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  • 以太网数据封装

    2021-06-26 10:53:53
    以太网数据封装模型 每一层数据是由上一层数据+本层首部信息组成的,其中每一层的数据 ,称为本层的协议数据单元 ,即PDU. 应用层数据在传输层添加TCP报头后得到的PDU被称为 Segment(数据段 ),图示为TCP段 ...

    以太网数据封装模型

    在这里插入图片描述

    • 每一层数据是由上一层数据+本层首部信息组成的,其中每一层的数据 ,称为本层的协议数据单元 ,即PDU.

    • 应用层数据在传输层添加TCP报头后得到的PDU被称为 Segment(数据段 ),图示为TCP段

    • 传输层的数据(TCP段)传 给网络层,网络层添加IP报头得到的PDU被称为Packet(数据包); 图示为IP数据包

    • 网络层 数据报(IP数据包)被传递到数据链路层,封装数据链路层报头得到的PDU被称为Frame(数据帧),图示为以太网帧

    • MTU(maximum transmission unit):针对以太网数据帧而言,以太网(Ethernet)最大的数据帧是1518字节。以太网帧的帧头的14字节和帧尾CRC校验4字节共占了18字节,剩下的承载上层协议的地方也就是Data域最大就只剩1500字节,这个值我们就把它称之为MTU可以认为是网络层能够传输的最大IP包。

    • MSS(Maximum segment size):最大报文段大小,可以认为是传输层的概念,也就是TCP/UDP数据包每次能够传输的最大量。为了达到最佳的传输效能,TCP协议在建立连接的时候通常要协商双方的MSS值,这个值TCP协议在实现的时候往往用MTU值代替((MTU)1500 - (IP头) 20 - (TCP头)20 = 1460)所以往往MSS为1460(实际场景中,TCP包头会带有12字节的时间戳,所以为1460-12=1448)。通讯双方会根据双方提供的MSS值得最小值确定为这次连接的最大MSS值。

    参考

    以太网数据格式与封装解封

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  • 基于IEEE802_3标准的以太网数据帧格式的封装实现,硕士论文
  • 以太网数据帧格式

    2019-09-30 14:12:33
    以太网帧格式 目的MAC地址(6字节) ... 三种类型的以太网数据帧 1.IP数据报 目的MAC地址(6B) 源MAC地址(6B) 类型0x0800 IP数据报 CRC 2.ARP请求应答 目的MAC地址(6B) ...

    以太网帧格式

    目的MAC地址(6字节)

    源MAC地址(6字节)

    类型(2字节)

    数据(46--1500字节)CRC

    三种类型的以太网数据帧

    1.IP数据报

    目的MAC地址(6B)

    源MAC地址(6B)类型0x0800IP数据报CRC

    2.ARP请求应答

    目的MAC地址(6B)

    源MAC地址(6B)

    类型0x0806

    ARP请求应答(28B)CRC

    3.RARP请求应答

    目的MAC地址(6B)源MAC地址(6B)类型0x8035RARP请求应答CRC

    ICMP协议: 差错控制协议

    ARP协议 : 地址解析协议

     

     

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  • 使用javafx框架,带此框架的... 1)基本要求: A)要求画出界面,以太网帧数据部分、源MAC地址和目的MAC地址均从界面输入; B)计算后的校验和字段和封装后的结果可以从界面上输出; C) 生成多项式G(X)=X8+X2+X+1;
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  • 以太网数据帧格式及ARP协议

    千次阅读 2020-08-29 15:59:52
    在物理层上看,一个完整的以太网帧有7个字段,事实上,前两个字段并不能算是真正意义上的以太网数据帧,它们是以太网在物理层上发送以太网数据时添加上去的。为了实现底层数据的正确阐述,物理层使用7个字节前同步码...

    一、以太网中数据帧结构

    以太网是目前最流行的一种局域网组网技术(其他常见局域网组网技术还有令牌环局域网、无线局域网、ATM局域网),以太网技术的正式标准是IEEE 802.3标准,它规定了在以太网中传输的数据帧结构,如下图所示。

                  

    在物理层上看,一个完整的以太网帧有7个字段,事实上,前两个字段并不能算是真正意义上的以太网数据帧,它们是以太网在物理层上发送以太网数据时添加上去的。为了实现底层数据的正确阐述,物理层使用7个字节前同步码(0和1交替的56位(55-55-55-55-55-55-55))实现物理层帧输入/输出同步;使用1个字节的SFD(帧首定界符,固定为10101011)标识帧的开始。上图中剩下的5个字段是真正的以太网数据,其中包含了目的地址和源地址,它们都是6字节长度(通常每个网卡都有1个6个字节MAC地址,以在以太网中唯一地标识自己)。网卡接收数据时,通过将目的地址字段和自身的MAC地址做比较,判断是否接收该数据包。通常,将这里的6字节目的地址按照下面的格式来书写,如:00-01-02-03-04-05。这6个字节在以太网中是按照从左到右的顺序发送的,同时对每个字节来说,最先发送的是最低位bit0,最后是最高位bit7。

