"又一个课程项目，计算机网络的，要求模拟帧的封装与解封帧， 一、设计要求 1． 编写程序，从文件中读取数据； 2． 将数据组装成 IEEE802.3 格式的帧； 3． 通过两台计算机的通信，把帧从一台计算机传输到另一台计算机。 二、实现功能 1． 设计界面，打开文件，将数据封装成一个或若干个帧，显示帧 ...."
黑客派 1673 号会员
UDP实现以太网帧封装模拟(第一天)
又一个课程项目，计算机网络的，要求模拟帧的封装与解封帧，
一、设计要求
1． 编写程序，从文件中读取数据；
2． 将数据组装成 IEEE802.3 格式的帧；
3． 通过两台计算机的通信，把帧从一台计算机传输到另一台计算机。
二、实现功能
1． 设计界面，打开文件，将数据封装成一个或若干个帧，显示帧的各个字段（数据段可不显示）。
2． 通过网络通信或串口通信，将帧发送到另一台计算机。
3． 接收方对帧进行解析，显示帧的各个字段。
4． 将数据存储到文件中，并与发送方的文件进行比较，检验通信的正确性。
三、代码实现
采用的编程语言是 java，利用 java 良好的 GUI 界面实现用户操作输入数据，采用 UDP 通信。
用 5 个类来实现这次项目。
首先第一个类是 GUI 界面布局以及事件处理
package com.liuxin.import java.awt.FileDimport java.awt.FlowLimport java.awt.Fimport java.awt.GridLimport java.awt.event.ActionEimport java.awt.event.ActionLimport java.io.BufferedRimport java.io.BufferedWimport java.io.Fimport java.io.FileNotFoundEimport java.io.FileRimport java.io.FileWimport java.io.IOEimport java.net.InetAimport java.net.UnknownHostEimport javax.swing.*;public class MyFrame extends JFrame{private int serverPpublic static InetApublic static UdpServerSprivate FileRprivate BufferedRprivate FileWprivate BufferedW//
布局第一行private JLabel row1Label=new JLabel("选择文件");private JButton row1Btn=new JButton("打开文件");//
布局第二行private JLabel row2Label=new JLabel("发送内容");private JTextArea row2Textarea=new JTextArea();//
布局第三行private JLabel row3Label=new JLabel("本地 IP");private JTextField row3LocalIp=new JTextField();//
布局第四行private JLabel row3Label1=new JLabel("端口");private JTextField row3LocalPort=new JTextField();//
布局第五行private JLabel row4Label=new JLabel("目的地 IP");private JTextField row4ToIp=new JTextField();//
布局第六行private JLabel row4Label1=new JLabel("端口");private JTextField row4ToPort=new JTextField();//
布局第七行private JButton row5BtnSend=new JButton("发送");private JButton row5Btnexit=new JButton("关闭退出");private JLabel row6Label=new JLabel("接受信息");private JLabel row7Label=new JLabel("接受内容");private JTextField row6ReceiveInfo=new JTextField();private JTextArea row7TextArea=new JTextArea();private JTextArea concel=new JTextArea();FileDialog openFileDialog = new FileDialog(this,"打开文件",FileDialog.LOAD);public MyFrame(){super("网络通信实例");addWindowListener(new MyWin(this));setSize(500, 700);GridLayout layout=new GridLayout(7, 2, 10, 10);setLayout(null);FlowLayout layout1=new FlowLayout(FlowLayout.CENTER,10,10);//
第一行添加到总布局之中row1Label.setBounds(20, 10, 100, 20);row1Btn.setBounds(110, 10, 100, 20);//
