.seekg(0,ios:beg); infile.read(data,length);/從輸入文件中讀出所有數(shù)據(jù)至data中file.write(data,length);/將data中數(shù)據(jù)寫入輸出文件infile.close();delete data;if(length46) for(int i=0;

12、i0;i=1) if(crc&0x80) crc=1; if(temp&i) crc=0x01;/將輸入數(shù)據(jù)相應位的值遞補到余數(shù)末位crc=0x07;/進行除法運算（即減去除數(shù)的低8位：00000111） else crc=1; if(temp&i) crc=0x01;/將輸入數(shù)據(jù)相應位的值遞補到余數(shù)末位 file.seekp(pCrc,ios:beg); length=sizeof(crc); switch(length) /若CRC不足4B，將CRC補位至4B case 1: file.put(char(0x00); file.put(char(0x00); file.put(char(0

13、x00); file.put(crc); break; case 2: file.put(char(0x00); file.put(char(0x00); file.put(crc); break; case 3: file.put(char(0x00); file.put(crc); break; MessageBox(幀文件封裝完成，封裝后文件為D:out.txt);file.close(); 5.運行結果（1）輸入數(shù)據(jù)和幀封裝：（2）源文件如下：（3）被封裝后的文件如下：6.總結與體會本次課程設計重點學習了幀封裝。在查閱了很多幀的封裝的知識后，對幀及其封裝的方法有了一定程度的了解和掌握。在對幀的學習后，有了很大的收獲，并且使幀的封裝得以實現(xiàn)。在設計中實現(xiàn)了幀的封裝，主要是將幀的七個部分-前導碼、幀前定界符、目的地址、源地址、長度字段、數(shù)據(jù)字段和校驗字段，按順序封裝的，最后形成一個完整的幀結構。同時，在編寫程序的過程中，用到了很多的函數(shù)，這些函數(shù)的運用使得程序簡便而且正確的運行