          在以太网帧中,目的地址可以分为三类:单播地址、多播地址和广播地址。单播地址通常与一个具体网卡的MAC地址相对应,它要求第一个字节的bit0(即最先发出去的位)必须是0;多播地址则要求第一个字节的bit0为1,这样,在网络中多播地址不会与任何网卡的MAC相同,多播数据可以被很多个网卡同时接收;广播地址的所有48位全为1(即FF-FF-FF-FF-FF-FF),同一局域网中的所有网卡可以接收广播数据包。

    上图中的长度/类型具有两个意义,当这两个字节的值小雨1518时,那么它就代表其后数据字段的长度;如果这两个字节的值大于1518,则表示该以太网帧中的数据属于哪个上层协议(例如0x800,代表IP数据包;0x806,代表ARP数据包等。)

    在使用网卡进行数据包的发送与接收时,网卡已为我们完成了物理层的所有工作,驱动程序要做的是,在发送数据时,将目的地址、源地址、类型/长度、数据和填充这些值写入网卡,网卡自动计算其CRC并添加在数据帧尾部,同时对数据帧进行物理层的封装,最后将数据帧发送出去;在接收数据时,网卡会自动检测并接收数据包,验证校验和并把上述四个字段的值放在内部SRAM中供控制器读取。

    TCP/IP协议有自己的地址:32bit的IP地址(网络地址),网络层发送数据包时只知道目的地址的IP地址,而底层接口(如以太网驱动程序)必须知道对方的硬件地址才能将数据发送出去。

    二、ARP协议

    ARP的功能是在32bit的IP地址和采用不同网络技术的硬件地址之间提供动态映射,为上层将底层的物理地址差异屏蔽起来,这样上层的因特网协议就可以灵活地使用IP地址进行通信了。ARP协议的基本功能是使用目标主机的IP地址,查询其对应的MAC地址,以保证底层链路上数据包通信的进行。为了实现在网络接口物理地址与IP地址间的转换,ARP协议中引入了ARP缓存表的概念。ARP缓存表中记录了一条一条的<IP地址,MAC地址>对,他们是主机最近运行获得的关于周围其他主机的IP地址到物理地址的绑定,当需要发送IP数据包时,ARP层根据目的IP地址来查找ARP缓存表,并将匹配的MAC地址装入以太网帧首部,最后发送以太网数据。

    ARP缓存表的建立与ARP数据包是密切相关的。在以太网中,ARP数据包和IP数据包是两个独立的部分,它们都封装在以太网帧中发送。ARP数据包的种类有两种:一是ARP请求包,它是通过以太网广播的方式发送的,用于向具有某个IP地址的主机发送请求,希望该主机返回其MAC地址;二是ARP应答包,收到ARP请求的主机会比对该数据包中的IP地址与自己的IP地址是否符合,若是,则该主机向源主机返回一个ARP应答包。向源主机报告自己的MAC地址。源主机通过提取ARP应答包中的相关字段来更新ARP缓存表。在Windows控制台上输入arp -a,可以查看操作系统中使用的ARP缓存表。

    举一个简单的例子来看看ARP的功能。假如我们的主机(192.168.1.11)需要向开发板(192.168.1.37)发送一个IP数据包,当发送数据时,主机会在自己的ARP缓存表中寻找是否有目标IP地址。如果找到了,也就知道了目标MAC地址为(04-02-35-00-00-01),此时,主机直接把目标MAC地址写入以太网首部发送就可以了;如果在ARP缓存表中没有找到相对应的IP地址,此时比较不幸,我们的数据需要被延迟发送,随后主机会先在网络上发送一个广播(ARP请求,以太网目的地址为FF-FF-FF-FF-FF-FF),广播的ARP请求表示同一网段内所有主机将会收到这样一条信息:“192.168.1.37的MAC地址是什么?请回答”。网络IP地址为192.168.1.37(开发板)的主机接收到这个帧后,它有义务做出这样的回答(ARP应答):“192.168.1.37的MAC地址是(04-02-35-00-00-01)”。这样,主机就知道了开发板的MAC地址,先前被延时的数据包就可以被发送了,此外,主机将这个地址对保存在缓存表中,以便后续数据包发送时使用。

    ARP协议的核心就是对ARP缓存表的操作。发送数据包时,查找缓存表以得到目的MAC地址,此外,ARP还需要不断地处理ARP请求包和ARP应答包,以保证缓存表中各个表项的有效性。ARP的实质就是对缓存表的建立、更新、查询等操作。