第二行row2Label.setBounds(20, 60, 100, 20);row2Textarea.setBounds(110, 50, 300, 100);row2Textarea.setColumns(20);row2Textarea.setLineWrap(true);row2Textarea.setWrapStyleWord(true);row2Textarea.setCaretPosition(row2Textarea.getText().length());//
第三行row3Label.setBounds(20, 170, 100, 30);row3LocalIp.setBounds(110, 170, 200,30);row3Label1.setBounds(320, 170, 30, 30);row3LocalPort.setBounds(360, 170, 50, 30);//
第四行row4Label.setBounds(20, 210, 100, 30);row4ToIp.setBounds(110, 210, 200,30);row4Label1.setBounds(320, 210, 30, 30);row4ToPort.setBounds(360, 210, 50, 30);row5BtnSend.setBounds(320, 250, 100, 30);row5Btnexit.setBounds(120, 250, 100, 30);add(row5Btnexit);add(row1Label);add(row1Btn);add(row2Label);add(row2Textarea);add(row3Label);add(row3LocalIp);add(row3Label1);add(row3LocalPort);add(row4Label);add(row4ToIp);add(row4Label1);add(row4ToPort);add(row5BtnSend);//
接受队列row6Label.setBounds(20, 290, 100, 30);add(row6Label);row6ReceiveInfo.setBounds(110, 290, 300, 30);add(row6ReceiveInfo);row7Label.setBounds(20, 330, 100, 30);add(row7Label);row7TextArea.setBounds(110, 330, 300, 100);add(row7TextArea);concel.setBounds(110, 470, 300, 100);add(concel);setVisible(true);//
关闭退出row5Btnexit.addActionListener(new ActionListener() {@Overridepublic void actionPerformed(ActionEvent arg0) {// TODO Auto-generated method stubudp.isReceive=udp.close();System.exit(0);}});//
发送row5BtnSend.addActionListener(new ActionListener() {@Overridepublic void actionPerformed(ActionEvent arg0) {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println("判断参数");if(utility.EmptyString(row4ToIp.getText())||utility.EmptyString(row4ToPort.getText())){concel.setText("参数为空！");}else {concel.setText("正在发送……");InetAtry {//
InetAddress.to = InetAddress.getByName(row4ToIp.getText());System.out.println(to.getHostAddress());udp.send(row2Textarea.getText(),to, Integer.valueOf(row4ToPort.getText()));} catch (Exception e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();concel.setText("发送抛出异常！");}concel.setText("发送成功！");}}});//
打开文件row1Btn.addActionListener(new ActionListener() {@Overridepublic void actionPerformed(ActionEvent e) {// TODO Auto-generated method stubopenFileDialog.setVisible(true);if(openFileDialog.getFile()!=null){File file=new File(openFileDialog.getDirectory(),openFileDialog.getFile());try {fread=new FileReader(file);breader=new BufferedReader(fread);SStringBuffer sb=new StringBuffer();while((s=breader.readLine())!