计算机网络 实验2 Ethernet Layer

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https://zybuluo.com/SovietPower/note/1885486

实验内容

1.获取以太网的帧

启动 wireshark，选择 WLAN，设置过滤器为 icmp，关闭混杂模式，勾选 MAC 地址解析（或者在捕获-选项中设置并选择 WLAN）。
开始捕获后，ping www.baidu.com，然后停止捕获。

2.分析以太网的帧

• 书中介绍了两种Ethernet：IEEE 802.3和DIX Ethernet。
  IEEE 802.3不太常见，一般捕获到的都是DIX Ethernet，在Wireshark中写为Ethernet II。
• Wireshark中显示的字段中没有Preamble（前导码）。Preamble是物理层的机制，帮助NIC识别每个帧的开始，不包含有效数据且不被Wireshark接收。
• 包含6B目标地址（Destination MAC, DMAC）、6B源地址（Source MAC, SMAC），均为48位MAC地址。
• 包含2B的类型字段 Type，标识数据字段中包含的高层协议。类型字段值为0x0800的帧代表IP协议帧；类型字段值为0806的帧代表ARP协议帧。
• Wireshark 没有显示数据字段 Data，Data会从后面的IP头部开始。最小长度为46字节以保证帧长至少为64字节，最大长度为1500字节。
• Wireshark 没有填充 pad。如果有填充（即帧长不足64B），会在最后显示。
• Wireshark 没有显示4B的 FCS（32位循环冗余校验值）。以太网硬件在发送或接收时，会自动添加或去除该字段，所以一般对操作系统和Wireshark不可见。

3.分析以太网地址范围

每个以太网帧包含一个DMAC和SMAC。SMAC是本机的地址，但DMAC不一定是远程服务器的地址（比如在ping一个远程服务器时），因为以太网帧只在一个局域网内走。DMAC是路由器的Ethernet地址或默认网关，也就是用来将当前所在的局域网和整个互联网相连的设备地址。
而IP部分的两个32位地址，确实是发送端口和接收端口的地址。

要求：
画出能表示 本机、路由器、远程服务器 相对位置的图，并在对应位置标记Ethernet的DMAC, SMAC，和IP中的端口地址。

4.分析以太网的广播帧

在以太网中，单播、组播和广播通信会使用不同的 DMAC 地址。
单播 unicast
DMAC地址是帧从一台发送设备发送到一台目的设备时使用的唯一地址。

组播 multicast
组播地址允许源设备向一组设备发送数据包。属于某一组播组的设备都被分配了该组播组 IP 地址。
组播地址的范围为224.0.0.0到239.255.255.255，即一定以01-00-5E开头。所以DMAC第8位（第1个字节的最低位）一定为$1$，可以说广播是组播的一种特殊情况。这位1也可用于区分单播和广播/组播。
由于组播地址代表一组地址（有时称为主机组），因此只能用作数据包的目的地址。源地址始终为单播地址。
组播地址常用于远程游戏中，许多玩家远程连接同一个游戏并玩该游戏；通过视频会议远程学习也使用组播地址，许多学生连接到同一个课程。

广播 broadcast
广播的DMAC地址为全1，即ff:ff:ff:ff:ff:ff，表示本地网络（广播域）中的所有主机都将接收和处理该数据包。
ARP协议使用广播，所以ARP中的Target MAC address，也为全1，即Broadcast (ff:ff:ff:ff:ff:ff)。

MAC层的广播是DMAC为48个1，MAC层的组播为DMAC第一个字节最低位是1。
IP的广播有三种：
255.255.255.255：本地广播，也叫直接，不能跨路由广播。
172.16.53.255：子网广播，广播给子网172.16.53.255，可以跨路由广播。
172.16.255.255：全子网广播，广播给子网172.16.0.0，可心跨路由广播。
也就是说，路由器并不是隔离所有广播。子网广播和全子网广播对应的目的MAC是单播，所以路由器会转发。路由器隔离的广播是目的MAC为全1的广播，对于目的MAC是单播的 上层广播，路由器是不能隔离的。

获取广播包
选择过滤器ether multicast，等待。

问题1

Wireshark上的广播以太网地址的标准格式是什么？

ff:ff:ff:ff:ff:ff。

问题2

DMAC中的哪一位用于区分单播和广播/组播？

第8位（第1个字节的最低位）：为0时为单播，为1时为广播/组播。

.... ...1 .... .... .... .... = IG bit: Group address (multicast/broadcast)