計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)_模擬以太網(wǎng)幀封裝

1、課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程設(shè)計(jì)題目： 模擬以太網(wǎng)幀封裝專 業(yè)：信息工程班 級(jí)：1122301姓 名：學(xué) 號(hào):指導(dǎo)教師: 2013年 12 月20日目 錄1設(shè)計(jì)任務(wù)和目的211 課程設(shè)計(jì)任務(wù)212 課程設(shè)計(jì)目的22設(shè)計(jì)原理221 802.3標(biāo)準(zhǔn)幀結(jié)構(gòu)222 CRC的基本實(shí)現(xiàn)33設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)431 設(shè)計(jì)思路43.1.1 填充幀頭部字段43.1.2填充數(shù)據(jù)字段43.1.3 計(jì)算填充CRC432 流程圖53.2.1 程序流程圖63.2.2 CRC計(jì)算流程圖74程序源碼85運(yùn)行結(jié)果106總結(jié)體會(huì)111.設(shè)計(jì)任務(wù)和目的1.1課程設(shè)計(jì)任務(wù)根據(jù)給出的原始數(shù)據(jù)，組裝一個(gè)IEEE802.3格式的幀。默認(rèn)的輸入文件為二進(jìn)制原始數(shù)

2、據(jù)。封裝得到的幀輸出到二進(jìn)制數(shù)據(jù)文件中。1.2課程設(shè)計(jì)目的（1）使學(xué)生掌握網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的基本工作原理；（2）培養(yǎng)學(xué)生基本掌握網(wǎng)絡(luò)編程的基本思路和方法；（3）能提高學(xué)生對所學(xué)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論知識(shí)的理解能力；（4）能提高學(xué)生對所學(xué)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力；（5）提高學(xué)生的科技論文寫作能力。 2.設(shè)計(jì)原理 2.1 802.3標(biāo)準(zhǔn)幀結(jié)構(gòu)以太網(wǎng)Ethernet幀格式：前序（P）目的地址(SD)源地址(SA)長度數(shù)據(jù)FCS8 B6B6B2B461500B4B 1. 前序字段前序字段由7個(gè)字節(jié)的交替出現(xiàn)的1和0組成，設(shè)置該字段的目的是指示幀的開始并便于網(wǎng)絡(luò)中的所有接收器均能與到達(dá)幀同步。2.幀起

3、始定界符字段它可以被看作前序字段的延續(xù)。實(shí)際上，該字段的組成方式繼續(xù)使用前序字段中的格式，這個(gè)一個(gè)字節(jié)的字段的前6個(gè)比特位置由交替出現(xiàn)的1和0構(gòu)成。該字段的最后兩個(gè)比特位置是11，這兩位中斷了同步模式并提醒接收后面跟隨的是幀數(shù)據(jù)。3.目的地址字段目的地址字段確定幀的接收者。6個(gè)字節(jié)的源地址和目的地址字段是局域網(wǎng)中的所有工作站必須使用同樣的地址結(jié)構(gòu)。4.源地址字段源地址字段標(biāo)識(shí)發(fā)送幀的工作站。和目前地址字段類似，源地址字段的長度六個(gè)字節(jié)。5.長度字段用于IEEE802.3的兩字節(jié)長度字段定義了數(shù)據(jù)字段包含的字節(jié)數(shù)。從前序 到FCS字段的幀長度最小必須是64字節(jié)?；谧钚L為64字節(jié)和使用六字節(jié)

4、地址字段的要求，意味著每個(gè)數(shù)據(jù)字段的最小長度為46字節(jié)。如果傳輸數(shù)據(jù)少于46個(gè)字節(jié)，應(yīng)將數(shù)據(jù)字段填充至46字節(jié)。不過，填充字符的個(gè)數(shù)不包括在長度字段值中，數(shù)據(jù)字段的最大長度為1500字節(jié)。6.數(shù)據(jù)字段數(shù)據(jù)字段的最小長度必須為46字節(jié)以保證幀長至少為64字節(jié)，這意味著傳輸一字節(jié)信息也必須使用46字節(jié)的數(shù)據(jù)字段：如果填入該該字段的信息少于46字節(jié)，該字段的其余部分也必須進(jìn)行填充零。數(shù)據(jù)字段的最大長度為1500字節(jié)。7. 校驗(yàn)序列字段將計(jì)算出的CRC填入32位的FCS校驗(yàn)字段。幀校驗(yàn)序列字段提供了一種錯(cuò)誤檢測機(jī)制，包括了地址字段、長度字段和數(shù)據(jù)字段的循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）碼。2.2 CRC的基本實(shí)現(xiàn)

