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、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)題目： </p><p><b>　　模擬以太網(wǎng)幀封裝</b></p><p>　　專 業(yè)：信息工程</p><p><b>　　班 級： </b></p>

2、<p><b>　　姓 名：</b></p><p><b>　　學(xué) 號:</b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師: </b></p><p>　　2013年 12 月20日</p><p><b>　　目 錄</b>&

3、lt;/p><p>　　1．設(shè)計(jì)任務(wù)和目的2</p><p>　　1．1 課程設(shè)計(jì)任務(wù)2</p><p>　　1．2 課程設(shè)計(jì)目的2</p><p><b>　　2．設(shè)計(jì)原理2</b></p><p>　　2．1 802.3標(biāo)準(zhǔn)幀結(jié)構(gòu)2</p><p>　　2．2 C

4、RC的基本實(shí)現(xiàn)3</p><p><b>　　3．設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)4</b></p><p>　　3．1 設(shè)計(jì)思路4</p><p>　　3.1.1 填充幀頭部字段4</p><p>　　3.1.2填充數(shù)據(jù)字段4</p><p>　　3.1.3 計(jì)算填充CRC4</p><

5、p><b>　　3．2 流程圖5</b></p><p>　　3.2.1 程序流程圖6</p><p>　　3.2.2 CRC計(jì)算流程圖7</p><p><b>　　4．程序源碼8</b></p><p><b>　　5．運(yùn)行結(jié)果10</b></p>

6、;<p><b>　　6．總結(jié)體會11</b></p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)任務(wù)和目的</b></p><p><b>　　1.1課程設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　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)據(jù)。封裝得到的幀輸出到

7、二進(jìn)制數(shù)據(jù)文件中。</p><p><b>　　1.2課程設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　?。?）使學(xué)生掌握網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的基本工作原理；</p><p>　　（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；</p><p>　　（3）能提高學(xué)生對所學(xué)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論知識的理解能力；</p><p&g

8、t;　?。?）能提高學(xué)生對所學(xué)知識的實(shí)際應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力；</p><p>　?。?）提高學(xué)生的科技論文寫作能力。 </p><p><b>　　2.設(shè)計(jì)原理</b></p><p>　　2.1 802.3標(biāo)準(zhǔn)幀結(jié)構(gòu)</p><p>　　以太網(wǎng)Ethernet幀格式：</p><p><b

9、>　　1. 前序字段</b></p><p>　　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。</p><p>　　2.幀起始定界符字段</p><p>　　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)

10、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)。</p><p><b>　　3.目的地址字段</b></p><p>　　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)。</p><p><b>　　4.源地址字段</b&g

11、t;</p><p>　　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(gè)字節(jié)。</p><p><b>　　5.長度字段</b></p><p>　　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)地址字段的要求，意味著每

12、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)。</p><p><b>　　6.數(shù)據(jù)字段</b></p><p>　　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

13、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)。</p><p><b>　　7. 校驗(yàn)序列字段</b></p><p>　　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。</p><p>　　2.2 CRC的基本實(shí)

14、現(xiàn)</p><p>　　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”。</p><p><b>　　3

15、.設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)</b></p><p><b>　　3.1設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　3.1.1 填充幀頭部字段</p><p>　　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：</p>

16、<p>　　int length=0;</p><p>　　infile.seekg(0,ios::end);//將讀指針移到文件末尾。</p><p>　　//計(jì)算指針偏移量，即為輸入文件的長度</p><p>　　length=infile.tellg();</p><p>　　//創(chuàng)建字符指針并根據(jù)文件長度初始化</p

17、><p>　　unsigned char* data=new unsigned char[length]; </p><p>　　infile.seekg(0,ios::beg);//將讀指針移到文件開始。</p><p>　　//將文件數(shù)據(jù)讀入到字符指針data中</p><p>　　infile.read(data,length); <

18、/p><p>　　//將data內(nèi)容寫入到輸出文件中</p><p>　　file.write(data,length);</p><p>　　3.1.2 填充數(shù)據(jù)字段</p><p>　　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

19、實(shí)現(xiàn)的：</p><p>　　//如果輸入文件長度不足46B，則用補(bǔ)足46B</p><p>　　if(length<46)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(int j=length;j<46;j++)</p><p>　　file.put(char

20、(0x00));</p><p><b>　　}</b></p><p>　　3.1.3計(jì)算填充CRC </p><p>　　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)=x^8+x^2+x+1，方法如下所示：</p><p>　　file.put(

21、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CRC計(jì)算</p><p>　　unsigned char ch;//ch用來保存讀入的字符。</p><p>　　unsigned char crc=char(0x00);//余數(shù)初始值為。</p><p>　　uns

22、igned char crc=0;//初始余數(shù)為0 </p><p>　　while(total--) </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　unsigned char temp; </p><p>　　file.get(temp);//讀1B的數(shù)據(jù)</p>

23、<p>　　//多項(xiàng)式G(x)=x^8+x^2+x+1即以下模擬數(shù)據(jù)除以100000111的二進(jìn)制除法過程</p><p>　　for(unsigned char i=(unsigned char)0x80;i>0;i>>=1) </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　if(crc&

24、;0x80) </p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　crc<<=1; </b></p><p>　　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</p><p>　　crc^=0x07;//進(jìn)行除法運(yùn)算（即減

25、去除數(shù)的低8位：00000111）</p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　else </b></p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　crc<<=1; </b></p>

26、<p>　　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</p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　

27、3.2程序流程圖</b></p><p>　　3.2.1程序流程圖</p><p>　　3.2.2 CRC計(jì)算流程圖</p><p>　　4.程序源代碼(主要代碼）</p><p>　　CString str;</p><p>　　void CEx3Dlg::OnButton2() </p>

