2022年2022年计算机网络课程设计_数据帧的封装 .pdf
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1、南京工程学院课程设计说明书 ( 论文) 题目以太网帧的封装设计课程名称计算机通信与网络院(系、部、中心)通信工程学院专业班级学生姓名学号起止日期设计地点指导教师成绩名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 12 页 - - - - - - - - - 1 目录1设计目的和任务 . 211 课程设计目的 . 212 课程设计任务 . 2 2设计原理 . 2 21 802.3 标准帧结构 . 222 CRC 的基本实现 . 3 3设计实现 . 431 设计思路 . 43
2、.1.1填充帧头部字段 . . 4 3.1.2 填充数据字段. 43.1.3计算填充 CRC . 5 32 流程图 . 6 3.2.1程序流程图 . . 6 3.2.2CRC 计算流程图 . 7 4程序源码 . 841 数据输入代码 . 842 帧封装代码 . 85运行结果 . 11 6总结体会 . 12 7参考文献 . 12 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 12 页 - - - - - - - - - 2 1. 设计目的和任务1.1 课程设计目的(1)使
3、学生掌握网络通信协议的基本工作原理;(2)培养学生基本掌握网络编程的基本思路和方法;(3)能提高学生对所学计算机网络理论知识的理解能力;(4)能提高学生对所学知识的实际应用能力和创新能力;(5)提高学生的科技论文写作能力。1.2 课程设计任务根据 IEEE802.3 格式的以太网帧格式, 编写程序将原始数据封装成一个或多个帧,并将这些帧的各个字段值写入输出文件。原始数据从输入文件中获取,默认为二进制数据文件。 太网帧中填写数据内容, 校验字段通过 CRC 校验获得, 数据字段的最大长度设置为100 字节实现封装。2. 设计原理2.1 802.3标准帧结构以太网 Ethernet 帧格式:前序(
4、 P)目的地址 (SD) 源地址(SA) 长度数据FCS 8 B 6B 6B 2B 461500B 4B 1. 前序字段前序字段由 7 个字节的交替出现的1 和 0 组成, 设置该字段的目的是指示帧的开始并便于网络中的所有接收器均能与到达帧同步。2. 帧起始定界符字段它可以被看作前序字段的延续。 实际上,该字段的组成方式继续使用前序字段中的格式,这个一个字节的字段的前6 个比特位置由交替出现的1 和 0 构成。该字段的最后两个比特位置是11,这两位中断了同步模式并提醒接收后面跟随的是帧数据。3. 目的地址字段目的地址字段确定帧的接收者。6 个字节的源地址和目的地址字段是局域网中的所有工作站必须
5、使用同样的地址结构。目前,几乎所有的802.3 网络使用 6字节寻址。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 12 页 - - - - - - - - - 3 4. 源地址字段源地址字段标识发送帧的工作站。和目前地址字段类似, 源地址字段的长度六个字节。当使用六个字节的源地址字段时,前三个字节表示由IEEE分配给厂商的地址,将烧录在每一块网络接口卡的ROM 中。而制造商通常为其每一网络接口卡分配后字节。5. 长度字段用于 IEEE802.3 的两字节长度字段定义了
6、数据字段包含的字节数。从前序到 FCS字段的帧长度最小必须是64 字节。 基于最小帧长为 64 字节和使用六字节地址字段的要求,意味着每个数据字段的最小长度为46 字节。如果传输数据少于 46 个字节,应将数据字段填充至46字节。不过,填充字符的个数不包括在长度字段值中,数据字段的最大长度为1500 字节。6. 数据字段数据字段的最小长度必须为46 字节以保证帧长至少为64 字节, 这意味着传输一字节信息也必须使用46 字节的数据字段: 如果填入该该字段的信息少于46字节,该字段的其余部分也必须进行填充零。数据字段的最大长度为1500字节。7. 校验序列字段帧校验序列字段提供了一种错误检测机制
7、,每一个发送器均计算一个包括了地址字段、长度字段和数据字段的循环冗余校验(CRC )码。发送器于是将计算出的 CRC 填入 4 字节的 FCS字段。2.2 CRC 的基本实现循环冗余编码 (CRC)是一种重要的线性分组码、 编码和解码方法, 具有简单、检错和纠错能力强等特点,在通信领域广泛地用于实现差错控制。CRC 校验码的检错能力很强,不仅能检查出离散错误,还能检查出突发错误。利用 CRC 进行检错的过程可简单描述如下: 在发送端根据要传送的k 位二进制码序列,以一定的规则产生一个校验用的r 位监督码 (CRC码) ,附在原始信息的后边,构成一个新的二进制码序列( 共 k+r 位) ,然后发
8、送出去。在接收端,根据信息码和 CRC 码之间所遵循的规则进行检验, 以确定传送中是否出错。 这个规则在差错控制理论中称为“生成多项式” 。循环冗余校验码的特点: (1)CRC校验码可检测出所有单个错误。 (2)CRC校验码可检测出所有奇数位错误。 (3)CRC 校验码可检测出所有双位的错误(4)CRC 校验码可检测出所有小于、等于校验位长度的突发错误。(5)CRC 校验码可以(1/2)-11 -k的概率检测出长度为 (K+1)位的突发错误名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - -
9、第 4 页,共 12 页 - - - - - - - - - 4 3. 设计实现3.1 设计思路3.1.1填充帧头部字段在这一部分需要向输出文件写入前导码、帧前定界符、 目的地址、 源地址和长度字段。写入前四个部分十分简单, 而写入长度字段时需要计算输入文件的长度。所以计算输入文件长度的方法如下所示:int length=0; infile.seekg(0,ios:end);/将读指针移到文件末尾。/* 计算指针偏移量,即为输入文件的长度*/ length=infile.tellg(); /* 创建字符指针并根据文件长度初始化*/ unsigned char* data=new unsigne
10、d charlength; infile.seekg(0,ios:beg);/将读指针移到文件开始。/* 将文件数据读入到字符指针data 中*/ infile.read(data,length); file.put(char(length8); /* 将文件长度值按照逆序写入到输出文件的长度字段中*/ file.put(char(length&0 xff); /* 将 data 内容写入到输出文件中 */ file.write(data,length); 这种方法采用的是使用文件流相关函数的办法,简单明了,可以先获得文件数据长度,再申请相同大小的空间,不会造成空间上的浪费。3.1.2 填充数
11、据字段在数据字段中,数据字段的最小长度为46B。如果帧的 LLC数据少于 46B,则应将数据字段填充至46B。填充字符是任意的,不计入长度字段值中。在程序中是用一下方法实现的:/ 如果输入文件长度不足46B,则用补足 46B if(length46) for(int j=length;j46;j+) file.put(char(0 x00); 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共 12 页 - - - - - - - - - 5 3.1.3 计算填充 CRC 帧
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