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  • 集散控制系统中,采用CSMA/CD方式传输数据的总线网络大多采用以太网。(1)结构分层以太网的网络结构分为三层:物理层、数据链路层和高层用户层,如图1所示。控制器插件板完成数据链路层的功能,同袖电缆侧的收发器...

    以太网由zilog公司的网络发展而来,1980年由DEC、Intel、Xerox三家公司联合宣布了以太网的技术规范。以太网是著名的总线网。集散控制系统中,采用CSMA/CD方式传输数据的总线网络大多采用以太网。

    (1)结构分层

    以太网的网络结构分为三层:物理层、数据链路层和高层用户层,如图1所示。控制器插件板完成数据链路层的功能,同袖电缆侧的收发器完成物理层的功能。图2详细地说明了各层功能。

    图1 以太网的分层及其物理实现

    图2 以太网各层的功能

    (2)物理层

    以太网的物理层采用50Ω基带同袖电缆作为通信媒体。数据传输速率通常是l0Mbps,甚至达到10Gbps(工业以太网)。工作站最多1024个;工作站间通过中继站可达2.5km。每个工作站由收发器、收发器电缆、以太网接口及主机接口等组成。若干个工作站挂接在一根同轴电缆上组成分支式无根树(Branching non-rooted tree)的一个段,段与段之间用中继器连接。每根同袖电缆的长度应小于500m,收发器电缆小于50m,可挂接最多100个工作站。实际集散控制系统中,挂接的工作站数远小于该约束数目。

    物理层的通信信道具有下列特点:

    ①在同一网络上,两个以上的数据链路之间具有收发信息的能力;

    ②检测载波的能力;

    ③捡测冲突的能力‘

    ④最大往返传输的延迟时间是45μs。

    物理层需要其硬件完成下列功能:

    ①数据编码,采用曼彻斯特编码方式;

    ②发送同步和时钟信号;

    ②载波捡出和冲突检出;

    ④位传送和接收,在数据帧前加入64位的前同步信息位模式:

    10101010 l0101010 10101010 10101010 101010l0 10101010 10101010 l0101011

    前七组均为l0101010,最后一组为10101011。给予收发器电缆上的交流信号电平,在差动驱动时的标称值是±700mV,(78±5)Ω。

    (3)数据链路层

    以太网的数据链路层分为数据封装和链路管理两个子层,如图6—8所示。在每个子居中,发送和接收是两个互相独立的部分。数据链路中的帧采用团6—N的格式。以8位为一个位组,采取从左向右的顺序传送。目的地址共6个位组,当第一位是“0”表示物理地址,是“1”表示送往几个站的多目的地址。当全部48位是“1”时,表示送往以太网所连接的所有站。除第一位以外的47位是实际地址。源地址是发送站的地址。以太网采用32位循环冗余码作为帧校验,因此,在数据帧的最后有4个位组存放相应的位元。传送的数据是透明的,什么数据都可以,它可以占用46-1500个位组,因此、是可变长度的。

    数据链路层的控制采用CSMA/CD方式。

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  • 《实验一 分析以太网数据帧的构成》由会员分享,可在线阅读,更多相关《实验一 分析以太网数据帧的构成(2页珍藏版)》请在人人文库网上搜索。1、实验一 分析以太网数据帧的构成实验项目性质:验证性计划学时:2学时一...

    《实验一 分析以太网数据帧的构成》由会员分享,可在线阅读,更多相关《实验一 分析以太网数据帧的构成(2页珍藏版)》请在人人文库网上搜索。

    1、实验一 分析以太网数据帧的构成实验项目性质:验证性计划学时:2学时一、实验目的掌握以太网帧的构成,了解各个字段的含义;掌握网络协议分析软件的基本使用方法;掌握常用网络管理命令的使用方法。二、实验原理数据链路层将不可靠的物理层转变为一条无差错的链路,涉及的数据单位是帧(frame),高层的协议数据被封装在以太网帧的数据字段发送。使用网络协议分析软件可以捕获各种协议数据包,通过查看这些协议数据包中数据链路帧的各字段可以分析网络协议的内部机制。三、实验设备计算机及以太网环境。四、实验内容与步骤1. 打开网络协议分析软件(Ethereal)Ethereal是一款免费的网络协议分析程序,支持Unix、W。