    2.2 ARP报文

    要在源主机上建立关于目标主机的IP地址与MAC地址对应表项,则源主机和目的主机的基本信息交互式必须的,简单地说就是,源主机如何告诉目的主机:我需要你的MAC地址;而目的主机如何回复:这就是我的MAC地址。这时ARP报文(ARP数据包)就派上用场了。

    ARP请求和ARP应答都是被组装在一个ARP数据包中发送的,ARP包的组成结构如下图所示。需要注意的是:ARP包时被封装在以太网帧中发送的,所以在图中也列出了以太网帧头部。

          以太网帧头部中的前两个字段是以太网的MAC地址和源MAC地址,目的地址为全1的特殊地址是以太网广播地址。在ARP表项建立前,源主机只知道目的主机的IP地址,并不知道其MAC地址,所以在数据链路上,源主机只有通过广播的方式将ARP请求数据包发送出去,同一网段上的所有以太网接口都会接收到广播的数据包。

           两个字节长的以太网帧类型表示帧中数据的类型。对于ARP包来说,该字段值为0x0806;对IP包来说,该字段的值为0x0800。接下来就是ARP数据包部分了,第一个硬件类型字段表示发送方想要知道的硬件接口类型,对于以太网MAC地址,它的值为1.协议类型字段表示要映射的协议地址类型,它的值为0x0800时,即表示要映射为IP地址,该值与以太网数据帧头中的类型字段的值使用相同的一组值。

    接下来的两个单字节长度的字段,称为硬件地址长度和协议地址长度,它们分别指出硬件地址和协议地址的长度,长度单位为字节。对于以太网上ARP请求或应答来说,它们的值分别为6和4,代表MAC地址的长度和IP地址的长度。在ARP协议包中流出硬件地址长度和协议地址长度字段可以使得ARP协议在任何网络中被使用,而不仅仅只在以太网中。

          操作字段op指出ARP数据包的类型,它们可以使ARP请求(值为1)、ARP应答(值为2)。

          接下来的四个字段是发送端的以太网MAC地址、发送端的IP地址、目的端的以太网MAC地址和目的端的IP地址。

     

     

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  • 以太网帧格式的封装

    千次阅读 2018-07-05 17:04:00
    以太网封装与解封过程 1.数据包封装过程: ⑦用户在应用层进行文件传输的操作⑥在表示层把我们的动作和命令翻译成计算机识别的微码,提供数据⑤CPU 读取文件调用到内存④要传输的数据数据层进行数据分片,...

    以太网的封装与解封过程

    1.数据包封装过程:

    ⑦用户在应用层进行文件传输的操作
    ⑥在表示层把我们的动作和命令翻译成计算机识别的微码,提供数据
    ⑤CPU 读取文件调用到内存
    ④要传输的数据在数据层进行数据分片,每片数据最大为 1500 字节。
    对数据封装成段,打上段头(段头中包含源端口、目的端口、传输协议 TCP 戒 UDP)
    目的端口号 1-1023,源端口号 1024-65535
    比如 Telnet(远程登录)协议常用端口:23 HTTP(WEB 页面)协议常用端口:80
    数据被转换成数据段,发送主机和目标主机之间建立一条可靠连接(创建虚链路以建立可靠对话)
    ③数据段传输到网络层,封装成包(包头中包含源 IP、目的 IP、协议号:用来标识上层的应用服务)
    ②数据包传输到链路层,封装成帧,打上帧头(包含源 MAC、目的 MAC 和类型标示位 0X0800:为哪一个上层提供封装寻址)
    ① 数据编码成数据信号流通过光戒电的方式传递出去。

     

     


    2.数据包解封过程:

    ① 比特合并成字节,再将字节封装成帧。
    ② 进行拆封,先看帧尾再看帧头
    ③ 拆封,识别目的 IP 和协议号(核对计算机是否有该协议)
    ④ 核对序列号和端口号,对数据进行重组
    ⑤ 读取文件调用到内存
    ⑥ 转换成电脑识别的信息
    ⑦ 显示到用户窗口

     

    转载于:https://www.cnblogs.com/happy1983/p/9269069.html

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    花了一周时间做的,网上已经有类似资源,但没有封装,而且本代码跟网上已有资源绝不雷同。
  • 根据数据链路层的基本原理,针对普遍应用的Ethernet,通过构造一个具体的,深入理解网络协议的基本概念与网络问题处理的一般方法。
  • 封装与解析 (以太网帧结构)

    热门讨论 2008-11-05 15:38:33
    是如何封装和解析的 初学者可以参考一下
  • 网络数据帧封装程序

    2014-12-04 19:20:40
    网络数据帧封装程序

空空如也

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以太网的数据帧封装如