模擬以太網(wǎng)幀封裝--課程設(shè)計

1、課程設(shè)計報告課程設(shè)計題目： 模擬以太網(wǎng)幀封裝專 業(yè)：信息工程班 級： 姓 名：學(xué) 號:指導(dǎo)教師: 2021年 12 月20日目 錄1設(shè)計任務(wù)和目的211 課程設(shè)計任務(wù)212 課程設(shè)計目的22設(shè)計原理221 802.3標(biāo)準(zhǔn)幀結(jié)構(gòu)222 CRC的基本實現(xiàn)33設(shè)計實現(xiàn)431 設(shè)計思路43.1.1 填充幀頭部字段43.1.2填充數(shù)據(jù)字段43.1.3 計算填充CRC432 流程圖53.2.1 程序流程圖63.2.2 CRC計算流程圖74程序源碼85運行結(jié)果106總結(jié)體會111.設(shè)計任務(wù)和目的1.1課程設(shè)計任務(wù)根據(jù)給出的原始數(shù)據(jù)，組裝一個IEEE802.3格式的幀。默認(rèn)的輸入文件為二進制原始數(shù)據(jù)。封裝得到

2、的幀輸出到二進制數(shù)據(jù)文件中。1.2課程設(shè)計目的（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)計算機網(wǎng)絡(luò)理論知識的理解能力；（4）能提高學(xué)生對所學(xué)知識的實際應(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.幀起始定界符字段

3、它可以被看作前序字段的延續(xù)。實際上，該字段的組成方式繼續(xù)使用前序字段中的格式，這個一個字節(jié)的字段的前6個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)地址字段的要

4、求，意味著每個數(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行填充零。數(shù)據(jù)字段的最大長度為1500字節(jié)。7. 校驗序列字段將計算出的CRC填入32位的FCS校驗字段。幀校驗序列字段提供了一種錯誤檢測機制，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（CRC）碼。2.2 CRC的基本實現(xiàn)利用CRC進

5、行檢錯的過程可簡單描述如下：在發(fā)送端根據(jù)要傳送的k位二進制碼序列，以一定的規(guī)則產(chǎn)生一個校驗用的r位監(jiān)督碼(CRC碼)，附在原始信息的后邊，構(gòu)成一個新的二進制碼序列(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)則進行檢驗，以確定傳送中是否出錯。這個規(guī)則在差錯控制理論中稱為“生成多項式”。3.設(shè)計實現(xiàn)3.1設(shè)計思路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。寫入前四個部分相對簡單，而寫入長度字段時需要計算輸入文件的長度。所以計算輸入文件長度的方法如下：int length=0;infile.seekg(0,ios

6、:end);/將讀指針移到文件末尾。/計算指針偏移量，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)字段填充至46

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

8、signed 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)/多項式G(x)=x8+x2+x+1即以下模擬數(shù)據(jù)除以100000111的二進制除法過程for(unsigned char i=(unsigned char)0x80;i>0;i>>=1) if(crc&0x80) crc<<=1; if(temp&i)

9、 crc=0x01;/將輸入數(shù)據(jù)相應(yīng)位的值遞補到余數(shù)末位crc=0x07;/進行除法運算（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|"CFileDialog

10、 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，讀寫方式為以二進制方式可讀可寫，如文件存在則清除其內(nèi)容file.open("D:

11、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，計算CRC時從這里開始char dst_addr6=char(0xff),char(0xff),char(0xe4),char(0x86),char(0x30), char(0xd0);file.write(dst_addr,sizeof(dst_addr);

12、/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);/將該長度

13、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 pCrc=file

14、.tellp();/獲得當(dāng)前位置，計算后的CRC碼將寫到這個位置file.put(char(0x00);/數(shù)據(jù)后補1B的0，用于crc計算short total=short(file.tellp()-(short)pCrcs;/需要進行計算的數(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)/多項式G(x)=x8+x2+x+1即以下模擬數(shù)據(jù)除以100000111的二進制除

15、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)位的值遞補到余數(shù)末位crc=0x07;/進行除法運算（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)位的值遞補到余數(shù)末位 file.seekp(pCrc,ios:beg); length=sizeof(crc); switch(length) /若

16、CRC不足4B，將CRC補位至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.運行

17、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)與體會本次課程設(shè)計重點學(xué)習(xí)了幀封裝。在查閱了很多幀的封裝的知識后，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現(xiàn)。在設(shè)計中實現(xiàn)了幀的封裝，主要是將幀的七個部分-前導(dǎo)碼、幀前定界符、目的地址、源地址、長度字段、數(shù)據(jù)字段和校驗字段，按順序封裝的，最后形成一個完整的幀結(jié)構(gòu)。同時，在編寫程序的過程中，用到了很多的函數(shù)，這些函數(shù)的運用使得程序簡便而且正確的運行出來。為了正確的實現(xiàn)這些函數(shù)，我查閱了很多相關(guān)的資料，從中獲得了大量的有用的信息，收獲也頗豐富。近一周的課程設(shè)計中，

18、我的動手能力得到了很大的提高，而且將這學(xué)期所學(xué)的網(wǎng)絡(luò)的知識和以前所學(xué)的編程的知識充分的聯(lián)系起來，對這門課的認(rèn)識又提高了一層。除此之外，在做課程設(shè)計的時候也遇到了很多的問題，最后在同學(xué)的幫助下正確的解決了。從最開始的遇到問題到最后的正確解決問題，我懂得了正確出來問題的方法，也知道了自己的不足之處，收獲頗多。 論大學(xué)生寫作能力 寫作能力是對自己所積累的信息進行選擇、提取、加工、改造并將之形成為書面文字的能力。積累是寫作的基礎(chǔ)，積累越厚實，寫作就越有基礎(chǔ)，文章就能根深葉茂開奇葩。沒有積累，胸?zé)o點墨，怎么也不會寫出作文來的。寫作能力是每個大學(xué)生必須具備的能力。從目前高校整體情況上看，大學(xué)生的寫作能力較