=null){sb.append(s+"\n");System.out.println(s+"\n");}row2Textarea.setText(sb.toString());breader.close();fread.close();} catch (FileNotFoundException e1) {// TODO Auto-generated catch blocke1.printStackTrace();} catch (IOException e1) {// TODO Auto-generated catch blocke1.printStackTrace();}}}});}public static void main(String args[]){MyFrame f=new MyFrame();try {local=InetAddress.getLocalHost();f.udp = new UdpServerSocket(local.getHostAddress(), 8001);f.row3LocalIp.setText(local.getHostAddress());f.row3LocalPort.setText("8001");while (UdpServerSocket.isReceive) {if(f.udp.isReceive)f.row7TextArea.setText(f.row7TextArea.getText()+f.udp.receive()+"\n");}} catch (Exception e) {// TODO Auto-generated catch blockSystem.out.println("接受报错");e.printStackTrace();}}}该类主要实现 GUI 的界面布局以及相应事件处理。用户可以选择打开电脑中的某一个文件或者手动输入需要发送的内容，然后输入目的地的 IP 和端口号，有一个按钮选择发送。下方有一个窗口部分用来显示接收到的数据。
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2.1.0 o 70ms以太网帧通过路由的封装过程以及多级路由的路由表解读。
前些日子学习了FPGA的视频采集，基本实现了数据的采集，但就是想着把视频数据通过网络上传到上位机进行存储或者实时监控。然后就开始学习以太网的帧的传输过程
先介绍OSI 七层模型相关的。
首先，第一层是phy物理层，这一层主要提供的是物理层的连接，模拟数据调制都数字的数据的过程。网络电缆传输的是高频模拟数据，我们成为数字网络，那是因为上面传输的是数字信号，但是这些信号都是经过调制的，需要phy进行解调，然后才能交给上一层MAC数据链路层进行处理。
第二层和第一层一样都是硬件层，第二层就是纯数字层了，这一层处理的数据都是数字信息。这一层的组要功能就是实现以太网帧头(前导码的生成)和帧数据后四字节FCS的校验生。当以phy收到数据时，会交给mac层进行处理，收到数据后首先检验帧头，看看是不是一帧数据的开始，如果不是这些数据就会丢掉。还有一种情况就是收到的是完整的一帧数据，mac会校验后四字节FCS（crc32校验码），如果后四自己校验不正确，通常情况下也不会交给上一层（IP网络层）进行处理，不过这里需要注意，一般我们计算机的网卡正常工作是也会丢掉FCS不正确的帧，但是有一些特殊情况除外，比如说，你用wireshark（snifffer，pcap等同类软件）在抓包时，它会配置网卡的工作寄存器，比如说FCS不正确也要求往上一层传输，这样可以分析协议。笔者在调试FPGA
udp通讯时，就遇到了这样的问题。网卡正常工作的时候，我怎么都收不到FPGA发来的数据，但是只要启动了Wireshark
的抓包程序，我的网络调试助手就可以收到数据，当时以为这个调试助手写的代码可能有问题，结果查了好多资料，提到FCS校验不正确所致。结果在FPGA中用stp抓取信号后，确实发现FCS校验的数据有错误，通过修改VERILOG代码，解决了问题。(这个问题我调试了3天！，一直以为自己封装协议写错了。。。)。现在发送数据和接收数据都正常了。
下面介绍一下最近看的关于以太网帧在网络上的传输过程，或者说路由对以太网帧的封装过程。
网上查了很多的资料，说的都是不全，要么就是不对。
局域网中的以太网帧在传输的过程中，如果没有遇到nat转换ip的路由(服务器)，每帧中源IP和目标IP都是不变的，源mac和目标mac一直都是变的，无论是遇到没遇到nat转换ip的路由（服务器）。
上面的图展示了局域网中以太网帧在经过路由后帧的变化过程。注意：以太网帧在经过交换机(或网桥)时帧数据是不会发生变化的，交换机只是转发数据，他不路由数据包。它只是拥有自己的mac对照表(这个说的不专业)。
如果以太网帧在遇到nat转换ip的时候，除了mac都变换之外，源IP也会发生变化，并且源端口也会发生变化。源IP变成了nat设备的公网IP，源端口变成了nat设备的一个虚拟端口。当然公网中传输过程中还会有具体的协议封装，这个就不在介绍了。
下面说一下多级路由的路由表情况和服务器数据发回的路由走法。
1.服务器b把返回的数据数据发送到了nat设备的x端口处，在经过nat设备之后，帧中的目标IP就是主机e的IP了，也就是192.168.2.100，得到了这个目标的IP地址之后，nat设备会查找自己的内网路由表决定如何转发数据。
根据上图中的拓扑结构，nat内网的路由表应该是这样的：
192.168.0.0 255.255.255.0 192.168.0.1
192.168.1.0 255.255.255.0
192.168.0.100
192.168.2.0 255.255.255.0
192.168.0.100
