【计算机网络】lab2 Ethernet（链路层Ethernet frame结构细节）

news2025/1/23 22:28:53

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1. 前言

2. 实验目的

3. 实验内容和实验步骤

4. 实验环境

5. 实验过程记录

step1：捕获一个ping数据包

step2：分析帧的结构

6. 实验结果分析

a. Ethernet帧结构（WireShark显示的结构会相对简单，也是帧中最重要的结构）

b. 以太网地址范围

c. Broadcast Frames 广播帧

7. 总结

1. 前言

本系列重点针对山东大学-软件学院-计算机网络实验的任务。

希望通过实验，一方面加强大家对理论知识的认识，另一方面提升大家的动手能力。

也希望我的博客能够给学弟学妹们的学习提供一些帮助。

2. 实验目的

前一篇文章：【计算机网络】lab1 Protocol Layers（物理层传输数据结构细节）-CSDN博客

通过WireShark工具对物理层传输的数据进行抓包，直观看到了物理层数据的结构特点：

这和我们学习的知识相吻合：因为物理层上有链路层、网络层、传输层和应用层四个层次，每一个层次遵循一种协议，因此会给数据加上一种协议头，总共有四个协议头（如上图）。

本篇文章，通过这次实验，我们来探索以太网帧Ethernet frame的结构细节。
Ethernet是一种流行的链路层协议，现代计算机连接到以太网交换机，而不是使用传统以太网。

Ethernet：以太网

帧：通常称为以太网帧

以太网协议：数据链路层遵循的协议

3. 实验内容和实验步骤

实验内容：
1、掌握网络抓包工具Wireshark、网络诊断工具ping的用法；
2、使用网络诊断工具ping触发网络消息；
3、使用网络抓包工具Wireshark获取并分析以太网数据帧；
4、掌握以太网帧的结构；
5、分析以太网地址范围；
6、分析以太网的广播帧。

实验步骤：
1. Capture a Trace
2. inspect the trace
3. Ethernet Frame Structure
4. Scope of Ethernet Addresses
5. Broadcast Frames

4. 实验环境

Wireshark
Wireshark 是一个网络协议分析工具，用于捕获和分析通过计算机网络传输的数据包。它能详细显示每个数据包的协议、源地址、目标地址、数据内容等信息，帮助用户诊断网络问题和分析网络流量。
ping
ping 是一个简单的网络诊断工具，用于测试计算机与另一台计算机之间的网络连接是否正常。它通过发送 ICMP Echo 请求并等待响应，来检查目标主机是否在线以及网络延迟情况。

5. 实验过程记录

step1：捕获一个ping数据包

ping 数据包 是一种使用 ICMP（Internet Control Message Protocol，互联网控制消息协议）协议的网络数据包，通常用于测试网络连接的可达性和延迟。

检查是否有ping数据包：选择远程web服务器或者其他可公开访问的Internet主机，使用ping发送一些ping messages；检查它是否回复(如果ping继续从远程服务器上弹出消息，可以用^C作为信号终止)。

a. 打开cmd，输入ping www.bing.com：

2.捕获ping数据包：启动wireshark，利用icmp这个filter捕获以太网帧；

a. 在WireShark上设置好参数：

b. 点击“开始”，则WireShark开始捕获ICMP协议的数据：

c. 再次进行ping操作。得到结果如下：

step2：分析帧的结构

有两种以太网：IEEE802.3(很少见)、DIX以太网(wireshark中称为Ethernet II)，其结构如下：

a. 点击Ethernet，查看详细信息。各字段解释如下：

preamble：前导码，wireshark中没有显示。功能：使接收端的适配器在接收MAC帧时迅速调整时钟频率，使它和发送端的频率相同
SFD ：帧开始定界符，wireshark中没有显示
Destination：目的地址
Source：源地址
Type：表明使用的是IPv4还是IPv6
MAC CLIENT DATA：数据字段的Data，wireshark中没有显示
pad：填充，wireshark中没有显示
FCS：校验位，wireshark中没有显示

Destination：

Source：

Type：

CheckSum：

广播帧MAC地址：

6. 实验结果分析

a. Ethernet帧结构（WireShark显示的结构会相对简单，也是帧中最重要的结构）

b. 以太网地址范围

这个问题其实包括两个部分：MAC地址范围和IP地址范围

MAC地址范围：以太网帧中，destination address和source address都是MAC地址，也就是硬件地址，和具体硬件有关。在帧传输中，需要路由器进行转发，因此在转发中路由器发生改变，硬件也就发生变化，MAC地址也将发生变化，所以说数据链路层的是负责节点到节点的通信的。MAC地址是在路由器转发过程中不停发生变化的。

IP地址范围：输入命令 ping www.bing.com 时，输入的是域名，经过DNS解析后得到目标IP地址，我自己的电脑又有一个源IP地址。因为网络层传输是主机到主机的，和硬件地址没有直接关系，所以传输过程中IP地址是不会变化的，保持不变。