28、<p><b>　　{</b></p><p>　　CString filter;</p><p>　　filter="文本文件(*.txt)|*.txt|c++文件(*.h,*.cpp)|*.h,*.cpp||";</p><p>　　CFileDialog dlg(TRUE,NULL,NULL,OFN_HIDE

29、READONLY,filter);</p><p>　　if(dlg.DoModal()==IDOK)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　str=dlg.GetPathName();</p><p>　　//AfxMessageBox(str);</p><p>　　Me

30、ssageBox("文件選擇成功");</p><p>　　//int nIndex=m_edit.AddString(str);</p><p>　　//m_edit.SetItemDataPtr(nIndex,0);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}

31、</b></p><p>　　void CEx3Dlg::OnButton1() </p><p><b>　　{</b></p><p>　　fstream file;</p><p>　　//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</p><p>

32、　　file.open("D:\\out.txt",ios::in|ios::out|ios::binary|ios::trunc);</p><p>　　for(int i=0;i<7;i++) file.put(char(0xaa));//寫入7B前導(dǎo)碼</p><p>　　file.put(char(0xab));//寫

33、入1B幀前界定符</p><p>　　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</p><p>　　char dst_addr[6]={char(0xff),char(0xff),char(0xe4),char(0x86),char(0x30), char(0xd0)};</p><p>　　file.

34、write(dst_addr,sizeof(dst_addr));//寫入6B目的地址</p><p>　　char src_addr[6]={char(0xff),char(0xff),char(0x80),char(0x1a),char(0xe6), char(0x09)}; </p><p>　　file.write(src_addr,sizeof(src_addr));

35、//寫入6B源地址</p><p>　　ifstream infile;</p><p>　　infile.open(str,ios::binary); </p><p>　　infile.seekg(0,ios::end);//將文件讀指針移到末尾</p><p>　　short length=(short)i

36、nfile.tellg();//獲得位置偏移量，即為輸入文件長度</p><p>　　file.put(char(length/256));//將該長度寫入數(shù)據(jù)長度字段（2B）</p><p>　　file.put(char(length%256)); </p><p>　　char* data=new char[length]; </p&

37、gt;<p>　　infile.seekg(0,ios::beg); </p><p>　　infile.read(data,length);//從輸入文件中讀出所有數(shù)據(jù)至data中</p><p>　　file.write(data,length);//將data中數(shù)據(jù)寫入輸出文件</p><p>　　infile.clo

38、se();</p><p>　　delete data;</p><p>　　if(length<46) </p><p>　　for(int i=0;i<46-length;i++) </p><p>　　file.put(char(0x00));//數(shù)據(jù)字段不足46B的部分用0填充</p><p&g

39、t;　　long pCrc=file.tellp();//獲得當(dāng)前位置，計(jì)算后的CRC碼將寫到這個(gè)位置</p><p>　　file.put(char(0x00));//數(shù)據(jù)后補(bǔ)1B的0，用于crc計(jì)算</p><p>　　short total=short(file.tellp())-(short)pCrcs;//需要進(jìn)行計(jì)算的數(shù)據(jù)長度</p><

40、p>　　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</p><p>　　unsigned char crc=0;//初始余數(shù)為0 </p><p>　　while(total--) </p><p><b>　　{ </b></p><p

41、>　　unsigned char temp; </p><p>　　file.get(temp);//讀1B的數(shù)據(jù)</p><p>　　//多項(xiàng)式G(x)=x^8+x^2+x+1即以下模擬數(shù)據(jù)除以100000111的二進(jìn)制除法過程</p><p>　　for(unsigned char i=(unsigned char)0x80;i>0

42、;i>>=1) </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　if(crc&0x80) </p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　crc<<=1; </b></p><p>

43、　　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</p><p>　　crc^=0x07;//進(jìn)行除法運(yùn)算（即減去除數(shù)的低8位：00000111）</p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　else </b></p><p&g

44、t;<b>　　{ </b></p><p><b>　　crc<<=1; </b></p><p>　　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</p><p><b>　　} </b></p><p><b

45、>　　} </b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　file.seekp(pCrc,ios::beg); </p><p>　　length=sizeof(crc); </p><p>　　switch(length) </p><p>　　//若C

46、RC不足4B，將CRC補(bǔ)位至4B </p><p><b>　　{</b></p><p>　　case 1: file.put(char(0x00)); </p><p>　　file.put(char(0x00)); </p><p>　　file.put(char(0x00)); </p><p

47、>　　file.put(crc); </p><p><b>　　break; </b></p><p><b>　　case 2: </b></p><p>　　file.put(char(0x00)); </p><p>　　file.put(char(0x00)); </p>

48、<p>　　file.put(crc); </p><p><b>　　break; </b></p><p>　　case 3: file.put(char(0x00)); </p><p>　　file.put(crc); </p><p><b>　　break; </b><

49、;/p><p><b>　　} </b></p><p>　　MessageBox("幀文件封裝完成，封裝后文件為D:\\out.txt");</p><p>　　file.close(); </p><p><b>　　}</b></p><p><b

50、>　　5.運(yùn)行結(jié)果</b></p><p>　?。?）輸入數(shù)據(jù)和幀封裝：</p><p><b>　?。?）源文件如下：</b></p><p>　　（3）被封裝后的文件如下：</p><p><b>　　6.總結(jié)與體會</b></p><p>　　本次課程

51、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)。</p><p>　　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，最后形成一個(gè)完整的幀結(jié)構(gòu)。同時(shí)，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(yùn)用使得程序簡便而且正確的運(yùn)行

52、出來。為了正確的實(shí)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。</p><p>　　近一周的課程設(shè)計(jì)中，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(jì)的時(shí)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