19、為欠缺。一、大學(xué)生應(yīng)用文寫作能力的定義那么，大學(xué)生的寫作能力究竟是指什么呢？葉圣陶先生曾經(jīng)說過，“大學(xué)畢業(yè)生不一定能寫小說詩歌，但是一定要寫工作和生活中實用的文章，而且非寫得既通順又扎實不可?！?對于大學(xué)生的寫作能力應(yīng)包含什么，可能有多種理解，但從葉圣陶先生的談話中，我認(rèn)為：大學(xué)生寫作能力應(yīng)包括應(yīng)用寫作能力和文學(xué)寫作能力，而前者是必須的，后者是“不一定”要具備，能具備則更好。眾所周知，對于大學(xué)生來說，是要寫畢業(yè)論文的，我認(rèn)為寫作論文的能力可以包含在應(yīng)用寫作能力之中。大學(xué)生寫作能力的體現(xiàn)，也往往是在撰寫畢業(yè)論文中集中體現(xiàn)出來的。本科畢業(yè)論文無論是對于學(xué)生個人還是對于院系和學(xué)校來說，都是十分重要的

20、。如何提高本科畢業(yè)論文的質(zhì)量和水平，就成為教育行政部門和高校都很重視的一個重要課題。如何提高大學(xué)生的寫作能力的問題必須得到社會的廣泛關(guān)注，并且提出對策去實施解決。二、造成大學(xué)生應(yīng)用文寫作困境的原因： （一）大學(xué)寫作課開設(shè)結(jié)構(gòu)不合理。 就目前中國多數(shù)高校的學(xué)科設(shè)置來看，除了中文專業(yè)會系統(tǒng)開設(shè)寫作的系列課程外，其他專業(yè)的學(xué)生都只開設(shè)了普及性的大學(xué)語文課。學(xué)生寫作能力的提高是一項艱巨復(fù)雜的任務(wù)，而我們的課程設(shè)置僅把這一任務(wù)交給了大學(xué)語文教師，可大學(xué)語文教師既要在有限課時時間內(nèi)普及相關(guān)經(jīng)典名著知識，又要適度提高學(xué)生的鑒賞能力，且要教會學(xué)生寫作規(guī)律并提高寫作能力，任務(wù)之重實難完成。 （二）對實用寫作的普

21、遍性不重視。 “大學(xué)語文”教育已經(jīng)被嚴(yán)重地“邊緣化”。目前對中國語文的態(tài)度淡漠，而是呈現(xiàn)出全民學(xué)英語的大好勢頭。中小學(xué)如此，大學(xué)更是如此。對我們的母語中國語文，在大學(xué)反而被漠視，沒有相關(guān)的課程的設(shè)置，沒有系統(tǒng)的學(xué)習(xí)實踐訓(xùn)練。這其實是國人的一種偏見。應(yīng)用寫作有它自身的規(guī)律和方法。一個人學(xué)問很大，會寫小說、詩歌、戲劇等，但如果不曉得應(yīng)用文寫作的特點和方法，他就寫不好應(yīng)用文。 （三）部分大學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度不端正。 很多非中文專業(yè)的大學(xué)生對寫作的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練都只是集中在大學(xué)語文這一門課上，大部分學(xué)生只愿意被動地接受大學(xué)語文老師所講授的文學(xué)經(jīng)典故事，而對于需要學(xué)生動手動腦去寫的作文，卻是盡可能應(yīng)付差事，這樣勢

22、必不能讓大學(xué)生的寫作水平有所提高。 （四）教師的實踐性教學(xué)不強。 學(xué)生寫作能力的提高是一項艱巨復(fù)雜的任務(wù)，但在教學(xué)中有不少教師過多注重理論知識，實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)卻往往被忽視。理論講了一大堆，但是實踐卻幾乎沒有，訓(xùn)練也少得可憐。閱讀與寫作都需要很強的實踐操作，學(xué)習(xí)理論固然必不可少，但是閱讀方法和寫作技巧的掌握才是最重要的。 由于以上的原因，我們的大學(xué)生的寫作水平著實令人堪憂，那么如何走出這一困境，筆者提出一些建議，希望能對大學(xué)生寫作水平的提高有所幫助。 三、提高大學(xué)生應(yīng)用寫作能力的對策 （一）把應(yīng)用寫作課設(shè)置為大學(xué)生的必修課。 在中國的每一所大學(xué)，應(yīng)用寫作應(yīng)該成為大學(xué)生的必修課。因為在這個被某些人形容為實用主義、功利主義甚囂塵上的時代，也是個人生存競爭最激烈的時代，人們比任何時代都更需要學(xué)會寫作實用性的文章，比如職場競爭中的求職信，生活中的財經(jīng)文書、法律文書等，以提高個人的生存競爭能力。 （二）端正大學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度。 首先，要讓大學(xué)生充分認(rèn)識到實用寫作課的重要性，這門課關(guān)乎到他人生的每一個方面，諸如就職，求愛，理財，人際交往等，是他終生都需要使用的一些基礎(chǔ)性的知識，也是他必備的一項生存技能。其次，實用寫作有它自身的規(guī)律和方法。它不是你想怎樣寫都行的，它有嚴(yán)格的格式性的要求，所以需要系