《網(wǎng)絡測試技術(shù)與應用》課件網(wǎng)絡測試與應用(第四部分-以太網(wǎng)協(xié)議測試)

幀格式以太幀是OSI參考模型數(shù)據(jù)鏈路層的封裝，網(wǎng)絡層的數(shù)據(jù)包被加上幀頭和幀尾，構(gòu)成可由數(shù)據(jù)鏈路層識別的數(shù)據(jù)幀。雖然幀頭和幀尾所用的字節(jié)數(shù)是固定不變的，但根據(jù)被封裝數(shù)據(jù)包大小的不同，以太網(wǎng)幀的長度也隨之變化，變化的范圍是64-1518字節(jié)（不包括8字節(jié)的前導字）。前導碼：7個字節(jié)的10101010，產(chǎn)生固定頻率的方波信號（如1000MHZ)，持續(xù)5~6微秒，收收發(fā)雙方的時鐘同步。幀首定界符：1個字節(jié)的10101011，標志著幀的開始。目的地址：接收端的MAC地址，6字節(jié)長；源地址：發(fā)送端的MAC地址，6字節(jié)長；類型:說明上層使用的協(xié)議，如IP(0800),IPX等。數(shù)據(jù)：被封裝的數(shù)據(jù)包，46－1500字節(jié)長；PAD：填充位。由于以太網(wǎng)幀的長度不能小于64字節(jié),除去以太幀頭與尾（DA，SA，TYPE，F(xiàn)CS共18字節(jié)），還必須傳輸46字節(jié)的數(shù)據(jù)，當數(shù)據(jù)段的數(shù)據(jù)不足46字節(jié)時，后面補000000.....，這些填充的“0”即為PAD幀校驗:采用32位的循環(huán)冗余校驗法。校驗內(nèi)容包括除PA,SFD和FCS以外的其它字段。

MAC地址的分類廣播地址：硬件地址為FF:FF:FF:FF:FF:FF，如果目的地址為廣播地址意味著這個數(shù)據(jù)幀將會被發(fā)送到整個廣播域的每一個節(jié)點。組播地址：為了指明一個多播地址，任何一個以太網(wǎng)地址的首字節(jié)必須是01,為了與IP多播相對應，相應的以太網(wǎng)地址范圍是從01:00:5e:00:00:00到01:00:5e:7f:ff:ff，它代表局域網(wǎng)中同屬一個多播組的所有節(jié)點。單播地址：一般情況下PC和網(wǎng)絡設備默認的硬件地址都是單播地址，它在網(wǎng)絡中標識著一個節(jié)點。交換機交換數(shù)據(jù)方式交換機轉(zhuǎn)發(fā)方式，是指網(wǎng)絡交換機在第二層上的查表工作，但當其決定的幀的轉(zhuǎn)發(fā)目的端口，交換機會交由物理層對幀進行轉(zhuǎn)發(fā)，這個轉(zhuǎn)發(fā)的方式也即交換方式。目前交換機在傳送源和目的端口的數(shù)據(jù)包時通常采用直通式交換、存儲轉(zhuǎn)發(fā)式和碎片隔離方式三種數(shù)據(jù)包交換方式。直通交換方式（Cut-through）采用直通交換方式的以太網(wǎng)交換機可以理解為在各端口間是縱橫交叉的線路矩陣電話交換機。它在輸入端口檢測到一個數(shù)據(jù)包時，檢查該包的包頭，獲取包的目的地址，啟動內(nèi)部的動態(tài)查找表轉(zhuǎn)換成相應的輸出端口，在輸入與輸出交叉處接通，把數(shù)據(jù)包直通到相應的端口，實現(xiàn)交換功能。由于它只檢查數(shù)據(jù)包的包頭（通常只檢查14個字節(jié)），不需要存儲，所以切入方式具有延遲小，交換速度快的優(yōu)點。所謂延遲（Latency）是指數(shù)據(jù)包進入一個網(wǎng)絡設備到離開該設備所花的時間。它的缺點主要有三個方面：因為數(shù)據(jù)包內(nèi)容并沒有被以太網(wǎng)交換機保存下來，所以無法檢查所傳送的數(shù)據(jù)包是否有誤，不能提供錯誤檢測能力；由于沒有緩存，不能將具有不同速率的輸入／輸出端口直接接通，而且容易丟包。如果要連到高速網(wǎng)絡上，如提供快速以太網(wǎng)（100BASE－T）、FDDI或ATM連接，就不能簡單地將輸入／輸出端口“接通”，因為輸入／輸出端口間有速度上的差異，必須提供緩存；當以太網(wǎng)交換機的端口增加時，交換矩陣變得越來越復雜，實現(xiàn)起來就越困難。存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式（Store-and-Forward）