这样一位目标主机的IP是192.168.2.100，所以查到的路由表后，根据路由表的指示，数据会发往192.168.0.100交给路由c进行数据处理，路由在查找自己的路由表，发现这个数据包应该交给192.168.1.100处理，然后到了路由d的话他一看刚好在自己的子网段然后就根据路由表发往主机e了。数据包在传输过程中的mac始终是变化的，经过一个路由就会变化，源mac变为路由本身，目的路由变为下一级路由的mac，经过交换机时mac不会变化。
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&&&& 上层应用将数据封装成IP数据包再封装成帧（路由器接收到的是数据帧，转发的是数据帧，不是数据包，他只是要将数收到的据帧拆开，露出三层报头，数据包中的报头中的ip地址只是为了确定转发的目的地而已）&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 帧=帧头的控制信息+数据部分+帧尾&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& & & & & & & &&&&&&& 帧的格式是由& 接口的封装协议+上层应用共同来决定例如：思科 串口 （ICMP报文做测试）&接口默认封装的HDLC帧接口封装的PPP的帧以太网帧：默认封装协议：ARPA（以太网的前身，就用他来表示封装以太网的两种帧的协议）两种格式：以太网本来为IBM公司的私有协议，后来被IEEE公有化组织公有化，而IBM自己也将他公有化，所以产生了这两种以太网帧应用场景：由上层应用+ARPA决定首先你接口的封装的是ARPA协议，你才可以使用两种中的一种帧格式对于E2 和802.3帧的选择是： E2：适用于真实的数据的转发，像文件，视频，图像之类 802.3：使用一些控制层面信息的帧封装，像思科的CDP/VTP/PAgP/UDLDE2802.3两种帧的格式EEE802.3帧格式类似于Ethernet_II帧，只是Ethernet_II帧的Type域被802.3帧的Length域取代，并且占用了Data字段的8个字节作为LLC和SNAP字段。Length字段定义了Data字段包含的字节数。逻辑链路控制LLC（Logical & & Link Control）由目的服务访问点DSAP（Destination & & Service Access Point）、源服务访问点SSAP（Source & & Service Access Point）和Control字段组成。SNAP（Sub-network Access Protocol）由机构代码（Org Code）和类型（Type）字段组成。Org code三个字节都为0。Type字段的含义与Ethernet_II帧中的Type字段相同。IEEE802.3帧根据DSAP和SSAP字段的取值又可分为以下几类：&&&&& 1)&&当DSAP和SSAP都取特定值0xff时，802.3帧就变成了Netware- &&&&&&&&&&&& ETHERNET帧，用来承载NetWare类型的数据。&&&&&& 2）当DSAP和SSAP都取特定值0xaa时，802.3帧就变成了&&&&&&&&&&&& ETHERNET_SNAP帧。ETHERNET_SNAP帧可以用于传输多&&&&&&&&&&&& 种协议。&&&&&&3） DSAP和SSAP其他的取值均为纯IEEE802.3帧。区分：当Type字段值小于等于1500（或者十六进制的0x05DC）时，帧使用的是IEEE 802.3格式。当Type字段值大于等于1536 （或者十六进制的0x0600）时，帧使用的是Ethernet II格式。以太网中大多数的数据帧使用的是Ethernet II格式。本文出自 “” 博客，请务必保留此出处
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你好，游客
Linux BSD Socket编程实现以太帧的捕获与分析
来源：Linux社区&
作者：Linux
编程背景材料:
一、Linux下C语言编程环境介绍
1、使用gedit编辑器输入程序代码
(1) 单击“主菜单”(桌面左下方的图标)—&“附件”－&“文本编辑器”，进入gedit编辑界面，输入程序。
(2) 保存文件的方法与MS Windows中类似，注意保存位置，建议将保存位置设为：/home，文件名为：file.c。
2、使用gcc编译器
在桌面上单击右键，选择“新建终端”，弹出一对话框，在命令提示符#后依次输入：
# cd /home&&&&&&&&& //进入程序所在目录
# ls &&&&&&&&&&&&&&&//显示该目录下的文件及文件夹（应能见到file.c）
# gcc –g –o file file.c&&&& (例如 # gcc –g –o example example.c )& &//编译程序
# ./file& &&&&&&&&&&&&(例如 # ./example)&&&&&&&&&&&&&&&&&& //执行程序
二、&& 监听的实施
以太网上进行数据传输时，在同一网段上连接的所有网卡事实上都可以收到在共享的物理介质上传输的所有数据。但在系统正常工作时，某个主机的网络接口只响应两种数据帧：一是帧的目标MAC地址与本主机网卡地址相符的帧； 二是帧的目标地址是广播地址的帧，除此之外的数据帧都将被丢弃不作处理。要监听流经网卡的不属于自己主机的数据，必须绕过系统正常工作的处理机制，直接访问网络底层。
三、&& 以太网数据帧、IP数据报、TCP首部格式
1、以太帧数据帧格式如下图所示：
