帧封装

1.摘要：

随着计算机技术的不断发展，计算机网络已经成为信息时代的重要特征，人们称它为信息高速公路。网络是计算机技术和通信技术的产物，是应社会对信息共享和信息传递的要求发展起来的，各国都在建设自己的信息高速公路。我国近年来计算机网络发展的速度也很快，在国防、电信、银行、广播等方面都有广泛的应用。我相信在不长的时间里，计算机网络一定会得到极大的发展，那时将全面进入信息时代。

在计算机的通信过程中，数据的传输都是以固定的格式进行传输，在计算机当中就是以二进制的数据进行传输。在网络通信中，“包”(Packet)和 “帧” (Frame)的概念相同，均指通信中的一个数据块。对于具体某种通信网络，一般使用术语“帧”。一种网络的帧格式可能与另一种网络不同，通常使用术语“包”来指一般意义的帧。串行通信的数据格式有面向字符型的数据格式，如单同步、双同步、外同步；也有面向比特型的数据格式，这以帧为单位传输，每帧由六个部分组成，分别是标志区、地址区、控制区、信息区、帧校验区和标志区。

设计目的

帧是在数据链路层数据进行传输与交换的基本单位。构造帧对于理解网络协议的概念、协议执行过程以及网络问题处理的一般方法具有重要的意义。本次课程设计的目的是应用数据链路层与介质访问控制层的知识，根据数据链路层的基本原理，通过构造一个具体的Ethernet帧，从而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。

2.设计任务内容和时间

2.1设计任务内容

编写程序，根据给出的原始数据，组装一个IEEE802.3格式的帧(题目默认的输入文件为二进制原始数据(文件名为input1和input2))。

1)要求程序为命令行程序。比如，可执行文件名为framer.exe,则命令行形式如下：framer inputfile outputfile

其中，inputfile为原始数据文件，outputfile为输出结果。

使用操作系统、语言、编程环境不限，但在报告中必须注明。

2)输出：对应input1和input2的结果分别为output1和output2。

2.2设计任务时间

设计任务时间为一周。具体安排如下：

第一、二天：查阅资料，学习算法

第三、四天：编程调试

第五天：书写报告

3.设计环境与工具

操作系统：Windows 2000/XP/win 7

运行环境：VC

4.实验设计相关知识

帧：来源于串行线路上的通信。其中，发送者在发送数据的前后各添加特殊的字符，使它们成为一个帧。Ethernet从某种程度上可以被看作是机器之间的数据链路层连接。

按802.3标准的帧结构如下表所示(802.3标准的Ethernet帧结构由7部分组成)

802.3标准的帧结构

前导码帧前定界符目的地址源地址长度字段数据字段校验字段7B1B(2/6B)(2/6B)(2B)(长度可变)(4B)其中，帧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。

在校验字段中，使用的是CRC校验。校验的范围包括目的地址字段、源地址字段、长度字段、LLC数据字段。

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”。

CRC的基本实现

前导码帧前定界符目的地址源地址长度字段数据字段校验字段7B1B(2/6B)(2/6B)(2B)(长度可变)(4B)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校验码可以的概率检测出长度为(K+1)位的突发错误

5.设计实现

5.1设计思路

程序共分三个部分：填充帧头部字段，填充数据字段，计算CRC校验码并填充。

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.se