存儲轉(zhuǎn)發(fā)（StoreandForward）是計算機網(wǎng)絡領域使用得最為廣泛的技術(shù)之一，以太網(wǎng)交換機的控制器先將輸入端口到來的數(shù)據(jù)包緩存起來，先檢查數(shù)據(jù)包是否正確，并過濾掉沖突包錯誤。確定包正確后，取出目的地址，通過查找表找到想要發(fā)送的輸出端口地址，然后將該包發(fā)送出去。正因如此，存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式在數(shù)據(jù)處理時延時大，這是它的不足，但是它可以對進入交換機的數(shù)據(jù)包進行錯誤檢測，并且能支持不同速度的輸入／輸出端口間的交換，可有效地改善網(wǎng)絡性能。它的另一優(yōu)點就是這種交換方式支持不同速度端口間的轉(zhuǎn)換，保持高速端口和低速端口間協(xié)同工作。實現(xiàn)的辦法是將10Mbps低速包存儲起來，再通過100Mbps速率轉(zhuǎn)發(fā)到端口上。碎片隔離式（FragmentFree）

這是介于直通式和存儲轉(zhuǎn)發(fā)式之間的一種解決方案。它在轉(zhuǎn)發(fā)前先檢查數(shù)據(jù)包的長度是否夠64個字節(jié)（512bit），如果小于64字節(jié)，說明是假包（或稱殘幀），則丟棄該包；如果大于64字節(jié)，則發(fā)送該包。該方式的數(shù)據(jù)處理速度比存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式快，但比直通式慢，但由于能夠避免殘幀的轉(zhuǎn)發(fā)，所以被廣泛應用于低檔交換機中。使用這類交換技術(shù)的交換機一般是使用了一種特殊的緩存。這種緩存是一種先進先出的FIFO（FirstInFirstOut），比特從一端進入然后再以同樣的順序從另一端出來。當幀被接收時，它被保存在FIFO中。如果幀以小于512比特的長度結(jié)束，那么FIFO中的內(nèi)容（殘幀）就會被丟棄。因此，不存在普通直通轉(zhuǎn)發(fā)交換機存在的殘幀轉(zhuǎn)發(fā)問題，是一個非常好的解決方案。數(shù)據(jù)包在轉(zhuǎn)發(fā)之前將被緩存保存下來，從而確保碰撞碎片不通過網(wǎng)絡傳播，能夠在很大程度上提高網(wǎng)絡傳輸效率。交換機轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀的規(guī)則從交換機的PORT1和VLANX收到數(shù)據(jù)幀后，先進行有效性檢查和源MAC學習然后從此幀中提出目的MAC地址如目的MAC地址為廣播地址,則將其轉(zhuǎn)發(fā)到VLANX的全部端口如目的MAC地址為多播地址,默認處理將其轉(zhuǎn)發(fā)到VLANX的全部端口（未啟用IGMPsnooping的情況下）如目的MAC地址為單播地址,則查找MAC地址表中匹配VLANX+MAC的表項如找到相關(guān)項,則轉(zhuǎn)發(fā)到對應端口（對于這類找到匹配項的單播幀，我們稱其為已知單播幀，KnownUnicastFrame）如沒有找到相關(guān)項,默認處理將其轉(zhuǎn)發(fā)到VLANX的全部端口（對于這類沒有找到匹配項的單播幀，我們稱其為未知單播幀，UnknownUnicastFrame）對廣播幀的轉(zhuǎn)發(fā)機制對未知單播幀（UnknownUnicast）的轉(zhuǎn)發(fā)機制對已知單播幀（KnownUnicast）的轉(zhuǎn)發(fā)機制默認情況對多播幀（Multicast）的轉(zhuǎn)發(fā)機制啟用IGMPsnooping時對多播幀（Multicast）的轉(zhuǎn)發(fā)機制交換機基本功能測試思路交換機是根據(jù)數(shù)據(jù)幀所封裝的目的MAC轉(zhuǎn)發(fā)的，所以可以依據(jù)以下思路設計功能測試的測試用例：目的MAC為廣播地址及FF:FF:FF:FF:FF:FF時，交換機將把數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)給同一VLAN的所有PC.目的MAC為單播幀時可以分為一下兩部分測試：如果交換機的MAC表中沒有相應的條目，就將會將幀轉(zhuǎn)發(fā)給同一VLAN中的所有PC.如果交換機存在與數(shù)據(jù)幀MAC相對應的條目時，就會將幀轉(zhuǎn)發(fā)到條目所對應的指定的接口.目的MAC為組播地址時又可以分為以下部分測試：