& 帧 中 数 据
&&&&& 目的地址和源地址都是6字节的MAC地址(网卡地址)，类型指出帧中封装的载荷为何协议类型的报文，类型标识主要有：
&&&&&& 0x0800:&& IP(网际协议)；
&&&&&& 0x0806:&& ARP(地址解析协议);
&&&&&& 0x8035:&& RARP(反向地址解析协议);
&&&&&& IP、ARP或RARP协议数据单元的报头则位于帧载荷数据中。由于以太网最小帧长为64字节，最大帧长为1518字节，而帧头加幀尾共18字节，故帧中数据为46~1500字节。
&&&&&& 2、以太帧载荷中的 IP 数据报格式及 IP 头中的各字段
&&&&&& &IP 信包的头部中 “协议”字段指出 IP 信包中的数据部分封装了何种类型的高层报文，常见的类型有：
&&& 1----ICMP，6----TCP，17----UDP
3、IP 信包载荷数据中的 T C P 段格式及TCP段头部中的各字段
四、&& Linux编程要点
1、设置套接口以捕获链路帧。在Linux下编写网络监听程序，比较简单的方法是在超级用户模式下，利用类型为SOCK_PACKET的套接口（用socket ( ) 函数创建）来捕获链路帧。Linux程序中需引用如下头文件：
# include &sys/socket.h&
# include &sys/ioctl.h&&&&&&&&&&&&&& /* ioctl command */
# include &netinet/if_ether.h&&&&&&&& /* ethhdr struct */
# include &net/if.h&&&&&&&&&&&&&&&& /* ifreq struct */
# include &netinet/in.h&&&&&&&&&&&&& /* in_addr structure */
# include &netinet/ip.h&&&&&&&&&&&&& /* iphdr struct */
# include &netinet/udp.h&&&&&&&&&&&& /* udphdr struct */
# include &netinet/tcp.h&&&&&&&&&&&& /*tcphdr struct */
socket函数的语法是：int socket(int domain, int type, int protocol); 其中domain参数表示所使用的协议族，type参数表示套接口的类型，protocol参数表示所使用的协议族中某个特定的协议。如果函数调用成功，套接口的描述符(非负整数)就作为函数的返回值，若为-1，就表明有错误发生。
Linux C扩展了套接口函数，增加了SOCK_PACKET类型，使之可以用于监听链路层的数据帧，进而得以分析各层的协议数据单元。使用socket函数捕获链路层数据帧时，domain参数应指定为AF_INET协议族，表示采用Internet协议族；type参数指定为SOCK_PACKET，表示获取链路层数据，不作处理；protocol参数采用htons(0x0003)，表示使用的特定协议是截取所有类型的数据帧。此处需用htons函数，用于短整数的字节顺序转换。监听捕获时，socket函数调用形式为：
&&&&&& //fd是套接口的描述符
fd = socket(AF_INET, SOCK_PACKET, htons(0x0003));
&&&&&& 要使建立的套接口能够真正监听到同一网段其他站点在网上传输的数据帧，还必须使用ioctl函数设置网卡工作于“混杂”模式，相应的Linux C程序段如下：
&&&&&& char *dev = “eth0”;&&&&& //(char *)dev标识设备名，eth0表示系统中的第一块以太网卡
&&&&&& struct ifreq&
&&&&&& strcpy(ifr.ifr_name, dev);&&&&&&&&&&&&& //“eth0”写入ifr结构的一个字段中
&&&&&& i = ioctl (fd, SIOCGIFFLAGS, &ifr);&&& // SIOCGIFFLAGS(0x8913)表示要求取出接口标
&&&&&& if (i&0)
&&&&&&&&&&&&& {
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& close(fd);
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& perror(“can’t get flags \n”);
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& exit(0);
&&&&&& ifr.ifr_flags |= IFF_PROMISC;&&&&&&&& //在标志位中加入“混杂”方式
&&&&&& i = ioctl(fd, SIOCSIFFLAGS, &ifr);&&&& // SIOCSIFFLAGS(0x8914)表示要求保存接口标
&&&&&& if (i&0)
&&&&&&&&&&&&& {
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& perror(“can’t set promiscuous \n”);
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& exit(0);
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