5、利用CRC進(jìn)行檢錯(cuò)的過程可簡單描述如下：在發(fā)送端根據(jù)要傳送的k位二進(jìn)制碼序列，以一定的規(guī)則產(chǎn)生一個(gè)校驗(yàn)用的r位監(jiān)督碼(CRC碼)，附在原始信息的后邊，構(gòu)成一個(gè)新的二進(jìn)制碼序列(共k+r位)，然后發(fā)送出去。在接收端，根據(jù)信息碼和CRC碼之間所遵循的規(guī)則進(jìn)行檢驗(yàn)，以確定傳送中是否出錯(cuò)。這個(gè)規(guī)則在差錯(cuò)控制理論中稱為“生成多項(xiàng)式”。3.設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)3.1設(shè)計(jì)思路3.1.1 填充幀頭部字段在這一部分需要向輸出文件寫入前導(dǎo)碼、幀前定界符、目的地址、源地址和長度字段。寫入前四個(gè)部分相對簡單，而寫入長度字段時(shí)需要計(jì)算輸入文件的長度。所以計(jì)算輸入文件長度的方法如下：int length=0;infile.seekg

6、(0,ios:end);/將讀指針移到文件末尾。/計(jì)算指針偏移量，即為輸入文件的長度length=infile.tellg();/創(chuàng)建字符指針并根據(jù)文件長度初始化unsigned char* data=new unsigned charlength; infile.seekg(0,ios:beg);/將讀指針移到文件開始。/將文件數(shù)據(jù)讀入到字符指針data中infile.read(data,length); /將data內(nèi)容寫入到輸出文件中file.write(data,length);3.1.2 填充數(shù)據(jù)字段在數(shù)據(jù)字段中，數(shù)據(jù)字段的最小長度為46B。如果幀的LLC數(shù)據(jù)少于46B，則應(yīng)將數(shù)據(jù)字

7、段填充至46B。填充字符是任意的，不計(jì)入長度字段值中。在程序中是用一下方法實(shí)現(xiàn)的：/如果輸入文件長度不足46B，則用補(bǔ)足46Bif(length<46) for(int j=length;j<46;j+) file.put(char(0x00); 3.1.3計(jì)算填充CRC 幀封裝的最后一步就是對數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，并將校驗(yàn)結(jié)果記入幀校驗(yàn)字段。本程序中實(shí)現(xiàn)的是CRC-8校驗(yàn)算法，即多項(xiàng)式G(x)=x8+x2+x+1，方法如下所示：file.put(char(0x00);/數(shù)據(jù)后補(bǔ)1B的0，用于crc計(jì)算 file.seekg(8,ios:beg);/將讀指針指向目的地址字段，從此處開始CR

8、C計(jì)算 unsigned char ch;/ch用來保存讀入的字符。 unsigned char crc=char(0x00);/余數(shù)初始值為。unsigned char crc=0;/初始余數(shù)為0 while(total-) unsigned char temp; file.get(temp);/讀1B的數(shù)據(jù)/多項(xiàng)式G(x)=x8+x2+x+1即以下模擬數(shù)據(jù)除以100000111的二進(jìn)制除法過程for(unsigned char i=(unsigned char)0x80;i>0;i>>=1) if(crc&0x80) crc<<=1; if(temp&

9、amp;i) crc=0x01;/將輸入數(shù)據(jù)相應(yīng)位的值遞補(bǔ)到余數(shù)末位crc=0x07;/進(jìn)行除法運(yùn)算（即減去除數(shù)的低8位：00000111） else crc<<=1; if(temp&i) crc=0x01;/將輸入數(shù)據(jù)相應(yīng)位的值遞補(bǔ)到余數(shù)末位 3.2程序流程圖3.2.1程序流程圖 3.2.2 CRC計(jì)算流程圖4.程序源代碼(主要代碼）CString str;void CEx3Dlg:OnButton2() CString filter;filter="文本文件(*.txt)|*.txt|c+文件(*.h,*.cpp)|*.h,*.cpp|"CFile