    2、indows。借助这个程序,我们既可以直接从网络上抓取数据进行分析,也可以对由其他嗅探器抓取后保存在硬盘上的数据进行分析。目前,Ethereal能够解析761种协议数据包,选择菜单命令“Help”“Supported Protocol”子菜单项可以查看详细信息。2. 选择菜单命令“Capture”“Interfaces”子菜单项。弹出“Ethereal: Capture Interfaces”对话框。此对话框列出了本地计算机中存在的网络适配器。单击“Details”按钮可以查看对应适配器的详细信息。从上图中可以看出,本机可用适配器的IP地址为:10.0.1.94。单击“Capture”按钮可以。

    3、立即开始捕获网络数据包,单击“Prepare”按钮可以在经过详细设置后开始捕获网络数据包。3. 单击“Prepare”按钮,弹出“Ethereal: Capture Options”对话框。此对话框列出了当前可用适配器、本地计算机IP地址、数据捕获缓冲区大小、是否采用混杂模式、捕获数据包最大长度限制、数据捕获过滤规则等配制参数。4. 单击“Start”按钮,网络数据包捕获开始,同时弹出“Ethereal: Capture from ”对话框。此对话框列出了已捕获数据包数量的统计信息以及已经花费的时间。如果用户单击“Stop”按钮,捕获进程将被中断,中断后可以对已捕获到的数据进行分析。5. 打开。

    4、“命令提示符”窗口,使用“Ping”命令测试本机与网关的连通性。在使用“Ping”命令测试本机与网关的连通性时,本地计算机向网关发送4个ICMP数据包,网关也会向本地计算机发送四个应答报文。因此,这8个报文将被网络协议分析软件捕获。6. 单击“Stop”按钮,中断捕获进程。捕获的数据如下图所示:此窗口显示分为三个部分:数据包列表区、协议树区和十六进制对照区。在列表区可以清楚看到8个ICMP数据包。用户点击任何一个区中的元素,另外两个区都会实时刷新显示。7. 观察协议树区中以太网帧结构,是否符合EthernetII帧结构:目的地址DMAC源地址SMAC类型TYPE数据DATA帧校验FCS6624。

    5、615004可以在命令提示符窗口使用ipconfig/all命令查看本地计算机的物理网卡地址。8. 重新开始网络数据包捕获,浏览一些网页之后停止捕获,查看捕获到的数据包,记录以太网数据帧的类型字段的值是什么?对应什么协议。9. 查看捕获到的网络数据包,寻找以太网广播数据包,此数据包的目的MAC地址ff.ff.ff.ff.ff.ff五、思考题:( 1 ) 捕获到的以太网数据帧中广播数据包的目的MAC地址字段的值是什么?值为:ff.ff.ff.ff.ff.ff( 2 ) 捕获到的以太网数据帧的类型字段的值是什么?对应什么协议。值为:0X0800 对应TCP/IP 协议( 3 ) 捕获到的以太网数据帧中是否存在帧校验字段?如果有,它是什么?如果没有,为何没有。

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  • 计算机网络实验 分析以太网数据帧的构成实 验 报 告实验课程名称 计算机网络技术基础实验项目名称 分析以太网数据帧的构成年 级 08专 业 电子信息科学与技术学生姓名 郎子龙学 号 080712110069理 学 院实验时间: ...

    计算机网络实验 分析以太网数据帧的构成

    实 验 报 告

    实验课程名称 计算机网络技术基础

    实验项目名称 分析以太网数据帧的构成

    年 级 08

    专 业 电子信息科学与技术

    学生姓名 郎子龙

    学 号 080712110069

    理 学 院

    实验时间: 2010年 4 月 27 日

    实验三 分析以太网数据帧的构成

    实验目的

    掌握以太网帧的构成,了解各个字段的含义;

    掌握网络协议分析软件的基本使用方法;

    掌握常用网络管理命令的使用方法。

    实验原理

    数据链路层将不可靠的物理层转变为一条无差错的链路,涉及的数据单位是帧(frame),高层的协议数据被封装在以太网帧的数据字段发送。使用网络协议分析软件可以捕获各种协议数据包,通过查看这些协议数据包中数据链路帧的各字段可以分析网络协议的内部机制。

    实验内容及步骤

    1、打开网络协议分析软件(Wireshark),成功运行后的界面如下:

    分析:Wireshark是一款免费的网络协议分析程序,支持Unix和Windows系统。借助于这个程序,既可以直接从网络上抓取数据进行分析,也可以对有其他嗅探器抓取后保存在硬盘上的数据进行分析。

    2、再上面出现的菜单中选择命令“Capture”—“ Interfaces…”子菜单,并弹出了如下对话框:

    分析:此对话框列出了本计算机中的网络适配器,由上图可知本计算机可适用的适配器的IP地址为192.168.0.47。“Start”是开始捕获网络数据包按钮,“Options”是可以在经过详细设置后开始捕获网络数据包的按钮,“Details”是查看对应适配器的详细信息的按钮。

    3、单击“Options”按钮,弹出如下对话框:

    分析:次对话框列出了当前可用适配器、本地计算机IP地址、数据捕获缓冲区大小、是否采用混杂模式等配置参数。

    4、单击“Start”按钮,网络数据包捕获开始,出现如下界面:

    分析:出现的这个界面是活动的,在出现这个界面后,不许对这个个界面做什么,直接进行下一个“Ping”命令的操作。

    5、在打开的“命令提示符”窗口中使用“Ping”命令测试本机与网关的的连通性:

    分析:由于在使用“Ping”命令测试本机与网关的的连通性时,本计算机发送了四个ICMP数据包,相应的会得到四个从网关发送回来的应答的报文,因此网络协议分析软件捕获的是八个报文。也由此可知本计算机与网关适量通的。

    6、单击表示停止的按钮,捕获到的数据如下:

    分析:此窗口显示了数据包列表区、协议树区、十六进制对照区这三个部分。经调整后,在列表区可清楚的看到8个ICMP数据包。

    7、有上面得到的界面可以知道:

    目的地址DMAC是00 b0 2c b2 e2 f2;

    源地址SMAC是00 15 58 9c c4 98;

    类型是08 00。

    分析:该协议树区中以太网帧结构是符合Ethernet II帧的结构的。

    8、重新开始网络数据包捕获,浏览一些网页后停止捕获,得到以下数据包界面:

    分析:以太网数据帧的类型字段的值是88 64,对应的协议是DNS。

    9、查看捕获到的数据包,寻找到以太网的数据包,得到如下界面:

    分析:此数据包的目的MAC地址是ff ff ff ff ff ff。

    思考题:

    捕获到的以太网数据帧中广播数据包的目的MAC地址字段值是ff ff ff ff ff ff。

    捕获到的以太网数据帧的类型字段的值是08 06,对应的协议为ARP。

    捕获到的以太网数据帧中不存在帧校验字段,因为在捕获数据包时是从目的地址到帧校验码一起捕获的,所以在分析数据包时就丢弃了帧校验码。

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  • 以太网封包格式如图所示:以太网目的地址和源地址...类型字段之后是数据,对于以太网数据段大小为46-1500字节,不足46字节的数据将被自动补足到46字节。如ARP协议的数据格式为28字节,为了符合规范,其后被填充了...

    以太网封包格式如图所示:

    以太网目的地址和源地址各占6个字节,该地址即平常所说的网卡的MAC。每个网卡在全球拥有唯一的MAC!

    在地址后面有两个字节表示类型,如:0800表示此真数据是IP数据,0806表示ARP请求。后面博客会针对讲解。

    类型字段之后是数据,对于以太网,数据段大小为46-1500字节,不足46字节的数据将被自动补足到46字节。如ARP协议的数据格式为28字节,为了符合规范,其后被填充了18个字节以达到最少46字节的要求。

    CRC字段用于对帧内数据进行校验,保证数据传输的正确性,通常是硬件实现的。

    以太网数据包格式较为简单,简述到此!

    最后留一个问题,以太网数据包在网络中最终传输到目的地是用的IP来寻址还是MAC来寻址?(想一想,如果只是没有目的地IP,数据会准确的送达到目的地吗?倘若只是没有MAC呢?)

    在局域网内,协议栈根据MAC来精确的将数据送达到指定网卡,而在广域网中,数据在网际中肆意穿梭,直到到达目的IP(当然,数据包有生存时间的限制,以防止数据包在网络中无限循环下去)

    相关源代码

    在linux/if_ether.h文件中,以太网包头结构体定义如下:

    #define ETH_ALEN 6

    struct ethhdr {

    unsigned char h_dest[ETH_ALEN]; /* destination eth addr */

    unsigned char h_source[ETH_ALEN]; /* source ether addr */

    __be16 h_proto; /* packet type ID field */

    } __attribute__((packed)); //packed属性:使用该属性可以使得变量或者结构体成员使用最小的对齐方式,即对变量是一字节对齐,对域(field)是位对齐。

    获取以太网包头函数(提示:测试该函数返回值不为空后再使用)

    static inline struct ethhdr *eth_hdr(const struct sk_buff *skb)

    {

    return (struct ethhdr *)skb_mac_header(skb);

    }

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