10、Dialog dlg(TRUE,NULL,NULL,OFN_HIDEREADONLY,filter);if(dlg.DoModal()=IDOK)str=dlg.GetPathName();/AfxMessageBox(str);MessageBox("文件選擇成功");/int nIndex=m_edit.AddString(str);/m_edit.SetItemDataPtr(nIndex,0);void CEx3Dlg:OnButton1() fstream file;/打開指定輸出文件，讀寫方式為以二進(jìn)制方式可讀可寫，如文件存在則清除其內(nèi)容file.open(&q

11、uot;D:out.txt",ios:in|ios:out|ios:binary|ios:trunc);for(int i=0;i<7;i+) file.put(char(0xaa);/寫入7B前導(dǎo)碼file.put(char(0xab);/寫入1B幀前界定符long pCrcs=file.tellp();/獲得當(dāng)前文件指定指針位置，計(jì)算CRC時(shí)從這里開始char dst_addr6=char(0xff),char(0xff),char(0xe4),char(0x86),char(0x30), char(0xd0);file.write(dst_addr,sizeof(dst_

12、addr);/寫入6B目的地址char src_addr6=char(0xff),char(0xff),char(0x80),char(0x1a),char(0xe6), char(0x09); file.write(src_addr,sizeof(src_addr);/寫入6B源地址ifstream infile;infile.open(str,ios:binary); infile.seekg(0,ios:end);/將文件讀指針移到末尾short length=(short)infile.tellg();/獲得位置偏移量，即為輸入文件長度file.put(char(length/256)

13、;/將該長度寫入數(shù)據(jù)長度字段（2B）file.put(char(length%256); char* data=new charlength; infile.seekg(0,ios:beg); infile.read(data,length);/從輸入文件中讀出所有數(shù)據(jù)至data中file.write(data,length);/將data中數(shù)據(jù)寫入輸出文件infile.close();delete data;if(length<46) for(int i=0;i<46-length;i+) file.put(char(0x00);/數(shù)據(jù)字段不足46B的部分用0填充long pCr

14、c=file.tellp();/獲得當(dāng)前位置，計(jì)算后的CRC碼將寫到這個(gè)位置file.put(char(0x00);/數(shù)據(jù)后補(bǔ)1B的0，用于crc計(jì)算short total=short(file.tellp()-(short)pCrcs;/需要進(jìn)行計(jì)算的數(shù)據(jù)長度file.seekg(pCrcs,ios:beg);/將讀指針指向目的地址字段，從這里開始crc計(jì)算unsigned char crc=0;/初始余數(shù)為0 while(total-) unsigned char temp; file.get(temp);/讀1B的數(shù)據(jù)/多項(xiàng)式G(x)=x8+x2+x+1即以下模擬數(shù)據(jù)除以10000011

15、1的二進(jìn)制除法過程for(unsigned char i=(unsigned char)0x80;i>0;i>>=1) if(crc&0x80) crc<<=1; if(temp&i) crc=0x01;/將輸入數(shù)據(jù)相應(yīng)位的值遞補(bǔ)到余數(shù)末位crc=0x07;/進(jìn)行除法運(yùn)算（即減去除數(shù)的低8位：00000111） else crc<<=1; if(temp&i) crc=0x01;/將輸入數(shù)據(jù)相應(yīng)位的值遞補(bǔ)到余數(shù)末位 file.seekp(pCrc,ios:beg); length=sizeof(crc); switch(leng

16、th) /若CRC不足4B，將CRC補(bǔ)位至4B case 1: file.put(char(0x00); file.put(char(0x00); file.put(char(0x00); file.put(crc); break; case 2: file.put(char(0x00); file.put(char(0x00); file.put(crc); break; case 3: file.put(char(0x00); file.put(crc); break; MessageBox("幀文件封裝完成，封裝后文件為D:out.txt");file.close(); 5.運(yùn)行結(jié)果（1）輸入數(shù)據(jù)和幀封裝：（2）源文件如下：（3）被封裝后的文件如下：6.總結(jié)與體會(huì)本次課程設(shè)計(jì)重點(diǎn)學(xué)習(xí)了幀封裝。在查閱了很多幀的封裝的知識(shí)后，對幀及其封裝的方法有了一定程度的了解和掌握。在對幀的學(xué)習(xí)后，有了很大的收獲，并且使幀的封裝得以實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)了幀的封裝，主要是將幀的七個(gè)部分-前導(dǎo)碼、幀前定界符、目的地址、源地址、長度字段、數(shù)據(jù)字段和校驗(yàn)字段，按順序封裝的，最后形成一